沖孔灌注樁施工工藝及控制要點探析

■盧輔旗 ■福州市一建建設(shè)股份有限公司，福建 福州 350011

近幾年來隨著福建省沿海地區(qū)房地產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，樁基礎(chǔ)也得到了廣泛的應(yīng)用，主要的樁型有：沉管灌注樁、人工挖孔樁、預(yù)制樁、先張法預(yù)應(yīng)力管樁、沖(鉆)孔灌注樁等。前幾年，建筑開發(fā)商為了縮短工程項目投資周期、降低投資成本，普遍采用先張法預(yù)應(yīng)力管樁，但由于福建省沿海地區(qū)典型的軟土地質(zhì)，先張法預(yù)應(yīng)力管樁施工中也出現(xiàn)了大量的施工質(zhì)量問題。因此，福建省建設(shè)廳于2008年8月出臺了《福建省建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計暫行技術(shù)規(guī)定》，規(guī)定中限制了先張法預(yù)應(yīng)力管樁的設(shè)計使用條件，此后大部分高層或超高層建筑樁基均設(shè)計采用沖孔灌注樁。然而由于沖孔灌注樁施工工藝復(fù)雜且地質(zhì)變化異常，若不加強控制還是會出現(xiàn)施工質(zhì)量問題，根據(jù)多年施工經(jīng)驗，結(jié)合《泉州新天城市廣場》項目的具體實際情況，詳細(xì)談一談沖孔灌注樁的施工工藝、控制要點及施工過程存在的問題和預(yù)防措施。

1 工程概況

(1)該項目兩棟高層建筑樁基設(shè)計采用沖孔灌注樁，地下2層，設(shè)計樁徑為φ1000，樁端持力層為中風(fēng)化花崗巖，樁身砼充盈系數(shù)不小于1.0。

(2)工程地質(zhì)條件：①雜填土，②粉質(zhì)粘土，③淤泥，④中粗砂，⑤中細(xì)砂夾淤泥，⑥粉質(zhì)粘土，⑦中砂，⑧卵石，⑨殘積砂質(zhì)粘性土，⑩全風(fēng)化花崗巖，○11強風(fēng)化花崗巖，○12中風(fēng)化花崗，○13微風(fēng)化花崗。

2 施工工藝

2．1 開工準(zhǔn)備

施工組織設(shè)計報審，工程材料、構(gòu)配件、設(shè)備報審，單位資質(zhì)報審，工程定位報驗，施工進度計劃報審，特種作業(yè)人員操作證報審，開工報審。

2．2 沖孔前準(zhǔn)備

(1)機具選擇：選用ZZ－6A型樁孔鉆機，采用空心式樁錘，成孔過程采取正循環(huán)的清孔方法。

(2)護筒埋設(shè)：為了便于定位施工，采用人工挖孔樁護壁定位替代鋼護筒，埋設(shè)深度為1.0－1.5m。

2．3 沖擊成孔

(1)樁機就位對中時應(yīng)保持機架平穩(wěn)，行管下的枕木應(yīng)用砂袋墊平墊實。

(2)開孔階段：樁錘中心必須對準(zhǔn)樁位中心，并保持機架平穩(wěn)，不能發(fā)生位移，傾斜和沉陷。開孔階段采用小沖程密擊，錘高0.4～0.6m，并及時加片石或砂礫石和紅土造漿護壁。

(3)沖進過程中應(yīng)注意對照地質(zhì)勘察報告，在松軟土層中沖進時，應(yīng)根據(jù)泥漿補給情況控制沖進速度，在硬層或巖層中的沖進速度要嚴(yán)格控制。

(4)當(dāng)進入持力層沖進約100mm后清孔并取樣，會同監(jiān)理、建設(shè)單位、地勘部門現(xiàn)場人員一起對其巖樣進行鑒定，確定巖樣為設(shè)計要求的持力層并做好會簽記錄，再按設(shè)計要求的嵌巖深度繼續(xù)沖進。

(5)在沖孔、排渣或因故障停沖時，應(yīng)始終保持孔內(nèi)泥漿水頭高度(高出地下水位1.5m以上)，并采用泥漿泵不停的往孔內(nèi)輸送泥漿，以確?？變?nèi)泥漿相對密度穩(wěn)定。

(6)在不同土層中沖進時應(yīng)根據(jù)土層性質(zhì)制備相應(yīng)比重的泥漿并控制好落錘高度。

2．4 終孔標(biāo)準(zhǔn)

工程樁在終孔時，成樁沖至進入持力層巖面500mm后，會同監(jiān)理工程師、業(yè)主現(xiàn)場代表及地勘部門代表對持力層巖樣進行采集，并與試樁時的巖樣樣本進行比對，共同確認(rèn)樁端是否全斷面進入持力層且嵌巖深度滿足設(shè)計要求，并確認(rèn)后終孔。終孔前應(yīng)對樁孔進行驗孔，檢驗結(jié)果應(yīng)滿足設(shè)計要求及規(guī)范規(guī)定。

2．5 一次清孔

終孔后應(yīng)進行第一次清孔，將鉆頭提離孔底約50cm，按規(guī)范調(diào)整泥漿比重第一次清孔，清孔時間約30min;第一次清孔完成后孔內(nèi)泥漿相對密度控制在1.25左右。

2．6 安放鋼筋籠及導(dǎo)管

(1)吊放鋼筋籠入孔時，應(yīng)對準(zhǔn)孔位輕放，入孔后應(yīng)徐徐下放，不得左右旋轉(zhuǎn)。若遇阻時，嚴(yán)禁高起猛落強行下放。

(2)鋼筋籠對接完成全部入孔后，應(yīng)按設(shè)計要求檢查安放位置，為防止?jié)补嗷炷習(xí)r鋼筋籠竄動造成錯位，應(yīng)按實際標(biāo)高計算吊筋長度，設(shè)置4根B16吊筋下放并伸至機臺面，點焊于機臺上(安裝定位及防止上浮)。

(3)導(dǎo)管使用前要預(yù)拼接進行氣密性試驗，試水壓力為0.6－1.0MPa，以不漏水、不冒氣為合格，導(dǎo)管內(nèi)壁應(yīng)光滑平整，法蘭盤螺眼分布均勻，每個螺眼到導(dǎo)管中心距相等。導(dǎo)管尺寸偏差應(yīng)符合：軸線偏差＜1%，長度偏差＜1%，連接部內(nèi)徑偏差＜2mm。

2．7 二次清孔

鋼筋籠、導(dǎo)管安放完畢在砼澆注水下砼之前，應(yīng)進行第二次清孔，本工程設(shè)計要求采用正循環(huán)與氣舉反循環(huán)工藝相結(jié)合的工藝進行二次清孔。二次清孔后的沉渣厚度和泥漿性能指標(biāo)應(yīng)滿足設(shè)計要求：孔底500mm以內(nèi)的相對密度≤1.15、黏度≤28s及含砂率≤8%;孔底沉渣厚度≤40mm。

2．8 灌注樁身混凝土

二次清孔結(jié)束后，要盡快灌注混凝土，其間隔時間不能大于30min。施工員必須全過程監(jiān)督指揮，通知監(jiān)理旁站，由專人負(fù)責(zé)混凝土灌注記錄，及時用測繩測控混凝土面深度，及時提升、拆除導(dǎo)管。澆注前提交《混凝土開盤鑒定》、《混凝土澆搗令》報監(jiān)理審批，現(xiàn)場測定混凝土塌落度，并及時填寫《水下混凝土灌注記錄》、《混凝土坍落度檢測記錄表》?；炷翝沧⑼戤?，要專人負(fù)責(zé)確定混凝土灌注高度是否滿足設(shè)計要求。同步認(rèn)真做好混凝土試塊，做好標(biāo)記，并按要求養(yǎng)護送檢。

3 控制要點

3．1 泥漿控制

為了將孔底的粗顆粒及時清除和確保泥漿對孔壁的撐護作用，在成孔過程中，泥漿的比重不能低于1.2～1.3。

3．2 鋼筋籠制作及安放控制

(1)鋼材進場按批次報審，每批應(yīng)有合格證，經(jīng)監(jiān)理代表簽字認(rèn)可后，送檢測中心作機械性能測試與焊接性能測試，合格后方可使用。

(2)鋼筋籠制采用點焊成型，在同一截面內(nèi)主筋接頭不得多于主筋總根數(shù)的50%，相鄰兩個接頭錯開高度不得小于35d(鋼筋直徑)且不小于70cm。

(3)鋼筋籠制作順直牢固，焊接應(yīng)符合規(guī)范規(guī)定(主筋間距偏差≤±10mm，箍筋間距或螺旋螺距≤±20mm，鋼筋籠直徑≤±10mm，鋼筋籠長度≤±50mm)。Ⅰ級鋼用J422焊條，Ⅱ、Ⅲ級鋼用J506焊條，采用直流電焊機焊接，鋼筋采用單面搭接焊，搭接長度為10d(鋼筋直徑)。

(4)鋼筋籠焊接應(yīng)規(guī)范，不同焊接面或焊接點應(yīng)調(diào)整相應(yīng)電流，避免咬筋或焊接不牢靠;經(jīng)監(jiān)理驗收合格的鋼筋籠單獨標(biāo)識堆放，未經(jīng)過驗收的鋼筋籠不得使用。

3．3 水下混凝土灌注控制:

(1)灌注砼必須在清孔停止后30分鐘內(nèi)進行，澆灌混凝土前，導(dǎo)管底端離孔底距離宜為0.3～0.5m，料斗口采用隔水球阻隔泥漿。初灌砼量必須保證剪球后導(dǎo)管底端能埋入混凝土中2m，所以料斗中第一次儲料應(yīng)在2m3以上，剪球后利用砼沖力將管底泥漿及部分沉渣沖離孔底，隨后連續(xù)澆灌混凝土。

(2)澆灌混凝土?xí)r，要嚴(yán)格防止塞管、脫節(jié)現(xiàn)象發(fā)生。拆導(dǎo)管時應(yīng)注意每次拆管后導(dǎo)管在混凝土中的埋深不得小于2.0m(埋管深度一般為2～6m)。澆灌過程中應(yīng)由專人用測繩測量混凝土面上升高度及導(dǎo)管長度，以防導(dǎo)管拔離混凝土面而造成斷樁?；炷翍?yīng)按設(shè)計要求超灌至設(shè)計樁頂標(biāo)高以上1.0m，以保證樁頂混凝土質(zhì)量達(dá)到設(shè)計要求?；炷脸溆禂?shù)控制在1.08～1.20之間。

(3)混凝土澆灌時間一般不超過4小時，應(yīng)滿足不超過初盤混凝土的初凝時間。

(4)灌注混凝土?xí)r不定時測混凝土坍落度試驗并按要求留置試塊，每一根樁混凝土試塊留樣不少于2組。

4 施工中存在的問題及預(yù)防措施

本工程前期施工中由于局地土層存在縮徑現(xiàn)象且泥漿護壁泥皮較厚，造成部分樁出現(xiàn)樁身砼充盈系數(shù)小于1.0，為了保證樁基施工質(zhì)量結(jié)合本工程實際施工情況，制定并采取了相應(yīng)的施工技術(shù)措施及控制要點。由于該工程地質(zhì)情況較為特殊，為了保證正常造漿鉆進并減少泥漿護壁泥皮厚度，經(jīng)過反復(fù)研究實驗決定在加大樁錘直徑的前提下使用羧甲基纖維素鈉(CMC－NA)來改善泥漿性能指標(biāo)。具體控制要點如下：

4．1 成孔控制

(1)樁錘直徑按Φ1050～Φ1060加工制作。

(2)泥漿池設(shè)置：沉渣池與循環(huán)池分開設(shè)置，沉淀池大小以滿足沉渣要求為宜，沉淀池中的沉渣應(yīng)及時清理。

(3)不同土層鉆進控制要求：

①淤泥、粉質(zhì)粘土層鉆進要求：

a．控制鉆進速度，鉆進過程反復(fù)提拉樁錘。

b．視施工情況加適量碎石改善護壁結(jié)構(gòu)。

②砂層鉆進要求：

a．加紅土造漿，加大泥漿粘度，可添加適量的羧甲基纖維素鈉改善泥漿性能。

b．勤掏渣。

③卵石層鉆進要求：

a．加紅土置換泥漿。

b，控制鉆進速度，鉆進過程反復(fù)提拉樁錘。

c．添加適量羧甲基纖維素鈉改善泥漿性能。

④強風(fēng)化花崗巖層鉆進要求：

a．加紅土造漿換漿，可適量添加羧甲基纖維素鈉提高泥漿性能。

b．進入中風(fēng)化巖面后或臨近終孔前5個小時內(nèi)開始陸續(xù)添加羧甲基纖維素鈉(CMC－NA)，按每小時分6次添加，每次用量為1Kg，共添加30Kg。配比：CMC/水=1/40(下同)

(4)第一次清孔：終孔后進行第一次清孔，時間約為1小時，分6次添加羧甲基纖維素鈉，每次用量為1Kg，共添加6Kg。

4．2 鋼筋籠制安

(1)鋼筋籠焊接至少由兩名持證的電焊工對稱施焊，盡量縮短安裝時間。

(2)鋼筋籠入孔時應(yīng)盡量保持垂直入孔，避免碰撞孔壁。

4．3 安裝導(dǎo)管，二次清孔

(1)拼裝導(dǎo)管前應(yīng)檢查導(dǎo)管的氣密性，防止灌砼過程漏漿。

(2)導(dǎo)管拼裝完畢后先采用正循環(huán)工藝清孔，清孔過程陸續(xù)添加羧甲基纖維素鈉，并及時清理沉淀后的巖渣。

(3)清孔過程跟蹤監(jiān)測泥漿性能指標(biāo)。灌注水下砼前泥漿性能指標(biāo)應(yīng)接近規(guī)范規(guī)定值，孔底沉渣厚度必須滿足設(shè)計要求(不大于40mm)。若沉渣厚度無法滿足設(shè)計要求的，可改用氣舉反循環(huán)工藝清孔，但清孔時間不宜太長，以20－30分鐘為宜。

(4)二次清孔時間約為2.5個小時，2.5個小時內(nèi)每小時分6次添加羧甲基纖維素鈉，每次用量為1Kg，共添加15Kg。

上述預(yù)防措施及控制要點制定并嚴(yán)格遵照執(zhí)行后，徹底解決了后續(xù)的工程樁施工中樁孔縮徑及樁身砼充盈系數(shù)偏小的狀況，最后工程樁檢測結(jié)果均滿足設(shè)計要求。

5 總結(jié)

沖孔灌注樁是一項傳統(tǒng)灌注樁施工工藝，但施工難度大。由于地質(zhì)條件復(fù)雜多變，施工中常遇到各種施工質(zhì)量問題，施工過程中我們要細(xì)心克服所遇到的難題，保證施工質(zhì)量，為我國建筑事業(yè)的發(fā)展奠定基礎(chǔ)。

［1］劉建鵬．沖孔灌注樁施工質(zhì)量控制淺析［J］．山西建筑，2010(36)．

［2］王日鳴．沖孔灌注樁的質(zhì)量控制［J］．沿海企業(yè)與科技，2010(07)．

［3］韋鳳儒．沖孔灌注樁施工質(zhì)量的控制分析［J］．現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)，2010(21)．

［4］于大舉，楊和禮．淺析沖孔灌注樁施工質(zhì)量控制常見問題的分析及處理［J］．中華建設(shè)，2010(05)．