淺談塊石回填區(qū)的沖擊成孔灌注樁的施工技術(shù)與質(zhì)量控制

凡志均

（重慶中環(huán)建設(shè)有限公司 重慶渝北　401120）

淺談塊石回填區(qū)的沖擊成孔灌注樁的施工技術(shù)與質(zhì)量控制

凡志均

（重慶中環(huán)建設(shè)有限公司 重慶渝北401120）

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和建筑行業(yè)的迅猛發(fā)展，鋼筋混凝土灌注樁在建筑設(shè)計(jì)與施工中占有非常重要的地位。本文通過沖擊成孔灌注樁的前期準(zhǔn)備、沖擊成孔、鋼筋籠安放、混凝土灌注等施工過程講述了沖擊成孔灌注樁的施工技術(shù)與質(zhì)量控制措施。

塊石回填；沖擊成孔；灌注樁；質(zhì)量控制

1　引言

在社會(huì)經(jīng)濟(jì)與社會(huì)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的前提下，集約用地、綠色經(jīng)濟(jì)與規(guī)模效應(yīng)在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中將起著非常重要的作用；在工業(yè)生產(chǎn)的投資與建設(shè)中，集約用地、綠色經(jīng)濟(jì)與規(guī)模效應(yīng)在一定程度上體現(xiàn)在土地的合理利用上；即在滿足工業(yè)生產(chǎn)的工藝條件、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的前提下，合理利用山地與地形、緊湊布置，減少占用耕地，減少土石方開挖、回填與棄土。而為滿足結(jié)構(gòu)物的承載力要求，基礎(chǔ)因承受荷載較大常采用鋼筋混凝土灌注樁。在具備喀斯特地貌的區(qū)域進(jìn)行工業(yè)建筑施工時(shí)，其地質(zhì)條件往往是一邊為灰?guī)r挖方區(qū)，一邊為灰?guī)r塊石高回填區(qū)；對(duì)于這類回填區(qū)域，一般將埋深較大的中風(fēng)化巖層作為持力層，由于巖層中溶洞和裂隙較多，一般設(shè)計(jì)要求樁基必須穿過溶洞且要保證樁底5m以下以及3D（樁徑）再無溶洞且需入巖不少于2D（端承樁）。由于采用普通成孔工藝（如正反循環(huán)鉆機(jī)）無法正常成孔、進(jìn)入巖層和穿越溶洞，因此沖擊成孔灌注樁就成為了很好的選擇。本文通過沖擊成孔灌注樁的前期準(zhǔn)備、沖擊成孔、鋼筋籠安放、混凝土的灌注等施工全過程講述了沖擊成孔灌注樁的質(zhì)量控制。

2　地質(zhì)特點(diǎn)與樁機(jī)的選型

2.1灰?guī)r塊石高回填區(qū)的地質(zhì)特點(diǎn)

灰?guī)r塊石高回填區(qū)存在以下地質(zhì)特點(diǎn)：

（1）喀斯特地貌區(qū)域的主要地層一般有：第四系人工堆積的素填土層，第四系坡積、殘積的粘土層、三疊系下統(tǒng)嘉陵江組的灰?guī)r；而且前兩者的厚度較薄。因此該區(qū)域在場(chǎng)地平整時(shí)，挖方區(qū)的地層以灰?guī)r為主，回填區(qū)的填料也以灰?guī)r塊石為主。

（2）一般來說，在場(chǎng)地平整時(shí)，建設(shè)方與施工方為了節(jié)約工期與成本，往往以爆破施工為主；而爆破作業(yè)產(chǎn)生的回填料粒徑較大，回填時(shí)各塊石間往往存在較大的空隙，回填的密實(shí)度難以保證；在樁徑范圍內(nèi)及其周邊，各塊石存在較多的交叉。

（3）根據(jù)地質(zhì)資料，灰?guī)r的抗壓強(qiáng)度高；樁基沖擊成孔時(shí)，產(chǎn)生的沖擊力傳播較遠(yuǎn)。

2.2樁機(jī)的選型

樁機(jī)工作性能的好壞直接影響成孔的質(zhì)量和進(jìn)度，選型時(shí)盡量選擇機(jī)械化程度高的沖擊樁機(jī)，在塊石高回填區(qū)，選擇合適的鉆頭重量一般按沖孔直徑每100mm取600～650kg為宜，以實(shí)現(xiàn)對(duì)硬質(zhì)灰?guī)r的快速破碎作用；同時(shí)，應(yīng)配備與之相適應(yīng)揚(yáng)程與流量的泥漿泵，作為成孔過程中的石渣外排。

3　施工要點(diǎn)與質(zhì)量控制措施

3.1施工準(zhǔn)備

（1）樁基定位

采用全站儀按照極坐標(biāo)法定出樁基平面中心點(diǎn)，并及時(shí)埋設(shè)十字護(hù)樁；護(hù)樁用于埋設(shè)護(hù)筒、校核沖孔軸線，要求埋設(shè)穩(wěn)固，其四周嚴(yán)禁堆放東西，嚴(yán)禁破壞。由于沖擊成孔是利用沖擊式鉆機(jī)中的沖擊鉆頭上下往復(fù)沖擊成孔，沖擊力對(duì)周圍土體影響較大，因此，護(hù)樁應(yīng)遠(yuǎn)離沖擊成孔干擾區(qū)域。

測(cè)量放線前，儀器須經(jīng)過有資質(zhì)的計(jì)量檢測(cè)單位檢校，并取得合格證；在實(shí)施前，應(yīng)根據(jù)測(cè)量規(guī)范和現(xiàn)場(chǎng)情況布置測(cè)量基準(zhǔn)控制點(diǎn)，然后進(jìn)行控制測(cè)量，并將成果報(bào)關(guān)相關(guān)部門經(jīng)審核批準(zhǔn)。樁基定位應(yīng)做到專人定位專人復(fù)核層層把關(guān)，同時(shí)應(yīng)注意天氣環(huán)境，保護(hù)好儀器設(shè)備。

（2）場(chǎng)地準(zhǔn)備

設(shè)備進(jìn)場(chǎng)前，應(yīng)進(jìn)行“三通一平”。樁位確定后，應(yīng)根據(jù)樁位情況及設(shè)備數(shù)量，合理布置泥漿池、沉淀池，循環(huán)槽和廢漿池的位置與容量。

（3）埋設(shè)護(hù)筒

護(hù)筒一般采用4～8mm厚的鋼板生成，內(nèi)徑比樁基直徑大于20cm，高度約1.5m，頂部用角鋼加固，并安裝有2～4個(gè)提升環(huán)和留1～2個(gè)溢漿口。埋設(shè)深度不得小于1.0m。埋設(shè)護(hù)筒時(shí)，護(hù)筒中心線應(yīng)對(duì)正測(cè)定的樁位中心，偏差不得大于20mm，并應(yīng)嚴(yán)格保持垂直。由于塊石高回填區(qū)，沖擊成孔時(shí)，極易坍孔，因此還需用4支3～4m長(zhǎng)的φ48mm鋼管焊接成井字形，將護(hù)筒架立于不易坍塌的樁口附近。護(hù)筒固定就位后，其外側(cè)用粘土對(duì)稱、分層回填夯實(shí)。

（4）沖擊鉆機(jī)的安裝與調(diào)平。設(shè)備安裝時(shí)，須將鉆機(jī)底盤安裝水平，鉆架的天車滑輪前緣、沖擊鉆頭中心和樁位中心在同一鉛垂線上。由于沖擊式鉆機(jī)在塊石高回填區(qū)沖擊成孔時(shí)，沖擊力對(duì)周圍土體影響較大。因此，沖擊式鉆機(jī)的底盤需用3支4～5m長(zhǎng)φ200mm的鋼管及枕木墊支，減少鉆機(jī)沖擊成孔時(shí)，對(duì)鉆機(jī)底盤位移影響，以保證樁基成孔中心位移在規(guī)范允許偏差范圍內(nèi)。

3.2成孔

（1）施工時(shí)，先低錘密擊，錘高約0.4～0.6m，及時(shí)加粘土與小塊石泥漿護(hù)壁，使孔壁擠壓密實(shí)?？咨钤谧o(hù)筒下3～4m后，加快沖擊速度與沖程，將鉆頭提高至成孔面1.5～2.0m，轉(zhuǎn)入正常連續(xù)沖擊。

（2）成孔時(shí)，應(yīng)隨時(shí)測(cè)定、控制泥漿濃度。泥漿濃度小，容易造成孔壁坍塌和漏漿；泥漿濃度大，容易出現(xiàn)埋鉆現(xiàn)象。成孔時(shí)，利用泥漿泵將泥漿池內(nèi)濃度較小的泥漿通過正循環(huán)泵入孔內(nèi)，及時(shí)將孔內(nèi)殘?jiān)懦隹淄?，以免孔?nèi)殘?jiān)?，影響成孔進(jìn)程。

（3）在施工過程中，每沖擊1～2m要檢查一次成孔的垂直度，并應(yīng)利用護(hù)樁隨時(shí)測(cè)定樁位中心；如果超出規(guī)范與設(shè)計(jì)要求，應(yīng)及時(shí)調(diào)整。

（4）根據(jù)地質(zhì)資料與沖擊成孔的進(jìn)度，判斷成孔是否進(jìn)入基巖。在塊石回填區(qū)，正常的成孔一般每小時(shí)進(jìn)尺0.4～0.5m，而遇基巖成孔時(shí)一般每小時(shí)進(jìn)尺0.2～0.3m。入巖后用測(cè)繩下掛0.5kg重鐵砣測(cè)量檢查孔深藏不露，做好施工隱蔽記錄。

3.3清孔

樁孔終孔后，采用正循環(huán)方式進(jìn)行清孔。清孔過程中，一邊利用低濃度的泥漿進(jìn)行正循環(huán)排出殘?jiān)?；一邊利用鉆頭低錘密擊底部的殘?jiān)?，將錘碎以便于隨泥漿循環(huán)時(shí)排出。第一次清孔時(shí)間一般需要2～3h，泥漿比重降至1.25左右，底部的殘?jiān)穸刃∮?cm。在鋼筋籠下放完成和導(dǎo)管安裝完畢后，進(jìn)行第二次清孔，清孔時(shí)間0.5～1.0h后，在孔底的沉渣小于5cm后，及時(shí)灌注混凝土。灌注混凝土?xí)r泥漿比重一般在1.2左右。

3.4安裝鋼筋籠

首先對(duì)進(jìn)場(chǎng)原材料查驗(yàn)合格證明，并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)抽樣檢測(cè)，符合要求方可使用；然后按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行下料制作，綁扎時(shí)注意鋼筋籠的方向及吊裝要求；鋼筋籠過長(zhǎng)時(shí)可分段綁扎，吊裝時(shí)焊接連接。鋼筋籠就近綁扎成型后，采用吊車進(jìn)行起吊安裝；起吊時(shí)，一般加設(shè)起吊扁擔(dān)梁，吊點(diǎn)須焊接牢固，設(shè)置合理；入孔時(shí)要保持垂直，對(duì)準(zhǔn)孔位，緩慢下放，直到設(shè)計(jì)位置；當(dāng)鋼筋籠到位，及時(shí)校正準(zhǔn)確后，與護(hù)筒臨時(shí)鎖固，以防止混凝土灌注時(shí)鋼筋籠移位與上浮。

在吊放過程中，若遇阻礙時(shí)應(yīng)停止下放，查明原因后及時(shí)處理；嚴(yán)禁扭曲鋼筋籠，更不能損毀鋼筋籠骨架，嚴(yán)禁高起猛落，強(qiáng)行下壓。

3.5混凝土灌注

沖擊成孔樁，應(yīng)采用水下混凝土施工工藝，即利用密封式導(dǎo)管灌注混凝土。為確保混凝土強(qiáng)度與灌注質(zhì)量，應(yīng)合理設(shè)計(jì)混凝土配合比，即每立方米的水泥用量不少于370kg，含砂率40～45%，水灰比不大于0.5，坍落度16～20cm?；炷僚渲魄埃鶕?jù)攪拌設(shè)備的容量、原材料的含水量等，將混凝土設(shè)計(jì)配合比換算為施工配合比。

混凝土灌注前，應(yīng)再次檢查孔底沉渣厚度，滿足設(shè)計(jì)、規(guī)范要求后，開始灌注樁基混凝土。初始灌注時(shí)，導(dǎo)管底部至孔底應(yīng)有25～40cm的距離；首批混凝土量須保證導(dǎo)管底口埋入混凝土面1.2m以上；首批混凝土澆筑正常后，要連續(xù)澆筑，嚴(yán)禁中途停工。導(dǎo)管隨混凝土面上升，逐節(jié)提升、拆卸。導(dǎo)管提升時(shí)，應(yīng)保持位置居中豎直，以防導(dǎo)管偏移，導(dǎo)管的法蘭盤被鋼筋籠卡住，使導(dǎo)管提不起來造成混凝土灌注中斷。拆卸長(zhǎng)度滿足混凝土面埋導(dǎo)管2m左右，且不得大于6m。灌注過程中，經(jīng)常用測(cè)錘測(cè)量混凝土的上升高度，整樁的澆筑時(shí)間控制在第一盤混凝土初凝時(shí)間內(nèi)；為保證設(shè)計(jì)要求的樁頂質(zhì)量，實(shí)際澆筑高度應(yīng)大于設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高0.8～1.0m。灌注結(jié)束前撥管要慢，防止混凝土表面軟弱部分?jǐn)D入導(dǎo)管之下形成“泥心”。

3.6常遇問題與處理方法

根據(jù)前面的地質(zhì)特點(diǎn)分析以及現(xiàn)場(chǎng)施工實(shí)際情況，該區(qū)域的樁基在沖擊成孔時(shí)主要產(chǎn)生的以下現(xiàn)象：

（1）坍孔與擴(kuò)孔；

（2）漏漿；

（3）偏斜與移位；

（4）卡鉆和埋鉆；

（5）梅花孔；

（6）掉鉆落物；

（7）糊鉆。

其中第（1）、（2）、（3）項(xiàng)主要是由于地質(zhì)特點(diǎn)及沖擊成孔時(shí)的過大沖擊力產(chǎn)生；后面4類，主要是因?yàn)槿藶椴僮鞑灰?guī)范引起。針對(duì)不同現(xiàn)象，需采取不同的措施。

（1）坍孔與擴(kuò)孔的預(yù)防與處理措施

標(biāo)明塌孔位置，將粘土和小塊石混合物回填至塌孔位置以上1～2m，待加填物沉積實(shí)心密實(shí)后再重新沖孔；根據(jù)地層地質(zhì)情況，適當(dāng)調(diào)整泥漿濃度，在清孔或漏漿時(shí)，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充泥漿，保持漿面在護(hù)筒范圍以內(nèi)；為防止串孔，鉆樁順序可采用間隔（間隔距離不小于4倍樁徑）布置進(jìn)行，可先1樁成孔灌注完混凝土后，再進(jìn)行另1樁成孔；成孔后應(yīng)及時(shí)下鋼筋籠和灌注混凝土；下鋼筋籠時(shí)應(yīng)保持順直，不撞擊孔壁。

（2）漏漿的預(yù)防與處理措施

在塊石高回填區(qū)，應(yīng)將泥漿濃度加大（不影響鉆頭正常活動(dòng)及成孔時(shí)產(chǎn)生的石渣正?？闯鰹橐耍怀霈F(xiàn)漏漿，應(yīng)及時(shí)向孔內(nèi)補(bǔ)充濃度較大的泥漿，維持孔內(nèi)水位高度，保持孔壁穩(wěn)定；若補(bǔ)漿不能滿足要求，應(yīng)立即向孔內(nèi)填入摻加10～20%粒徑為5～40mm碎石的優(yōu)質(zhì)粘土，直到泥漿不漏為止，然后再用鉆頭小沖程下沖，將粘土擠入裂隙或孔洞中，堵塞滲漏通道；若前面幾種方式均不能解決漏漿問題，可灌注摻加速凝劑或早強(qiáng)劑的C15混凝土，在12h后，再重新成孔。

（3）偏斜與移位的預(yù)防與處理措施

選擇機(jī)型時(shí)，宜選擇鋼絲繩牽引方式，利用鉆頭的重力與下降的沖擊力成孔；孔深在護(hù)筒下3～4m以上，應(yīng)小沖程作業(yè)；成孔時(shí)，鉆頭應(yīng)不斷轉(zhuǎn)動(dòng)，鉆頭的各部位應(yīng)與孔底循環(huán)接觸；應(yīng)經(jīng)常檢查鉆頭的高強(qiáng)牙齒，保持其作業(yè)時(shí)與孔底均勻接觸；加大鉆機(jī)底盤與地面的接觸面積；經(jīng)常檢查成孔過程中的樁中心，發(fā)生移位時(shí)，及時(shí)糾正；若因坍孔等原因?qū)е乱莆怀^設(shè)計(jì)、規(guī)范時(shí)，應(yīng)利用摻有碎石、塊石的粘土回填密實(shí)，再重新成孔。

（4）埋鉆、卡鉆、梅花孔、掉鉆落物的預(yù)防與處理措施

經(jīng)常檢查轉(zhuǎn)向裝置是否靈活；經(jīng)常檢查鋼絲繩等的完整性；小沖程與大沖程交替作業(yè)；交替修整孔形；適當(dāng)提高與保持泥漿濃度；發(fā)現(xiàn)有漏漿現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)及時(shí)處理，并減小鉆頭的沖程；成孔時(shí)，鉆頭應(yīng)不斷轉(zhuǎn)動(dòng)，鉆頭的各部位應(yīng)與孔底循環(huán)接觸；使鉆頭向下活動(dòng)，脫離卡點(diǎn)，使鉆頭上下活動(dòng)，讓石塊落下及時(shí)修補(bǔ)鉆頭；若孔徑局部變小，可在孔徑變小處反復(fù)沖刮孔壁，以增大孔徑；用打撈鉤或打撈活塞助提；采用沖抓錐套孔后將鉆頭抓起。

（5）糊鉆的預(yù)防與處理措施

根據(jù)成孔時(shí)，鉆頭的進(jìn)出情況，調(diào)整與控制泥漿濃度。

4　結(jié)語

沖擊成孔灌注樁在塊石回填區(qū)，也具備較好的適應(yīng)性；通要做好沖擊成孔灌注樁的質(zhì)量控制，預(yù)防為主的控制方針，認(rèn)真做好各項(xiàng)事前預(yù)控與過程控制，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理作業(yè)過程產(chǎn)生各類現(xiàn)象；選擇適宜的施工機(jī)械設(shè)備，認(rèn)真做好技術(shù)交底，嚴(yán)格控制施工過程中各項(xiàng)工序質(zhì)量，事后做好成品保護(hù)工作。

[1]《建筑地基基礎(chǔ)施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB50202-2002）[S].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2002.

[2]《混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB50204-2002）[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2010.

[3]《建筑樁基技術(shù)規(guī)程》（JGJ94-2008）[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2008.

[4]朱建中，宋家武.沖擊成孔灌注樁施工及質(zhì)量控制.重慶建筑，2012，7.

[5]石瑞先.沖擊成孔灌注樁施工技術(shù).研究探索（增刊），2010，1.

TU753.3

A

1673-0038（2015）20-0070-03

2015-4-26

凡志均（1978-），男，工程師，碩士，主要從事項(xiàng)目工程施工管理工作。