沖孔灌注樁施工技術及處理措施的探討

魯占軍

（中國二十冶集團有限公司城市建設公司，上海 201900）

1 工程概況

本文以安福縣改造安置建設項目為例，該工程位于安福縣環(huán)城北路以南，瀘水河大道以北。項目總用地面積55 036.58 m2，總建筑面積約70 000 m2。主要結構為框架、剪力墻結構，其中的兩棟高層住宅樓（11F、18F）配套地下停車場，其基礎設計為沖孔灌注樁基礎，共計90根（包括2根試樁），實際施工總樁數(shù)89根，其中255#樁變更為墩基礎。共有8根樁徑800 mm工程樁，39根樁徑1200 mm工程樁，40根樁徑1300 mm工程樁；試樁中，SZ1樁徑1200 mm，SZ2樁徑1300 mm。

2 地質條件情況

根據(jù)場地現(xiàn)場調查，擬建場地地貌類型屬崗埠地貌區(qū)，現(xiàn)大部已被挖填整平，場地及周邊總體平坦開闊，未發(fā)現(xiàn)有滑坡、崩塌、泥石流、沉降開裂、地下采空區(qū)及巖溶地面塌陷區(qū)等不良地質現(xiàn)象。擬建場地地面標高81.88~95.86 m，相對高差13.98 m，總體北高南低，總體坡度2°~3°。擬建場地設計整平標高82.5~90.0 m，設計從北到南由低到高分級整平。

擬建場地基底為碳酸鹽巖類，本次勘查中局部（ZK34、ZK35、ZK49、ZK61、ZK64、ZK65孔）揭露有溶洞，存在巖溶不良地質作用，ZK35、ZK64鉆孔單孔分布2個溶洞，其余鉆孔揭露溶洞均呈單個分布，鉆孔遇洞率為6.5%，線巖溶率為0.11%，場地范圍內巖溶發(fā)育等級為中等發(fā)育。本次勘查揭露溶洞為全充填型溶洞，充填物以可塑狀粉質黏土為主。該區(qū)溶洞位于中風化石灰?guī)r中，且平面及深度分布無規(guī)律，在建筑樁端穩(wěn)定性方面存在一定隱患，故在樁基施工時，應穿透溶洞，進入完整巖層中。在本工程內的溶洞按以下標準分類：①按溶洞

的大小可以分為小溶洞（洞高＜2.5 m）和大溶洞（洞高≥2.5 m）。②按溶洞是否漏水可以分為全漏水溶洞（與其他溶洞相連）、半漏水溶洞和不漏水溶洞。③按溶洞垂向數(shù)量可以分為單個溶洞和多個溶洞。無分

布規(guī)律的溶洞及巖層中可能分布的臨空對于建筑樁

端穩(wěn)定性來說存在一定隱患，應考慮采取相應措施

避免溶洞給樁基帶來的不利影響，樁基施工前進行“一樁一孔”施工勘察，在樁基施工時，應穿透溶洞，并進入完整的中風化石灰?guī)r中，確保工程安全。

3 沖孔灌注樁施工技術要點分析

3.1 測量定位

樁位的測放是通過實時動態(tài)測量（real time kineˉ matic,RTK）技術進行的，在樁位的中心插入一根鋼筋，周圍各打一根控制樁對樁位中心進行控制，控制樁用砂漿進行固定，復核確定合格后，才可以進入下道工序。

3.2 埋設護筒

護筒選用4～8 mm厚的鋼板進行加工，高度1.5 m，內徑D（樁徑）＋20 cm，護筒上部需要開1～2個溢漿孔；樁位中心校核后，用黏土在護筒周圍分層進行回填夯實，護筒埋設的深度為1.2～1.5 m。

3.3 沖孔施工

埋設護筒后，樁機就位，沖擊錘中心對準護筒的中心，偏差必須小于±20 mm。剛開始進行作業(yè)的時候要低錘密擊，錘高0.4～0.6 m，加片石要及時，采用砂礫或黏土泥漿護壁，使孔壁進行擠壓后才能夠密實，孔深達到護筒底端下3～4 m后，可以加快速度，可以把沖擊錘提高到2～3.5 m，轉入正常沖擊，具體可參照《建筑樁基技術規(guī)范》。沖孔的過程中必須把孔內的殘渣及時排出，每當沖擊達到1～2 m，就要進行一次排渣，同時必須定時進行補漿，直至達到標準的設計深度。每當沖擊達到1～2 m，需要檢查成孔的垂直度，若產生了斜孔、塌孔，或者護筒的周圍出現(xiàn)冒漿，必須停機，進行有針對性的解決后，才能重新進行施工。當在黏土中進行鉆進時，需要運用原土造漿；當在比較厚的砂層中進行鉆進時，需要在孔中投入膨潤土或黏土進行造漿，也可以通過添加碳酸鈉等分散劑來提高泥漿的性能，分散劑的摻量大約為加水量的0.5%[1]。

3.4 沖擊成孔

沖孔灌注樁的樁位軸線偏差應不大于50 mm，在鋼絲繩與樁錘連接處設置自轉向裝置，以此來解決粉質黏土層與砂質黏土層容易發(fā)生的梅花孔及粘鉆等施工問題。在樁孔邊上堆放一定數(shù)量的黏性土和片石，為偏孔處理做好準備。剛開始沖擊成孔時應采用0.4～0.6 m的小沖程進行低錘密擊，泥漿比重為1.3～1.4。當沖擊至鋼護筒以下2 m時即可將沖程調整至2 m繼續(xù)沖擊。沖擊至粉質黏土層時，為了減少粘鉆現(xiàn)象，可以投入適量的片石，沖程根據(jù)需求調整1～2 m，泥漿比重調整為1.3～1.4。沖擊至細砂層時，投入制備的優(yōu)質泥漿，將泥漿比重調整為1.4～1.5，降低沖程至0.5～0.8 m，在沖擊過程中應不斷掃孔，避免出現(xiàn)縮頸現(xiàn)象。沖擊至卵石層時，由于卵石層對樁錘的磨損較為厲害，需要在樁錘底部加焊合金鋼牙，泥漿比重調整為1.3，提高沖程至2～3 m。當鋼絲繩出現(xiàn)往一側劇烈晃動時，應將黏性土和片石投入孔內至偏孔處0.5 m，接著低錘密擊后再提高沖程進行成孔[2]。

3.5 鋼筋籠制作安裝

鋼筋籠的現(xiàn)場制作要在第一次清孔結束后進行，運用吊車吊放鋼筋骨架。鋼筋籠的焊接需要在井口分段進行，焊接的長度為10d。主筋與螺旋箍筋之間采用點焊形式進行固定，主筋接頭在同一水平面上應錯開50%以上，錯開距離應≥500 mm且＞35d。鋼筋籠的制作必須按照圖紙進行設計，在鋼筋籠的外側設置合理的混凝土墊塊保護層，保護層厚度為70 mm，其豎向間距為2 m，頂端需要設置吊環(huán)及吊筋[3]。

在運輸鋼筋籠以及實際吊裝時，要預防其發(fā)生變形。在安放鋼筋籠的過程中必須對準孔位，不可以強行插入，也不可以碰撞孔壁，就位后必須及時固定。鋼筋籠的安裝需要用起重機或小型的吊運機具吊裝就位，具體操作流程可參照《建筑樁基技術規(guī)范》[4]。對于直徑以及長度較大的鋼筋籠，可分節(jié)制作并安裝，且在每節(jié)主筋內側，每隔2 m設一道直徑18 mm的加強箍，每個加強箍之間設一個井字加強支撐。鋼筋的吊裝與孔口焊接作業(yè)環(huán)節(jié)，要遵循逐節(jié)吊裝的要求，為保障鋼筋籠制作質量，需結合各個環(huán)節(jié)的焊接施工要求，選取恰當?shù)暮附庸に嚕Ｕ厦總€焊接節(jié)點的處理效果。預防在混凝土灌注中鋼筋籠出現(xiàn)浮籠或掉籠。同時，在安裝結束后，必須由建設單位和監(jiān)理單位對安裝作業(yè)進行驗收，驗收合格后才能灌注水下混凝土。

3.6 安放導管

導管使用壁厚為5 mm，直徑為250 mm的無縫鋼管，同時需要提前做好水密承壓的試驗，保證其水壓要高于孔內水壓的1.3倍，導管下放的環(huán)節(jié)，需從澆灌架上的卷揚把導管吊到孔內，下放過程中應將導管底口與孔底的距離保持在500 mm左右。導管接頭需要用法蘭或者是雙螺紋方扣進行快速接頭[5]。

3.7 清孔

本工程運用正循環(huán)的工藝進行清孔，一次清孔需要用到橡膠管。一次清孔要降低泥漿的濃度，預防二次清孔時，因有過厚的沉淤而難以清理，確保鋼筋籠下放作業(yè)的順利進行。二次清孔是需要在導管下放后，運用導管進行，二次清孔時的泥漿比重需要控制在1.15～1.2，含砂率≤8%，黏度≤28 s，孔底的沉渣厚度≤50 mm。清孔過程中，補給的泥漿量要足夠多，同時，要保持孔內的漿液面具有穩(wěn)定性，且高度達到標準。清孔結束后，需要在30 min內完成混凝土灌注[6]。

3.8 水下混凝土灌注施工

水下混凝土灌注屬于成樁過程的重要工藝，施工作業(yè)的人員必須從思想上高度重視，在進行灌注前要做好準備工作。本工程運用商品混凝土，混凝土強度等級為水下C30，通過混凝土攪拌運輸車進行運輸，運到現(xiàn)場后再進行導管水下混凝土灌注?；炷帘仨毦哂辛己玫暮鸵仔裕涠刃枰刂圃?8～22 cm[7]?；炷脸溆禂?shù)要大于1.0，水泥用量不能少于360 kg/m3，含砂率要控制在40%～45%，并且要運用中粗砂，粗骨料的最大粒徑小于40 mm，進行二級配，混凝土初凝時間應小于3～4 h。

料斗混凝土灌注量必須計算準確，確保導管埋入混凝土中時大于0.8～1.2 m。灌注混凝土前，在料斗內灌入1:1.5的水泥砂漿，高度約0.2 m。灌注混凝土的上升速度要低于2 m/h，確保導管埋入混凝土中控制在1.5～6 m，每根樁的灌注時間要按照標準要求進行，灌注量10～20 m3不得超過2 h，混凝土澆筑過程中不可以中斷，且澆筑所用的時間需要控制在4～6 h，以確?；炷恋木鶆蛐?，間歇時間必須控制在15 min內，任何情況下都不得超過30 min。最后一次灌注混凝土量，需要高出樁頂設計的標高0.5～0.6 m，有利于新老混凝土結合并確保混凝土質量，具體數(shù)據(jù)可參照《建筑樁基技術規(guī)范》[8]。

3.9 質量檢驗

可在新的鋼筋籠中，可提前埋設導線以及超聲檢測元件。在灌注樁施工作業(yè)結束后，需要運用地面檢測系統(tǒng)對混凝土樁身的完整度進行檢驗，檢測是否存在空隙以及裂縫。根據(jù)對抗震設計具體要求，鋼筋籠需要控制在一定的長度[9]。運用磁測井法可以對鋼筋籠長度及主筋變化數(shù)量進行測量，判斷是否出現(xiàn)斷樁現(xiàn)象，具體數(shù)據(jù)可參照《建筑地基基礎工程施工質量驗收規(guī)范》。

4 常見問題處理措施分析

4.1 坍孔

若沖孔中存在透水層，當沖擊到溶洞后，會突然產生漏漿，使水頭的高度急劇下降，透水層失穩(wěn)固性，產生漏斗狀坍孔。預防坍孔的方法有：①運用沖擊鉆進行沖孔作業(yè)時，可以把鋼護筒安裝在亞黏土層上，然后再繼續(xù)進行沖擊。②必須及時對漏漿部位進行補水[10]。處理坍孔的具體方法：采用長鋼護筒跟進或立即將樁錘提起，并拋填小石塊、黏土塊、水泥和鋸木屑混合物放置在塌孔位置以上1～2 m處，反復沖擊，待其沉積后重新沖擊造壁，并向孔內補漿、補水，保持孔內水頭。通過這種方法可以順利處理了坍孔問題。

4.2 卡鉆

卡鉆的原因以及處理方法：①所用樁錘偏心過大或掉齒，樁施工現(xiàn)場地質巖層走向的坡度很大，或孔底土質不均，巖石強度不一時可能會造成卡鉆，必須對沖擊鉆進行補刃。②打圓孔的時候最好選用四刃或五刃鉆頭，可以有效防止卡鉆。③若是十字孔有落石或探頭石把鉆頭卡住，或者鉆頭被卡在溶洞內無法提動，可以選用“一”字形或半月形的小鉆頭，沿孔壁對障礙物進行沖擊，將障礙物擠走或擊碎，將鉆頭提出[11]。

4.3 斜孔

當樁機調整不科學、持力層巖面角度過高會導致錘頭不穩(wěn)定，進而造成斜孔。要想處理斜孔問題就要運用片石進行回填，調整孔的角度，若調整3次以上還沒有調正，就要及時上報監(jiān)理及業(yè)主單位，經過允許后可以灌注水下混凝土，待達到一定強度后，再通過小沖程打緊錘進行反復沖擊，直到被調正過來。若沖程過大，也會造成斜孔，需要控制沖程在2～4m最為適宜[12]。

5 結語

在當前的建筑工程中，沖孔灌注樁技術運用范圍比較廣泛，具有十分突出的技術優(yōu)勢。本文對該技術的實踐運用情況進行了剖析，然而，在施工實踐中，應當提前制訂好管理計劃，如此才能提升施工質量，推動建筑行業(yè)的長效、穩(wěn)健發(fā)展。