沖孔灌注樁施工常見(jiàn)問(wèn)題及應(yīng)對(duì)措施

張京佑

（廣東粵華發(fā)電有限責(zé)任公司）

0 引言

樁基礎(chǔ)因其穩(wěn)定性好、承載力高、沉降小等優(yōu)點(diǎn)，是現(xiàn)代建（構(gòu)）筑物中應(yīng)用最廣、最常見(jiàn)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)形式之一，在全世界范圍它都有著悠久的歷史。在距今約12000 年的智利文化遺跡中可見(jiàn)到樁的雛型；國(guó)內(nèi)考古發(fā)現(xiàn)的最早的樁基礎(chǔ)是在浙江余姚河姆渡遺址中發(fā)現(xiàn)的埋在地下的木樁，它們與木底架上的木梁、木板及上部屋架，構(gòu)成了南方典型的干欄式建筑（架空式建筑物），距今約有7000 年。而在我國(guó)宋代的經(jīng)典建筑著作《營(yíng)造法式》中的“壕寨功限”亦載有“筑臨水基……每岸長(zhǎng)五尺，釘樁一條。長(zhǎng)一丈七尺，徑五寸至六寸皆可用。……”的做法。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展及科技的進(jìn)步，現(xiàn)代樁基礎(chǔ)已經(jīng)因地制宜地發(fā)展出各類形式以滿足不同的建筑需求，其中主要的劃分有：按樁體所用材料可分成鋼樁、混凝土樁、組合材料樁等；按施工機(jī)械及成樁工藝可分成長(zhǎng)螺旋鉆孔灌注樁、人工挖孔灌注樁、潛水鉆成孔關(guān)注樁、回旋鉆成孔灌注樁、旋挖（含短螺旋）鉆成孔灌注樁、沖擊鉆成孔灌注樁、沉管灌注樁、靜壓管樁、錘擊管樁等；按受力狀態(tài)可分成抗壓樁、抗拔樁、水平受荷樁、復(fù)合受荷樁等。具體樁型與成樁工藝選取可參見(jiàn)《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94-2008）中的附錄A。本文主要針對(duì)具有代表性的采用簡(jiǎn)易沖孔樁機(jī)施工的沖孔灌注樁在施工過(guò)程中常遇的問(wèn)題及其應(yīng)對(duì)措施進(jìn)行論述。

1 工程應(yīng)用及一般施工流程

作者曾參與過(guò)多個(gè)電力工程的建設(shè)，其中大部分工程的樁基礎(chǔ)主要采用沖孔灌注樁。沖孔灌注樁擁有工藝成熟、打樁設(shè)備簡(jiǎn)單（常用簡(jiǎn)易沖孔樁機(jī)施工，俗稱“手拉錘”）、施工費(fèi)用經(jīng)濟(jì)、承載力高等優(yōu)點(diǎn)，而且對(duì)穿越不同地層的適應(yīng)性較好，在淤泥層和砂層較厚的典型的淤積、沖積地質(zhì)條件也可以使用，再者還能沖擊穿越有舊基礎(chǔ)、大孤石和有建筑垃圾回填的場(chǎng)地等，在改建、擴(kuò)建工程中采用有優(yōu)勢(shì)。

圖1 簡(jiǎn)易沖孔樁機(jī)

沖孔灌注樁的施工流程一般為：樁位測(cè)量定位→埋設(shè)護(hù)筒及樁機(jī)就位→沖擊成孔及泥漿循環(huán)→持力層判定及終孔判定→一次清孔→吊放鋼筋籠及導(dǎo)管→二次清孔→水下灌注混凝土及逐節(jié)提升導(dǎo)管→拔出護(hù)筒→成樁養(yǎng)護(hù)→質(zhì)量檢測(cè)。

2 施工常見(jiàn)問(wèn)題及應(yīng)對(duì)措施

2.1 地質(zhì)條件復(fù)雜，終孔判別困難

因沖孔灌注樁施工為地下隱蔽工程，在地質(zhì)條件復(fù)雜的區(qū)域施工不容易判斷是否達(dá)到持力層面或是否達(dá)到終孔條件。工程樁一般選用中風(fēng)化巖層或微風(fēng)化巖層作為持力層，為了更直觀方便地進(jìn)行巖面及終孔判別，常在打樁施工前進(jìn)行施工勘察（超前鉆），鉆孔布置應(yīng)參照前期已完成的工程詳勘成果并結(jié)合經(jīng)濟(jì)性綜合考慮，必要時(shí)可一樁一孔布置。對(duì)于嵌巖樁，應(yīng)鉆入持力層巖面之下3 到5 倍樁徑，并應(yīng)穿越夾層、溶洞、破碎帶等，到達(dá)穩(wěn)定地層，實(shí)際工作中常按照鉆入持力層巖面不少于3m（大直徑樁不少于5m）控制，并注意對(duì)大孤石的判別。結(jié)合工程詳勘及超前鉆成果，地質(zhì)工代可更快速準(zhǔn)確地確定巖面及判定終孔。

同時(shí)，有了鉆孔的巖層數(shù)據(jù)，可借助各類的CAD 軟件、勘察專業(yè)軟件或其他三維軟件繪制三維的地質(zhì)曲面圖指導(dǎo)打樁施工。圖2 為某直徑120m 圓形煤場(chǎng)的三維地質(zhì)曲面及樁圖，作者根據(jù)該工程的詳勘及超前鉆資料繪制而成。隨著打樁施工的進(jìn)行，持續(xù)地記錄繪制每根樁圖，可直觀地為后續(xù)施工的相鄰樁提供參照，并為查詢各樁的深度、體積等信息提供便利。

圖2

2.2 掉錘

由于沖孔樁機(jī)的樁錘是循環(huán)往復(fù)地工作，主鋼絲繩承受周期性的荷載，特別是鋼絲繩繩卡處或樁錘轉(zhuǎn)向裝置吊環(huán)與鋼絲繩接觸處容易產(chǎn)生磨損、破壞，以致掉錘。為避免掉錘情況的發(fā)生，施工時(shí)應(yīng)選用質(zhì)優(yōu)無(wú)斷絲的鋼絲繩，且其安全系數(shù)應(yīng)不小于12，吊環(huán)與鋼絲繩接觸處應(yīng)設(shè)置槽型護(hù)鐵保護(hù)，施工過(guò)程中亦要定期檢查鋼絲繩、繩卡等易損部位，必要時(shí)進(jìn)行更換。在樁錘上部應(yīng)焊有打撈杠或打撈環(huán)，以備掉錘時(shí)可馬上用打撈鉤打撈樁錘。若發(fā)生掉錘事故且在地面采用打撈鉤打撈失敗，則只能由潛水員下孔進(jìn)行打撈作業(yè)或廢掉樁孔變更設(shè)計(jì)，這樣會(huì)存在較大的安全風(fēng)險(xiǎn)，或增大費(fèi)用耗費(fèi)時(shí)間，所以施工時(shí)要盡量避免發(fā)生掉錘。

2.3 塌孔造成擴(kuò)孔或頸縮

在淤泥、淤泥質(zhì)土、砂層等軟弱土層中沖擊鉆進(jìn)，若無(wú)采取有效措施，樁孔易出現(xiàn)塌孔現(xiàn)像導(dǎo)致成樁擴(kuò)大；在終孔后澆筑水下混凝土?xí)r發(fā)生塌孔則會(huì)導(dǎo)致樁身頸縮、夾泥或斷樁。對(duì)于此類土層，應(yīng)向樁孔投入黏土造漿，增加泥漿的相對(duì)密度至1.30～1.50，讓樁孔孔壁形成較厚的穩(wěn)定的泥皮護(hù)壁，防止塌孔。對(duì)不同的土層沖孔時(shí)泥漿相對(duì)密度要求可參考《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94-2008）的表6.3.13；或者可根據(jù)具體的地質(zhì)情況，有條件時(shí)選擇合適長(zhǎng)度的長(zhǎng)護(hù)筒，讓其埋置范圍穿越軟弱土層，達(dá)到支護(hù)孔壁的目的。

2.4 成孔不垂直、偏孔

當(dāng)土層（巖層）軟硬不一、起伏較大時(shí)，沖擊鉆進(jìn)過(guò)程中容易形成偏孔而影響成樁質(zhì)量。樁錘落至孔底時(shí)若鋼絲繩出現(xiàn)較大的擺幅則可判斷孔底傾斜不平，可向樁孔內(nèi)填入20～30cm 大小的片石，填充孔底約30～50cm厚，并進(jìn)行小沖程沖擊修平孔底。

2.5 樁芯出現(xiàn)蜂窩孔洞、溝槽

沖孔灌注樁施工完成后，時(shí)有出現(xiàn)小應(yīng)變及鉆芯檢測(cè)判定樁的完整性不合格，鉆芯取出的混凝土芯樣有蜂窩、溝槽甚至骨料松散、膠結(jié)差的現(xiàn)象，原因主要是施工過(guò)程中未有效地使樁身混凝土密實(shí)。為防止出現(xiàn)類似情況，應(yīng)關(guān)注并做好下述幾方面：

⑴水下灌注混凝土坍落度應(yīng)大于180mm，且混凝土應(yīng)有較好的和易性；

⑵混凝土灌注過(guò)程中應(yīng)估算好樁孔內(nèi)混凝土面及導(dǎo)管底部的高差，保證導(dǎo)管埋置在混凝土內(nèi)2～6m，且應(yīng)保證導(dǎo)管連接可靠、密封良好；

⑶提升導(dǎo)管切忌過(guò)快，應(yīng)保持慢速穩(wěn)定提升，每次提管后應(yīng)進(jìn)行若干次回插，利用導(dǎo)管對(duì)混凝土進(jìn)行插搗。

2.6 工程量爭(zhēng)議

沖孔灌注樁施工為地下隱蔽工程，為減少工程結(jié)算的爭(zhēng)議，甲、乙雙方一般采用單價(jià)合同，故準(zhǔn)確地簽證工程量十分關(guān)鍵。實(shí)際工程中，可能存在有各種原因造成計(jì)量不準(zhǔn)，甚至可能會(huì)有打樁工人為多計(jì)工程量而造假數(shù)據(jù)，所以成樁后測(cè)量孔深應(yīng)由建設(shè)方代表、監(jiān)理人員、施工方代表共同見(jiàn)證計(jì)量，以確保工程造價(jià)受控。

另外，根據(jù)不同的樁基檢測(cè)方案，需要預(yù)先考慮相應(yīng)的檢測(cè)配合工作，例如包括樁內(nèi)埋置聲測(cè)管、樁頭開(kāi)挖、樁帽制作、樁頭破除（破除樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高以上的泛漿層，并保護(hù)好樁頂錨筋）、樁頂打磨等等，此類工作涉及較大工程量，應(yīng)明確在相應(yīng)的工程承包合同中，避免漏項(xiàng)造成爭(zhēng)議。

3 結(jié)語(yǔ)

沖孔灌注樁已經(jīng)在國(guó)內(nèi)應(yīng)用了數(shù)十年，隨著工程技術(shù)的發(fā)展，打樁設(shè)備亦在不斷地改良和創(chuàng)新，就如在簡(jiǎn)易沖孔樁機(jī)上加裝一套自動(dòng)打樁配件則可有效提高打樁效率和降低勞動(dòng)力成本，又如旋挖鉆機(jī)的普及更是令樁施工的效率及質(zhì)量有了質(zhì)的提升。但直至現(xiàn)時(shí)，使用簡(jiǎn)易沖孔樁機(jī)施工的灌注樁依然在各類工程中被廣泛采用，對(duì)于多數(shù)的地質(zhì)條件和場(chǎng)地環(huán)境，其仍具備優(yōu)良的適用性和經(jīng)濟(jì)性。