沖孔灌注樁技術(shù)在建筑工程施工中的應(yīng)用分析

陳相超

關(guān)鍵詞： 建筑工程 質(zhì)量控制 沖孔灌注樁 工藝流程

中圖分類號： TU745.1 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1672-3791（2023）15-0097-04

在我國國民經(jīng)濟穩(wěn)健增長形勢下，建筑、房地產(chǎn)行業(yè)也取得了理想的發(fā)展成效，在建筑工程施工階段，各項新進(jìn)的施工工藝和設(shè)備也得以被應(yīng)用于具體建設(shè)環(huán)節(jié)，建筑工程施工水準(zhǔn)顯著提升。作為建筑工程施工階段一項重要的基礎(chǔ)形式，沖孔灌注樁施工技術(shù)的應(yīng)用，對提升建筑工程施工效果和施工質(zhì)量意義深遠(yuǎn)。因此，文章基于具體工程案例，對沖孔灌注樁施工技術(shù)有效應(yīng)用予以研究，并提出科學(xué)的質(zhì)量控制措施，以提升技術(shù)應(yīng)用水平，更好地彰顯建筑工程的價值與性能。

1 沖孔灌注樁技術(shù)概述

1.1 沖孔灌注樁技術(shù)內(nèi)涵

作為灌注樁的一種，沖孔灌注樁當(dāng)前在建筑工程填土層、砂土層、粉土層和淤泥層等地層施工中得到了廣泛應(yīng)用。一般來說，沖孔灌注樁樁孔直徑普遍在600～2 500 mm 區(qū)間內(nèi)，最大沖孔深度和最大直徑分別可達(dá)300 m 和2 500 mm。

1.2 沖孔灌注樁技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢

沖孔灌注樁技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下3 個方面：（1）對附近區(qū)域建筑物和環(huán)境負(fù)面影響相對較??；（2）技術(shù)人員可結(jié)合建筑工程設(shè)計要求，靈活更改樁長和直徑；（3）樁端可深入持力層，且單樁承載力較大。依托上述應(yīng)用優(yōu)勢，沖孔灌注樁技術(shù)日前得以在建筑工程施工廣泛應(yīng)用，但不可忽視的是，該項技術(shù)也具有一定的劣勢，如成孔工藝復(fù)雜、技術(shù)間隔周期長、冬季施工困難、操作要求嚴(yán)格和易誘發(fā)質(zhì)量問題等。

1.3 沖孔灌注樁技術(shù)應(yīng)用流程

沖孔灌注樁技術(shù)應(yīng)用流程相對復(fù)雜，主要包括如下內(nèi)容：（1）場地準(zhǔn)備，即場地清理、平整工作等；（2）放樣定位，即標(biāo)記樁位置，測設(shè)樁基設(shè)計高程等；（3）鋼護(hù)筒制作及埋設(shè)；（4）泥漿制備，即科學(xué)制備泥漿，發(fā)揮其保護(hù)孔壁、懸浮沖渣作用；（5）沖擊鉆孔；（6）終孔、清孔及驗收；（7）制作、安放導(dǎo)管與鋼筋籠；（8）灌注水下混凝土；（9）成樁。

2 建筑工程施工案例概況

2.1 工程簡介

本文研究的建筑工程施工項目基本情況如下。

總建筑面積為377 168.6 m²，主要包括一期、二期工程，每期工程包括兩塊地塊。所選工程為高層住宅建筑，包括4 幢住宅，住宅層數(shù)分別為17 層、33 層、26層和29 層，此外，還包括1 幢4 層高幼兒園。其中，26層、29 層和33 層三幢住宅主要應(yīng)用了抗震等級為3 級的剪力墻結(jié)構(gòu)，17 層住宅則應(yīng)用了剪力墻抗震等級為3 級、框架抗震等級為4 級的框架剪力墻結(jié)構(gòu)。工程為二級結(jié)構(gòu)安全等級，設(shè)計使用時間50 年。

2.2 地質(zhì)情況

在工程正式施工前期階段，施工單位派遣了專業(yè)人員進(jìn)行了地質(zhì)勘察工作，勘察結(jié)果表明：（1）素填土，采用了多期回填方式，回填時間4 到10 年，且已完成大部分固結(jié)；（2）卵石；（3）全風(fēng)化花崗巖；（4）強風(fēng)化花崗巖；（5）中風(fēng)化花崗巖。

2.3 沖孔灌注樁技術(shù)參數(shù)

結(jié)合工程現(xiàn)狀，施工單位應(yīng)用了沖孔灌注樁技術(shù)，以混凝土沖孔灌注樁作為基礎(chǔ)。同時，選擇工程二期工程一塊地塊高層住宅樁基進(jìn)行分析，該地塊沖孔灌注樁數(shù)量為859 根，樁徑為600 mm、700 mm、800 mm，樁端持力層為中風(fēng)化花崗巖，樁身混凝土等級為C35，樁身剖面圖具體情況如圖1 所示。

3 沖孔灌注樁技術(shù)在建筑工程施工上的具體應(yīng)用

該環(huán)節(jié)結(jié)合工程具體情況，探討沖孔灌注樁技術(shù)的具體應(yīng)用。

3.1 場地準(zhǔn)備

施工單位應(yīng)于樁機入場前期，細(xì)致清理、平整場地，為樁機提供良好平臺，保障樁機作業(yè)的穩(wěn)定性、高效性[1]。同時，施工單位要根據(jù)場地情況，于兩排樁間挖設(shè)面積合理的泥漿池，并在漿池四周設(shè)置護(hù)欄。工程所挖設(shè)的泥漿池長、寬、高分別為10 m、2 m 和1 m。

3.2 放樣定位

施工人員要應(yīng)用全測量工具，以施工圖紙為參照，測定樁孔位置，同時，以交叉方式標(biāo)記樁位置，并測量樁基設(shè)計高程。

3.3 制作、埋設(shè)鋼護(hù)筒

工程勘察結(jié)果顯示：工程所處場地土質(zhì)第一層為素填土，土質(zhì)呈現(xiàn)出強烈的松散狀態(tài)，如在此情況下進(jìn)行開孔施工操作，則很容易誘發(fā)塌孔問題[2]。因此，施工人員應(yīng)以樁中心點為圓心，針對性埋設(shè)鋼護(hù)筒，應(yīng)選擇高度2 m、直徑1 m的由鋼板卷制而成的鋼護(hù)筒，一般而言，鋼護(hù)筒埋深為1.5 m，施工人員須確保鋼護(hù)筒頂面高出地面30～40 cm。在完成鋼護(hù)筒埋設(shè)工作后，施工人員還需應(yīng)用粘土分層擠緊壓實護(hù)筒周圍，確保密實度理想，避免其出現(xiàn)松動、偏斜和下沉情況。另外，施工人員在安裝樁機時，需關(guān)注鉆頭中心是否與樁孔、護(hù)筒中心處于同一條直線，將偏差控制在50 mm以內(nèi)。

3.4 泥漿制備

施工人員應(yīng)盡可能選擇膨潤土作為泥漿制備原料，以充分發(fā)揮泥漿所具有的懸浮沖渣和保護(hù)孔壁功能，特殊情況下，也可選擇應(yīng)用含砂率在4％以內(nèi)、粘度大的粘性土，如有必要，還可加入泥漿處理劑。結(jié)合本文所選工程地質(zhì)特征，泥漿制備指標(biāo)如表1 所示。

3.5 沖擊鉆孔

沖擊鉆孔施工水平直接影響沖孔灌注樁質(zhì)量，結(jié)合本工程特點，施工人員在成孔初期階段，將錘高設(shè)置在0.4～0.6 m 區(qū)間內(nèi)，以低錘沖擊，輕壓慢進(jìn)，以保障孔壁平整度和堅實度。待鉆桿完全進(jìn)入鉆孔后，施工人員開始加快鉆進(jìn)速度，并將錘高設(shè)置在2～3 m 區(qū)間內(nèi)。在此期間，沖擊錘會將鉆孔內(nèi)泥沙等擊碎并擠入孔壁，提升孔壁密實度，而隨著其對新土層的沖擊，也會產(chǎn)生大量的土石渣，為避免其對鉆進(jìn)操作影響，施工人員須及時排出孔內(nèi)殘渣。通常情況下，施工人員會應(yīng)用撈渣桶進(jìn)行掏渣，撈渣桶直徑一般在400～450 mm 范圍內(nèi)，長度在1.8～2 m 范圍內(nèi)，每2 h 進(jìn)行一次撈渣[3]。同時，為避免發(fā)生塌孔問題，施工人員還要及時補給孔內(nèi)泥漿。在繼續(xù)進(jìn)行沖孔操作時，如發(fā)現(xiàn)孔內(nèi)泥漿過稀，則可適當(dāng)投入粘性土。在鉆孔操作全階段，需確?？變?nèi)水位始終高于底0.5 m 以上，避免在水位波動下護(hù)筒底口穩(wěn)定性受到影響。

3.6 終孔、清孔與驗收

當(dāng)鉆孔至持力層符合設(shè)計標(biāo)高要求后，施工人員即可選擇相關(guān)檢測儀器，對孔深、孔徑等加以檢查，待確保全部參數(shù)合格后，即可進(jìn)行清孔處理操作，將孔內(nèi)沉淀物和沖渣清除，避免泥漿在長時間沉淀下使孔洞發(fā)生塌陷，保證泥漿相對密度、孔壁厚度和孔底沉渣等契合工程要求。工程在進(jìn)展階段，施工人員將換漿與掏渣有機結(jié)合，以確保鉆孔情況良好。

3.7 制作、安放鋼筋籠與導(dǎo)管

施工人員應(yīng)確保鋼筋籠加工制作操作與清孔、沖孔操作一同進(jìn)行，以孔徑、孔深相關(guān)參數(shù)為依據(jù)，確定鋼筋籠大小，同時，嚴(yán)格遵循相關(guān)圖紙內(nèi)容，進(jìn)行分段加工，將主筋、箍筋間隔點焊加固，細(xì)致核查鋼筋籠規(guī)格、位置和直徑等，并在鋼筋籠外側(cè)主筋科學(xué)設(shè)置混凝土穿心圓墊塊，避免鋼筋發(fā)生銹蝕問題[4]。待制作完成鋼筋籠后，需將其平整置于場地，然后應(yīng)用16 t 汽車將其吊裝至孔內(nèi)，在這一階段，施工人員應(yīng)確保鋼筋籠緩慢下落，避免其碰撞孔壁質(zhì)量受到影響，如下插困難，則可正反旋轉(zhuǎn)。在鋼筋籠下放到位后，施工人員即需設(shè)置導(dǎo)管，應(yīng)用壁厚為3 mm 的Φ 300 mm 無縫鋼管，將導(dǎo)管每節(jié)長度控制在2～4 m 之間，使用螺栓或螺絲扣連接后再使用膠圈進(jìn)行密封。在導(dǎo)管使用前期階段，施工人員應(yīng)細(xì)致檢查其密封性，并進(jìn)行試拼試壓，在此基礎(chǔ)上，有序進(jìn)行二次清孔、混凝土灌注操作。

3.8 水下混凝土灌注

作為沖孔灌注樁技術(shù)應(yīng)用階段的一項關(guān)鍵工序，混凝土灌注操作尤為重要，工程施工人員在進(jìn)行水下混凝土灌注操作前期，針對性地落實了相應(yīng)的技術(shù)準(zhǔn)備工作，以保障水下混凝土灌注操作質(zhì)量。工程樁身等級為C35，為商品混凝土，坍落度在180～220 mm 之間，施工人員在將其充分?jǐn)嚢韬?，即可將其運抵現(xiàn)場倒入儲料斗[5]。這一階段應(yīng)密切關(guān)注儲料斗狀態(tài)，待其盛滿后將混凝土活塞剪除，利用導(dǎo)管進(jìn)行灌注操作，當(dāng)發(fā)現(xiàn)儲料斗內(nèi)混凝土面下降于底部，則需立即添加混凝土，嚴(yán)格關(guān)注混凝土上升速度和導(dǎo)管提升速度。

3.9 成樁

施工人員在完成混凝土灌注操作后，需及時移除導(dǎo)管和護(hù)筒，依據(jù)相關(guān)規(guī)范進(jìn)行養(yǎng)護(hù)工作，在混凝土契合建筑工程強度要求后，即可清除樁頭多余混凝土，鉆孔灌注樁成樁。

4 沖孔灌注樁技術(shù)應(yīng)用于建筑工程中質(zhì)量控制措施

施工人員在將沖孔灌注樁技術(shù)應(yīng)用于建筑工程時，受諸多因素影響，可能誘發(fā)漏漿、塌孔、偏孔、堵管、斷樁和混凝土灌注不理想等問題，環(huán)節(jié)即對上述問題質(zhì)量控制措施予以研究。

4.1 漏漿問題質(zhì)量控制措施

根據(jù)前期勘察工作顯示，工程含有拋填堤心塊石層，表面塊石和直徑大、含泥量小，堅硬度高，因此在具體沖孔操作期間，石塊很容易錯動，誘發(fā)漏漿、卡錘問題。在具體施工階段，如發(fā)現(xiàn)出現(xiàn)漏漿問題，施工人員需立即停止鉆進(jìn)操作，回填粘土堵塞漏洞，如有必要，還需跟進(jìn)臨時鋼護(hù)筒。

4.2 塌孔、偏孔問題質(zhì)量控制措施

工程在進(jìn)行沖擊鉆孔操作時，受人工操作、現(xiàn)場地質(zhì)情況影響，常出現(xiàn)塌孔、偏孔和擴孔等問題。從塌孔問題出現(xiàn)的原因來看，可能為沖程過大、承壓水低于靜水壓力和泥漿過稀等情況導(dǎo)致，因此，施工人員在操作階段，應(yīng)嚴(yán)格遵循施工規(guī)范，科學(xué)把控錘頭、鋼筋籠提升、降落垂直度，保持護(hù)筒密封緊實性。所謂偏孔問題，主要表現(xiàn)為鉆孔不直、孔身出現(xiàn)較大位移偏斜，偏孔問題會直接影響鋼筋籠吊進(jìn)和灌注樁承載力。從偏孔問題出現(xiàn)的原因來看，具有多樣化特點，樁機架設(shè)不規(guī)范、場地泡水沉陷和施工土質(zhì)層不均勻等皆為主要原因。如前文所述，工程含有拋填堤心塊石層，因塊石松散，故在沖孔階段錘頭所受阻力并不均勻，十分容易誘發(fā)偏孔問題[6]?；诖?，施工人員需預(yù)先進(jìn)行設(shè)備檢修，對于不均勻的土層采用低錘沖擊方式，如傾斜過大可回填粘土，再次進(jìn)行沖進(jìn)操作。

4.3 堵管、斷樁問題質(zhì)量控制措施

堵管問題的出現(xiàn)，主要是由混凝土粘聚性差、混凝土混有大塊石雜物等導(dǎo)致，在導(dǎo)管埋深契合相關(guān)要求但仍然出現(xiàn)堵管問題時，施工人員可上下振搗導(dǎo)管，加速混凝土流動。從斷樁問題出現(xiàn)的原因來看，主要由導(dǎo)管埋深太淺導(dǎo)致，因此，施工人員在進(jìn)行混凝土灌注操作前期，需組織拉伸試驗，對導(dǎo)管性能進(jìn)行細(xì)致檢查，避免發(fā)生斷樁問題。

4.4 混凝土灌注質(zhì)量控制

施工人員在正式進(jìn)行混凝土灌注操作前期，需細(xì)致檢查灌注所用原材料質(zhì)量，并于二次清孔、孔底沉渣測量工作完成后進(jìn)行灌注操作。毫無疑問，混凝土灌注質(zhì)量直接關(guān)系沖擊灌注樁技術(shù)應(yīng)用效果，故施工人員需重視混凝土灌注操作質(zhì)量控制，具體而言，需落實如下幾點工作：（1）在混凝土灌注前期，施工單位需派遣專業(yè)的人員對導(dǎo)管密封性加以檢查，應(yīng)用試拼裝壓水方法，檢查導(dǎo)管是否存在漏水問題；（2）本工程在進(jìn)展階段，對粗骨料最大粒徑進(jìn)行了嚴(yán)格控制，一定程度上，提升了混凝土和易性能；（3）施工人員在灌注混凝土前，需對導(dǎo)管底部距孔底凈距離加以控制，一般來說，需將其控制在300～500 mm 區(qū)間內(nèi)；（4）施工人員應(yīng)明確：混凝土在短時間內(nèi)十分容易凝固，故其應(yīng)嚴(yán)格控制灌注時間，保持灌注操作的連續(xù)性；（5）施工人員要及時測量孔內(nèi)混凝土面位置，并結(jié)合其具體情況，針對性調(diào)整導(dǎo)管埋深，通常情況下，需將埋深控制在2～5 m 區(qū)間內(nèi)，避免出現(xiàn)導(dǎo)管難以拔出問題；（6）在混凝土灌注環(huán)節(jié)，施工人員還需控制灌注溫度，精準(zhǔn)把控灌注量。

5 結(jié)語

沖擊灌注樁技術(shù)在建筑工程領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，對建筑工程整體質(zhì)量和施工效果影響顯著。但在該項技術(shù)具體應(yīng)用期間，受多重因素影響，也存在相應(yīng)的問題?；诖耍┕と藛T應(yīng)秉持全局觀念，對各項施工環(huán)節(jié)質(zhì)量予以控制，把握施工質(zhì)量控制要點和細(xì)節(jié)，切實提升該項技術(shù)的應(yīng)用水平，保障建筑工程施工質(zhì)量，進(jìn)而推動建筑工程行業(yè)健康發(fā)展。