冲击成孔灌注桩施工及质量控制

朱建中，宋家武

（重庆建工桥梁工程有限责任公司,重庆400060）

冲击成孔灌注桩施工及质量控制

朱建中，宋家武

（重庆建工桥梁工程有限责任公司,重庆400060）

该文针对冲击成孔灌注桩易发成孔质量问题和水下混凝土灌注失败的特点，详细介绍了成孔工艺、施工方法和质量控制，以及水下混凝土施工的措施和注意事项。

冲击成孔；水下混凝土；质量控制

0 引言

冲击成孔灌注桩在房屋基础、桥梁基础以及其他结构工程基础中得到大量采用，特别是在地质和水文条件恶劣、持力层较深、工期紧的情况下非常普遍。其优点是：施工安全度较高，施工速度较快，不受雨季影响；其缺点是：成本有所增加，质量风险相对较大，环境要求较高。但经过多年的实践，施工单位已经形成了一整套成熟的施工工艺和方法，对可能出现的质量和环境问题都有了切实可行的应对措施。

冲击成孔灌注桩质量问题主要表现在成孔、混凝土灌注和成品保护三个方面。在成孔过程中，容易发生偏孔、坍孔地陷、扩孔、缩孔、斜孔等问题；除此之外，还可能因存在地下暗河、溶洞和护壁质量不佳造成的不能保水的问题；在混凝土灌注过程中容易发生穿孔、断桩、夹渣、钢筋笼偏位上浮等问题或事故[1]；在成品保护阶段容易发生扰动、桩头凿出偏差、预留钢筋受损等问题。为预防和控制上述质量问题或事故，应当从编制方案开始到完工交验为止涉及的各个方面进行充分的考虑。下面以某工程冲击成孔桩施工为例，对实施过程的质量控制作简要介绍。

1 工程概况及特点

本工程基桩设计为摩擦端承桩，单桩长50m，桩径2.5m，数量为每个（共6个）承台8根桩按照梅花状布置，桩间净距2m。工程地处冰川飘石地带，可能存在溶洞。覆盖层为褐色砂粘土，厚度5m左右，其下为砂岩、石灰岩、少量花岗岩，中间夹有泥缝断层等不良地质。地下水位距离地面约3m,钢筋笼下端距离孔底2.5m，上端嵌入承台2.5m，保护层7cm。吊重约7t。混凝土强度等级为C30，水下混凝土灌注，要求不得有Ⅱ类以下基桩出现，且Ⅱ类桩比例不得超过10%。

本冲孔桩工程具有量多、桩径大、桩较深、地质条件差等特点。

2 工艺流程（见图1）

图1 冲击成孔灌注桩工艺流程图

3 施工步骤、方法和过程质量控制

3.1 方案编制报批

由总工或技术负责人主持进行方案编制。原则是结合工程特点、实际环境现状以及施工技术水平实施编制，还包括合同条件、施工图纸、规范要求等。编制内容包括：该工程基础分部工程概况及特点、工艺流程、施工进度计划、资源计划(包括劳动力、机械设备、材料、资金)、施工准备及施工、施工质量控制、施工安全和环保控制等。编制过程中必须注意两点，一是方案在项目内审后还要经过公司级技术部门的审核，二是方案具有指导现场具体施工的作用，也就是要细化、全面。该方案必须经过监理工程师和业主的审核批示并认可后进行实施。

3.2 技术交底

技术交底分三级进行，即技术负责人对现场技术管理人员交底，技术管理人员对工班长交底，工班长对操作人员交底。内容包括：工程概况特点、施工方法和具体措施、技术和质量控制要点、安全和环保要求、施工其他注意事项等。技术交底是确保各个环节按照既定方案实施的有效手段，其中技术和质量控制要点是关键，交底时必须详尽，最好落实到每一个工序和具体操作步骤。交底必须有书面记录[2]。

3.3 测量施工

采用全站仪按照极坐标法进行测量。测量放线前，仪器必须经过有资质的计量检测单位检校，并取得合格证。实施前，首先编制一个实施性的测量方案，根据方案和现场情况布置测量基准控制点，然后进行控制测量，将成果报送相关部门经审核批准。具体实施时，一定要注意天气环境，并保护好仪器设备。本工程视野开阔，沟谷呈U形，仪器架设方便，过程中很方便随时监控。

3.4 施工准备及钻机就位

3.4.1 施工用水

该工程采用以自来水为辅、截流抽水蓄水为主的取用水办法。自来水主要解决生活用水。小溪沟水体清澈，水质经检测符合施工用水标准；虽然水流量不大，但通过修建蓄水池蓄水可以满足施工需要。蓄水池容量100m3，水池位于山头上，水头差足以将水送达任何一个施工点并具有一定压力。全桥用50mm钢管沿线布设主水管，支水管采用铝塑管或者高压胶管分流。

3.4.2 施工用电

主墩安置500kVA变压器一台，引桥安置400kVA变压器一台。沿线用70～90mm2的5芯电缆敷设。现场配备一台250kW柴油发电机。

3.4.3 施工临时便道

沟谷地带比较平缓，还有现成的机耕道可以利用。往两侧山顶拟修建临时便道。便道以之字形盘旋攀升。宽度8m，坡度不大于7%，最小转弯半径10m，路床多为挖方，碾压后手工铺以30cm片石，其上撒铺碎石，局部采用混凝土硬化。挖方路堑设置排水边沟。整条道路均避开墩位，并尽量少砍伐苗木。

3.4.4 机具准备就位

如果在就位前埋设护筒，则注意保证护筒不偏位。护筒采用8mm厚钢板卷制，长度3m，以人工挖孔的形式安放到位，溢浆口距离护筒顶口约20cm。由于是群桩承台，每个台位只能布置2台钻机，考虑对角布置。考虑钻头重量约10t，采用25t吊机进行安装。采用10t慢速往复式卷扬机，进场前检查性能，进场后进行组装试运转。机器就位后，还必须检查护筒是否偏位。

3.5 钻进施工

开钻前，还必须将泥浆池、沉淀池和弃渣场修筑成形，按照规范试配泥浆。采用泥浆泵将泥浆抽送至孔内。再次检查以上各项准备情况，确定无误可以开钻。一旦开钻，记录就随即开始进行。如果发生坍孔，即刻停止钻进。分析原因，采取如下对策：若护筒过短，则焊接接长护筒用钻锤强打进土层；如果是地质塌陷，则采取反填重新埋设护筒开钻的办法；如果发生偏孔，一是可以采取小钻扫孔的办法，或者投掷片石到偏孔位置以上50cm处重新钻进，有时甚至需要反复进行；如果发生扩孔或缩孔，就要重新确定钻头直径，加焊钻铁或者削掉一部分钻铁；如果是发生斜孔，一般是地质分界，强弱差距太大，这就要反复投掷较大石块进行修钻；如果遇到地下暗河或者溶洞，就要立即报告设计进行研究处理；如果是单点溶洞或暗河且影响区域小，则采取投放石料并灌浆，达到一定时间后再行钻进；如果大型溶洞或暗河，可能与外界连通且影响较大，一般是请求设计和地质重新确定设计。在钻进过程中，特别注意防止卡钻和掉钻的情况发生。一旦发生卡钻，就要用小钻进行试探冲击，修正后提出钻头，并检查钻头和吊绳；如果发生掉钻，则用打捞钩勾住钻头上的护绳，慢慢将钻头提出孔外，同时检查吊绳，重新固定钻头后接着钻进。

本工程钻孔桩数量多，一共配备了9台钻机。平均每根桩成孔时间为30天，最后用了不到半年的时间完成了所有桩基施工。

3.6 成孔检验

到达设计标高后，捞取渣样，请设计、地质、监理人员进行确认，必要时进行压碎试验。一致认为满足要求后，进行成孔检验。除了渣样确认外，检验的内容包括查验施工记录，孔径检查，垂直度检查。之前必须准备好检孔器，按照规范要求，以3倍桩径长度用钢筋制作检孔器，并顺畅慢速下放到底为准。垂直度可用吊钻检查，每提升3m测一次吊绳夹角或偏位。检查完毕，将结果逐一填写到相应表格。检验合格，形成会议纪要，并有会签。

3.7 清孔

采用置换泥浆和捞取残渣的办法进行。之前的泥浆浓度较大是为了悬浮钻渣，此时泥浆浓度应该按照混凝土灌注要求考虑。捞取残渣使用打渣筒，直径一般60～80cm，长度2～3m。由于安装钢筋笼和连接安装导管需要一定时间，所以过程中还必须保持泥浆浓度且防止沉淀超厚，可以利用小导管循环泥浆的办法解决[3]。

3.8 安装钢筋笼

首先是对进场原材料查验合格证明，并进行抽样检测，符合要求方可使用。然后按照设计要求进行下料制作，绑扎时注意钢筋笼的方向并考虑吊装要求，可以分段设置，吊装时焊接连接。钢筋笼就近绑扎成型，采用25t吊机起吊安装,起吊时，严禁扭曲钢筋笼，更不要将钢筋笼骨架损毁；一般均要加设起吊扁担梁，吊点必须焊接牢固，且设置合理；钢筋笼内侧设置有劲性骨架，每下放到骨架位置，就临时保护固定，去掉骨架十字撑后继续下放，直到设计位置；当钢筋笼到位后，与护筒临时锁固，并校正准确；与护筒固定也是为了确保钢筋笼在混凝土灌注时不上浮；如有预留钢筋，则可考虑混凝土灌注即将完毕时再进行安装，但速度要快。

3.9 混凝土灌注

3.9.1 原材检验

采用普通硅酸盐42.5#水泥，细度模数2～2.5的中砂，5～20mm碎石，强度指标均应满足规范要求。使用缓凝早强外加剂，初凝时间不低于15h，不大于24h。

3.9.2 混凝土试配

按照C30配制混凝土，坍落度控制在20cm±2cm范围，扩展度500mm～600mm，和易性好。

3.9.3 后场准备

采用商品混凝土，罐车运输，运输距离5km。

3.9.4 前场准备

漏斗容量12m3，导管直径340mm，并进行连接闭水、承压、抗拉试验，采用电动90kW输送泵，并备用110kW柴油输送泵和250kW发电机各一台。

3.9.5 混凝土灌注[4]

灌注混凝土前，应再次检查孔底沉渣厚度，满足规范要求后，开始灌注桩基混凝土。

灌注时采取导管法，施工导管由管径34cm的管子组成，用装有垫圈的法兰盘连接导管。初始灌注时，导管底部至孔底应有25～40cm的距离。在整个灌注时间内，用测探锤测量混凝土面高度，严格掌握导管的埋入深度，一般控制在2～3m，任何时候不得少于1m。导管用25t吊机提升，到一定高度时用扁担、抱箍夹紧导管，进行导管拆除，拆除导管动作要快，时间一般不超过6分钟。导管提升时应保持位置居中竖直，以防导管偏移，导管的法兰盘被钢筋笼卡住，使导管提不起来造成混凝土灌注中断。混凝土灌注一旦开始就应一气呵成，中途不得停顿，以免产生断桩。混凝土面接近设计标高（包括多浇部分）时，应估计混凝土需要量，及时通知后场停盘。灌注结束前拨管要慢，防止混凝土表面软弱部分挤入导管之下形成“泥心”。

3.9.6 制取混凝土试件和检验

在灌注过程中，每桩取试件三组。基于基桩水下混凝土的特点，采用标准养护。7天试压第一组试件，以作为相邻孔开孔和基桩超声波检测参考依据；28天试压第二组试件，作为强度评定的依据；第三组为备用试件。超声波检测合格后方可进行下一步工序作业。

4 结论

该工程所有桩基按照计划顺利完成，经过检测，仅有两根桩为Ⅱ类，其余均为Ⅰ类[5]，达到了预先的质量要求。对于小型未贯穿溶洞，经过上述的处理，也得到了很好的解决。在吊装过程中，也没有发生任何安全问题，特别是为夜间进行大型、超长柔软构件的吊装连接施工积累了经验。值得研究的是，相邻冲孔桩的干扰定量分析和两轮桩之间的间隔时间控制，以及如何控制钻头冲程以减少干扰等。

[1]蒋根谋.建筑施工[M].北京：中国铁道出版社，2005.

[2]桩基工程手册编委会.桩基工程手册[M].北京：中国建筑工业出版社，1995.

[3]李克钏.基础工程[M].北京：中国铁道出版社，2008.

[4]殷万寿.水下地基与基础[M].北京：中国铁道出版社，1994.

[5]周景星，王洪瑾，虞石民，等.基础工程[M].北京：清华大学出版社，1996.

责任编辑:李 红

Construction and Quality Control over Cast-in-situ Bored Concrete Pile

Based on the characteristics that cast-in-situ bored pile is vulnerable to quality problems and underwater casting concrete to failure,the authors introduce in detail the drilled hole technique,construction methods and quality control as well as the measures and tips for underwater concrete construction.

drilled hole;underwater concrete;quality control

TU74

A

1671-9107（2012）07-0029-03

10.3969／j.issn.1671-9107.2012.07.029

2012-03-26

朱建中(1971-)，男，重庆人，本科，高级工程师，从事建筑施工技术和施工管理工作。