浅谈块石回填区的冲击成孔灌注桩的施工技术与质量控制

2015-04-16凡志均

建材与装饰 2015年20期

关键词：块石护筒成孔

凡志均

（重庆中环建设有限公司重庆渝北　401120）

浅谈块石回填区的冲击成孔灌注桩的施工技术与质量控制

凡志均

（重庆中环建设有限公司重庆渝北401120）

随着社会经济和建筑行业的迅猛发展，钢筋混凝土灌注桩在建筑设计与施工中占有非常重要的地位。本文通过冲击成孔灌注桩的前期准备、冲击成孔、钢筋笼安放、混凝土灌注等施工过程讲述了冲击成孔灌注桩的施工技术与质量控制措施。

块石回填；冲击成孔；灌注桩；质量控制

1　引言

在社会经济与社会环境可持续发展的前提下，集约用地、绿色经济与规模效应在经济发展中将起着非常重要的作用；在工业生产的投资与建设中，集约用地、绿色经济与规模效应在一定程度上体现在土地的合理利用上；即在满足工业生产的工艺条件、技术先进、经济合理的前提下，合理利用山地与地形、紧凑布置，减少占用耕地，减少土石方开挖、回填与弃土。而为满足结构物的承载力要求，基础因承受荷载较大常采用钢筋混凝土灌注桩。在具备喀斯特地貌的区域进行工业建筑施工时，其地质条件往往是一边为灰岩挖方区，一边为灰岩块石高回填区；对于这类回填区域，一般将埋深较大的中风化岩层作为持力层，由于岩层中溶洞和裂隙较多，一般设计要求桩基必须穿过溶洞且要保证桩底5m以下以及3D（桩径）再无溶洞且需入岩不少于2D（端承桩）。由于采用普通成孔工艺（如正反循环钻机）无法正常成孔、进入岩层和穿越溶洞，因此冲击成孔灌注桩就成为了很好的选择。本文通过冲击成孔灌注桩的前期准备、冲击成孔、钢筋笼安放、混凝土的灌注等施工全过程讲述了冲击成孔灌注桩的质量控制。

2　地质特点与桩机的选型

2.1灰岩块石高回填区的地质特点

灰岩块石高回填区存在以下地质特点：

（1）喀斯特地貌区域的主要地层一般有：第四系人工堆积的素填土层，第四系坡积、残积的粘土层、三叠系下统嘉陵江组的灰岩；而且前两者的厚度较薄。因此该区域在场地平整时，挖方区的地层以灰岩为主，回填区的填料也以灰岩块石为主。

（2）一般来说，在场地平整时，建设方与施工方为了节约工期与成本，往往以爆破施工为主；而爆破作业产生的回填料粒径较大，回填时各块石间往往存在较大的空隙，回填的密实度难以保证；在桩径范围内及其周边，各块石存在较多的交叉。

（3）根据地质资料，灰岩的抗压强度高；桩基冲击成孔时，产生的冲击力传播较远。

2.2桩机的选型

桩机工作性能的好坏直接影响成孔的质量和进度，选型时尽量选择机械化程度高的冲击桩机，在块石高回填区，选择合适的钻头重量一般按冲孔直径每100mm取600～650kg为宜，以实现对硬质灰岩的快速破碎作用；同时，应配备与之相适应扬程与流量的泥浆泵，作为成孔过程中的石渣外排。

3　施工要点与质量控制措施

3.1施工准备

（1）桩基定位

采用全站仪按照极坐标法定出桩基平面中心点，并及时埋设十字护桩；护桩用于埋设护筒、校核冲孔轴线，要求埋设稳固，其四周严禁堆放东西，严禁破坏。由于冲击成孔是利用冲击式钻机中的冲击钻头上下往复冲击成孔，冲击力对周围土体影响较大，因此，护桩应远离冲击成孔干扰区域。

测量放线前，仪器须经过有资质的计量检测单位检校，并取得合格证；在实施前，应根据测量规范和现场情况布置测量基准控制点，然后进行控制测量，并将成果报关相关部门经审核批准。桩基定位应做到专人定位专人复核层层把关，同时应注意天气环境，保护好仪器设备。

（2）场地准备

设备进场前，应进行“三通一平”。桩位确定后，应根据桩位情况及设备数量，合理布置泥浆池、沉淀池，循环槽和废浆池的位置与容量。

（3）埋设护筒

护筒一般采用4～8mm厚的钢板生成，内径比桩基直径大于20cm，高度约1.5m，顶部用角钢加固，并安装有2～4个提升环和留1～2个溢浆口。埋设深度不得小于1.0m。埋设护筒时，护筒中心线应对正测定的桩位中心，偏差不得大于20mm，并应严格保持垂直。由于块石高回填区，冲击成孔时，极易坍孔，因此还需用4支3～4m长的φ48mm钢管焊接成井字形，将护筒架立于不易坍塌的桩口附近。护筒固定就位后，其外侧用粘土对称、分层回填夯实。

（4）冲击钻机的安装与调平。设备安装时，须将钻机底盘安装水平，钻架的天车滑轮前缘、冲击钻头中心和桩位中心在同一铅垂线上。由于冲击式钻机在块石高回填区冲击成孔时，冲击力对周围土体影响较大。因此，冲击式钻机的底盘需用3支4～5m长φ200mm的钢管及枕木垫支，减少钻机冲击成孔时，对钻机底盘位移影响，以保证桩基成孔中心位移在规范允许偏差范围内。

3.2成孔

（1）施工时，先低锤密击，锤高约0.4～0.6m，及时加粘土与小块石泥浆护壁，使孔壁挤压密实。孔深在护筒下3～4m后，加快冲击速度与冲程，将钻头提高至成孔面1.5～2.0m，转入正常连续冲击。

（2）成孔时，应随时测定、控制泥浆浓度。泥浆浓度小，容易造成孔壁坍塌和漏浆；泥浆浓度大，容易出现埋钻现象。成孔时，利用泥浆泵将泥浆池内浓度较小的泥浆通过正循环泵入孔内，及时将孔内残渣排出孔外，以免孔内残渣太多，影响成孔进程。

（3）在施工过程中，每冲击1～2m要检查一次成孔的垂直度，并应利用护桩随时测定桩位中心；如果超出规范与设计要求，应及时调整。

（4）根据地质资料与冲击成孔的进度，判断成孔是否进入基岩。在块石回填区，正常的成孔一般每小时进尺0.4～0.5m，而遇基岩成孔时一般每小时进尺0.2～0.3m。入岩后用测绳下挂0.5kg重铁砣测量检查孔深藏不露，做好施工隐蔽记录。

3.3清孔

桩孔终孔后，采用正循环方式进行清孔。清孔过程中，一边利用低浓度的泥浆进行正循环排出残渣；一边利用钻头低锤密击底部的残渣，将锤碎以便于随泥浆循环时排出。第一次清孔时间一般需要2～3h，泥浆比重降至1.25左右，底部的残渣厚度小于5cm。在钢筋笼下放完成和导管安装完毕后，进行第二次清孔，清孔时间0.5～1.0h后，在孔底的沉渣小于5cm后，及时灌注混凝土。灌注混凝土时泥浆比重一般在1.2左右。

3.4安装钢筋笼

首先对进场原材料查验合格证明，并进行现场抽样检测，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及吊装要求；钢筋笼过长时可分段绑扎，吊装时焊接连接。钢筋笼就近绑扎成型后，采用吊车进行起吊安装；起吊时，一般加设起吊扁担梁，吊点须焊接牢固，设置合理；入孔时要保持垂直，对准孔位，缓慢下放，直到设计位置；当钢筋笼到位，及时校正准确后，与护筒临时锁固，以防止混凝土灌注时钢筋笼移位与上浮。

在吊放过程中，若遇阻碍时应停止下放，查明原因后及时处理；严禁扭曲钢筋笼，更不能损毁钢筋笼骨架，严禁高起猛落，强行下压。

3.5混凝土灌注

冲击成孔桩，应采用水下混凝土施工工艺，即利用密封式导管灌注混凝土。为确保混凝土强度与灌注质量，应合理设计混凝土配合比，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。混凝土配制前，根据搅拌设备的容量、原材料的含水量等，将混凝土设计配合比换算为施工配合比。

混凝土灌注前，应再次检查孔底沉渣厚度，满足设计、规范要求后，开始灌注桩基混凝土。初始灌注时，导管底部至孔底应有25～40cm的距离；首批混凝土量须保证导管底口埋入混凝土面1.2m以上；首批混凝土浇筑正常后，要连续浇筑，严禁中途停工。导管随混凝土面上升，逐节提升、拆卸。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。拆卸长度满足混凝土面埋导管2m左右，且不得大于6m。灌注过程中，经常用测锤测量混凝土的上升高度，整桩的浇筑时间控制在第一盘混凝土初凝时间内；为保证设计要求的桩顶质量，实际浇筑高度应大于设计桩顶标高0.8～1.0m。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”。

3.6常遇问题与处理方法

根据前面的地质特点分析以及现场施工实际情况，该区域的桩基在冲击成孔时主要产生的以下现象：

（1）坍孔与扩孔；

（2）漏浆；

（3）偏斜与移位；

（4）卡钻和埋钻；

（5）梅花孔；

（6）掉钻落物；

（7）糊钻。

其中第（1）、（2）、（3）项主要是由于地质特点及冲击成孔时的过大冲击力产生；后面4类，主要是因为人为操作不规范引起。针对不同现象，需采取不同的措施。

（1）坍孔与扩孔的预防与处理措施

标明塌孔位置，将粘土和小块石混合物回填至塌孔位置以上1～2m，待加填物沉积实心密实后再重新冲孔；根据地层地质情况，适当调整泥浆浓度，在清孔或漏浆时，应及时补充泥浆，保持浆面在护筒范围以内；为防止串孔，钻桩顺序可采用间隔（间隔距离不小于4倍桩径）布置进行，可先1桩成孔灌注完混凝土后，再进行另1桩成孔；成孔后应及时下钢筋笼和灌注混凝土；下钢筋笼时应保持顺直，不撞击孔壁。

（2）漏浆的预防与处理措施

在块石高回填区，应将泥浆浓度加大（不影响钻头正常活动及成孔时产生的石渣正常看出为宜）；出现漏浆，应及时向孔内补充浓度较大的泥浆，维持孔内水位高度，保持孔壁稳定；若补浆不能满足要求，应立即向孔内填入掺加10～20%粒径为5～40mm碎石的优质粘土，直到泥浆不漏为止，然后再用钻头小冲程下冲，将粘土挤入裂隙或孔洞中，堵塞渗漏通道；若前面几种方式均不能解决漏浆问题，可灌注掺加速凝剂或早强剂的C15混凝土，在12h后，再重新成孔。

（3）偏斜与移位的预防与处理措施

选择机型时，宜选择钢丝绳牵引方式，利用钻头的重力与下降的冲击力成孔；孔深在护筒下3～4m以上，应小冲程作业；成孔时，钻头应不断转动，钻头的各部位应与孔底循环接触；应经常检查钻头的高强牙齿，保持其作业时与孔底均匀接触；加大钻机底盘与地面的接触面积；经常检查成孔过程中的桩中心，发生移位时，及时纠正；若因坍孔等原因导致移位超过设计、规范时，应利用掺有碎石、块石的粘土回填密实，再重新成孔。

（4）埋钻、卡钻、梅花孔、掉钻落物的预防与处理措施

经常检查转向装置是否灵活；经常检查钢丝绳等的完整性；小冲程与大冲程交替作业；交替修整孔形；适当提高与保持泥浆浓度；发现有漏浆现象时，应及时处理，并减小钻头的冲程；成孔时，钻头应不断转动，钻头的各部位应与孔底循环接触；使钻头向下活动，脱离卡点，使钻头上下活动，让石块落下及时修补钻头；若孔径局部变小，可在孔径变小处反复冲刮孔壁，以增大孔径；用打捞钩或打捞活塞助提；采用冲抓锥套孔后将钻头抓起。

（5）糊钻的预防与处理措施

根据成孔时，钻头的进出情况，调整与控制泥浆浓度。