冲击成孔灌注桩某工程中的应用

何欢军（浙江贤升建设有限公司,浙江 绍兴 312000）

冲击成孔灌注桩某工程中的应用

何欢军
（浙江贤升建设有限公司,浙江 绍兴 312000）

泥浆护壁钻孔灌注桩成孔的方式有多种，本工程根据的实际工程地质情况，采用了冲击成孔灌注桩，本文详细介绍了冲击成孔灌注桩的施工工艺过程，并结合作者的实际经验提出了相关的改进措施，并对全程采用冲击成孔灌注桩施工工艺的优越进行了分析。

冲击成孔;施工工艺;泥浆护壁

1 工程概况

本工程建筑面积约为6万多m2，工程范围内为8栋学生宿舍，建筑高度为29.6米，结构类型为框架—剪力墙结构，建筑使用年限为50年。工程采用钻孔灌注桩基础，桩径为800，混凝土强度等级采用C40水下混凝土。根据地质勘测报告及施工现场实际情况，场地地表为大粒径块石回填，厚度8~10米，且粒径较大，部分达1.5米及以上，块石以下原为滩涂，淤泥层较厚，呈流塑状态，易造成缩颈甚至因反复坍塌而无法成孔。桩端⑩3层为中等风化石英正长斑岩，设计要求桩端入岩大于等于4.5米。

2 钻孔方案的确定

本工程采用钻孔灌注桩（泥浆护壁）。钻孔桩根据钻进成孔形式可分为冲击钻进成孔、回旋钻进成孔、旋挖成孔等几类，施工单位根据业主当时提供的招标提供的工程量清单，上部10米厚回填层采用冲击钻机成孔，以下再采用回旋钻机成孔施工，采用冲击钻进与回旋钻进成孔相结合的施工工艺。故施工单位对该方案试桩，结果桩在用冲击钻进桩机击穿回填矿渣层后，更换成回旋桩机进入淤泥层时，发生上部矿渣回填下坍现象，导致无法钻进。经多方努力，提升钻头，移离桩机，重新回填后用冲击桩机钻进成孔，最终耗时7天完成。针对这情况会同建设单位现场工程师及监理单位，对邻近同为滩涂回填层的多个工地进行走访调查，了解到该地区类似地质情况基本采用冲击成孔施工工艺。

3 冲击成孔钻孔灌注桩施工工艺

3.1 测量定位

（1）桩位放样前，对基点进行闭合测量符合允许偏差后，再测设桩位。

（2）挖埋护筒前测设桩位一次，埋设护筒后复测使护筒中心与桩位偏差小于50mm，并用水准仪测量护筒标高，钻机就位后复测并检查锤中是否对准桩中心。

3.2 埋设护筒

采用钢制护筒，内径大于桩径10～20cm， 上端设排浆口，并高出地表20cm左右，护筒中心与桩中心重合，外周用粘性土回填、夯实，做到不漏泥浆。

3.3 泥浆管理

（1）泥浆采用粘性土，粘度宜为20-35S，含砂率4-8%，胶体化率大于96%，锤击矿渣层和沙砾层时，比重宜为1.25-1.4，。软土层冲进时，比重宜为1.10-1.25。

（2）施工过程中应做好泥浆管理，定期对泥浆池进行清理，每小时对泥浆比重、粘度、含砂率和胶体化率等进行测定，及时调整，确保成孔优质安全。

3.4 桩机就位及成孔

（1）桩机下铺设枕木和台板，保持稳固、水平。桩机就位后，做好桩位对中工作，锤头与桩心偏差不应大于15mm，施工中经常检测孔径、孔形和垂直度。

（2）开钻前检查冲锤直径，确保桩径在偏差容许范围。

（3）采取地层造浆和制备泥浆相结合的办法制造泥浆，定期检查泥浆性能。

（4）正常成孔时，每一小时做一次进尺记录。 进入持力层时，要留取岩样；如遇地质资料与地质情况不符，立即通知勘察、设计及有关人员进行处理。

3.5 灌注桩成孔

（1）开钻前先检查桩机的操作性能，向孔内投粘土，并加入适量清水，同时低锤轻击，使粘土挤入孔壁，以达到不漏浆为原则，起护壁作用。

（2）冲孔过程中，在钢丝绳上设置标记，提升落锤高度要适宜。一般情况下，矿渣层以冲程1.5—2米为宜，淤泥层以1—1.2米为宜，如有吸锤现象可向孔内加块石。在砂层冲程以2—2.5米为宜，进入中风化岩层冲程不应大于2.5米。

（3）采用反循环法、吸渣法、掏渣法相结合的形式排渣，使用桩机上副钢丝绳掏渣，每次捞渣后及时往孔内补给和调整泥浆，以防塌孔。

（4）每工作班要2—3次将冲锤提出孔口清洗检查，检查锤头、钢丝绳、大螺杆、大弹簧等，发现问题应及时报告并进行处理。每工作班至少测孔深三次，进入基岩要及时取样，并通知现场监理工程师确认，每次取出的岩样做好详细记录并保留作为工程验收依据。冲孔过程中由操作人员做好各项原始记录，一般每两小时记录一次，遇特殊情况每半小时记录一次，终孔后将原始记录交给资料员保留作为工程竣工资料。

（5）冲孔中，如遇孔内突出孤石，应向孔内填块石至高出探头石1米处，然后冲锤冲孔，开始冲程要适当降低，待块石冲实后，冲锤冲时受力均匀，再提高冲程，将探头石及块石一起击碎，若此后还有偏孔，重复上述方法继续修正。如遇到卡锤情况，应立即采取措施进行处理，处理方法有以下几种：1）用桩机2#钢丝绳栓住打捞钩，放入孔内钩住锤体保护钢箍，用主钢丝绳与2#绳同时一松一紧，拉锤将锤拔出。2）采用在桩机底盘前方栓上定滑轮，主钢丝绳通过滑轮改变受力方向，与2#钢丝绳同时紧拉拔锤，定滑轮可在底盘正前方及左右两边多个角度安放，以便得到最佳拔锤位置。3）利用现场挖机或汽车吊配合桩机同时拔锤。

3.6 清孔

清孔质量直接影响水下混凝土灌注施工、桩身质量与承载力的大小。第一次清孔可采用渣桶清孔，可向孔内加入粘土或膨润土，桩锤在孔底上下拉动定浆，测量锤在孔内上下拉动无阻力感，而且泥浆比重等各项指标符合规范要求时，即为清孔完成，清孔完毕立即测量孔深并做好记录。在下好钢筋笼和导管后进行第二次清孔，二次清孔采用反循环法，用循环泥浆泵从导管向孔底灌注泥浆，起到泥浆循环，将沉渣带出孔外，要求孔底沉渣小于50mm，清孔后的泥浆比重在1.1～1.2之内，经现场监理确认后方可进行灌混凝土作业。

3.7 钢筋笼制作与安装

（1）根据笼的整体长度、起重设备（钻架高度）等因素合理确定分段长度进行制作。钢筋笼制作前，对进场的钢材按有关规定进行验收、复验与工艺性能试验，确认合格后方可用于钢笼制作。钢材表面有污垢，锈蚀时应予清除。工人必须持证上岗，并在规定的范围内进行焊接操作，劳保保护品齐全，严防烧伤、触电及火灾事故的发生。先制作加强筋，按设计规格下料，在操作台上弯曲成型，并焊好闭合点，将加强筋与主筋在制作支架上点焊牢，然后按钢筋笼焊接质量要求焊接成型，再缠绕箍筋，每间隔2.0米加一道加劲箍，以保证成型钢筋笼主盘直，误差小，箍筋圆，直观效果好，并与主筋焊牢。同一平面（截面）的主筋接头数量不能超过主筋根数的50%，接点应间隔错开，相邻两个套接接头中心的长度为不小于1000mm，每段钢筋笼的同一根主筋不得多于两个接头。加强箍筋与主筋的连接点采用点焊连接，螺箍筋与主筋可采用直接点焊固定。为了保证钢筋主筋不产生露筋现象，在钢筋上每间隔4米设置一道保护垫块。

（2）钢筋笼安放前，质检员自检合格后会同监理验收，并填写隐蔽工程验收单及有关质量记录。起吊安装时，要确保钢笼的垂直，不变形，钢笼中心应与孔中心在同一直线上。钢筋笼在运输、起吊和安装中应防止变形，并不得有焊接开焊和松脱。钢筋笼安放入孔时，应保持垂直状态，对准孔位徐徐轻放，避免碰撞孔壁。下笼时若遇阻碍，应查明原因，酌情处理后再继续下笼。钢筋笼在焊接时，下节笼上端出操作平台高度宜1米左右；上、下节主筋位置应校直对正，且上、下节笼呈垂直状态时方可焊接。焊接时宜两边对称焊接。焊接质量应符合规范要求。每节笼焊接完毕后，应补充焊接部位的螺旋箍筋后，方可继续下笼进行下一节笼的安装。钢筋笼安装长度应符合设计要求。钢筋笼全部安装入孔后，应根据设计桩顶标高计算吊筋长度并将钢筋笼固定，以使钢筋笼准确定位，并做好钢筋笼的固定工作。

3.8 下导管

浇注混凝土采用内径25厘米的钢导管，每节1—3米，采用法兰接头或拆管口连接，吊装前导管必须严格检查，有变形、破裂等的导管严禁使用，管内不得留有残渣，法兰接头处不能使用已断裂的橡皮垫圈，接头的螺栓要均匀打紧，吊机起吊对准桩孔垂直放入，防止碰撞孔壁将泥土带进孔低。按照实际成孔深度配置导管，导管头部距离孔低30—50厘米。

3.9 水下混凝土灌注

本工程采用商品混凝土，清孔开始之前应做好浇筑混凝土的各种准备工作。灌注前先将储料斗放满，再将封堵钢板拉起，浇注应连续不断。在浇注过程中导管埋深应控制在2—6米为宜，最浅不得小于1.5米，最深不要大于8米，每次拆管时间要快，一般在15分钟内完成。浇注混凝土过程安排专人做好记录，每浇注一车应测量孔内混凝土面标高，提拔导管时要准确测算埋管深度，混凝土浇注工作接近完成时，要加强桩顶标高的测定，浇注高度应高出设计标高一米。

现场随机取样，每桩一组试块，采用150×150×150标准试模，隔日拆模和现场水中养护，定期送试验室，做好抗压强度的试验，并及时做好试验报告的统计评定工作。

4 提高施工质量的相关技术措施

本工程根据冲击成孔钻孔灌注桩工艺特点，结合现场实际情况、地质条件和设计文件，提出以下几个技术方面的措施。

（1）采用低冲程冲击：在锤头进入强风化前将锤头限高释放，如果冲孔锤冲程过高，就会扰动孔壁而引起塌孔、扩孔，所以提升锤头时速度均匀、平稳，防止因碰撞护筒和孔壁而形成扩孔。

（2）配置合适的泥浆比重和泥浆粘度：在深厚淤泥层施工时，严格控制钻进速度，控制好泥浆比重，当泥浆粘性很大时边冲孔边向孔内投入适当的粗砂、石块用于加固孔壁，当孔内泥浆粘度过大，比重过高时，掏渣的同时向孔内泵入稀释的泥浆进行置换。

（3）为了控制因回填引起的塌孔，护筒加长到4.5米以上，护筒下部施工时，严格控制钻进速度。

（4）桩身砼浇筑到淤泥层时放慢浇筑速度，适当增加上部混凝土浇筑过程中的凝结时间，利于控制扩孔。

5 结束语

本工程全程采用冲击成孔施工工艺，同采用冲击钻进与回旋钻进成孔相结合的施工工艺相比，具有以下几个方面的优越性。第一避免桩机二次定位就位过程中触碰上部已成孔引起坍塌，同时在一定程度上缩短了成桩时间；第二采用冲击成孔工艺进入淤泥层时，将冲锤底部石块挤入孔壁，对孔壁起到了很好的加固作用；第三对回填的大粒径块石（部分粒径达到1.5米左右）、地层中的漂石及桩端⑩3层入岩达4.5米及以上部分采用冲击钻进施工工艺也较为有利。第四入岩施工是冲击钻进成孔桩机施工的优势，弥补了回旋钻进成孔桩机入岩相对困难的缺陷。 总之,冲击钻机成孔施工可使桩体一次性完成施工，简化了复杂的施工过程，加快成桩时间，降低塌孔、缩径等风险，保证了桩体质量。

[1]JGJ94-94建筑桩基技术规范[S].

[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.

何欢军(1977-)，助理工程师，一直从事施工现场管理工作。