冲孔灌注桩施工技术在碎石填海区的应用分析

王守敏

【摘要】文章分析了冲孔灌注桩施工技术在碎石填海区的应用，并进行了某工程的冲孔灌注桩基施工实例分析，简述其施工中出现的问题及解决方案，旨在为冲孔灌桩基在碎石填海区的设计和施工人员提供一定的参考。

【关键词】冲孔灌桩施工施工技术；碎石填海区；应用

1、前言

随着高层建筑的建设规模越来越大，基础工程中复杂的地质条件的情况越来越多，冲孔灌注桩的应用越来越广泛。冲孔灌注桩是现代建筑基础施工中常用的施工工艺，具有适用范围广﹑施工便捷﹑承载能力高等特点，能够在风化岩层﹑碎石土﹑填土﹑砂土﹑黏性土等众多复杂地层中使用。这里以某碎石填海区冲孔灌注桩施工为例，结合施工中遇到的问题及处理措施，介绍了冲孔灌注桩在碎石填海区的应用。

2、冲孔灌桩施工技术简介

冲孔灌注桩是灌注桩的一种，灌注桩是直接在施工现场桩位上成孔，然后放入钢筋笼再灌注混凝土而成。冲孔灌注桩的成孔采用冲击钻机把带钻刃的重钻头提高，靠自由下落的冲击力来削切岩层，排出碎渣成孔，护壁方式为泥浆护壁。

冲孔灌注桩适用于填土层、粘土层、粉土层、淤泥层、砂土层、碎石土层、砾卵石层、岩溶发育岩层或裂隙发育的地层施工，桩孔直径通常为600～2500mm，最大直径可达2500mm，冲孔深度最大可达300m左右。

施工工序为：场地平整→桩位放线、开挖泥浆池、泥浆沟→护筒埋设→钻机就位、孔位校正→冲击造孔、泥浆循环、清除废浆、钻渣→清孔换浆→下钢筋笼和钢导管→浇注水下混凝土→后注浆→成桩养护。

3、碎石填海区冲孔灌注桩应用分析

青岛市某填海区填海面积约170万平方米，采用碎石回填，回填后地面高出平均水位约4米，其中一处某工程总面积11. 5万㎡，地上4.9万㎡，地下6.6万㎡，含一层地下室，该工程桩设计采用灌注桩基，桩径1300mm，以中等风化泥质粉砂岩作为灌注桩的桩基持力层，且桩端进入中等风化泥质粉砂岩的深度不小于1.5倍桩身直径，桩基混凝土强度等级采用C45。

3.1施工要点

桩基定位采用全站仪，误差10mm以内，因需要开挖埋设护筒，所以将桩心位置用十字线来定位，将十字线的四个点固定到护筒范围以外，砌筑高20cm，长宽均为30cm的砖跺，中间浇筑砼，并采取有效保护，因为桩位复核贯穿整根桩基施工过程中，所以需要格外注意。

开挖埋设护筒，先在孔口设圆形钢板护筒，以保护孔口、定位导向、保持泥浆面高度，防止孔口塌方。钢板护筒的厚度为6～8mm，护筒内径比钻头直径大200mm。护筒埋置深度为1.2～1.5m，露出地面20～30cm。

本工程采用乌卡斯桩机，桩机就位后，冲击钻应对准护筒中心，偏差不得大于±20mm。开孔时低锤密击，锤高0.4～0.6m，并及时加石块或粘土泥浆护壁，使孔壁挤压密实，直至孔深达护筒下3～4m时，才加快速度，加大冲程，将冲程提高，转入正常连续冲击，在造孔时要及时将孔内残渣排出孔外，以免孔内残渣太多，出现埋钻现象。

冲孔时应随时测定和控制泥浆的密度。冲孔时将护壁泥浆输浆管插入孔底，利用泥浆在孔内向上流动，将残渣带出孔外。在泥浆回流泥浆池入口处放置钢丝网，以拦截返浆带回的沉渣，网口处的沉渣及时清理。在钻进过程中每1～2m通过检查悬挂锤头的钢丝绳垂直度及锤头锤击时有无偏斜检查成孔的垂直度情况。

依据详勘报告提供的各地质层厚度及岩土性质，根据返浆岩样和钻孔深度判断是否遇到中等风化泥质粉砂岩，是否进入持力岩层需要专业岩土勘察单位工程师判定，判定无误后测量孔深，并在悬挂锤头的钢丝绳上做出由地面至入岩1.5倍桩身直径位置的标记，待标记下至地面标高桩长即满足设计要求。

清孔时将护壁泥浆输浆管插入孔底，使用干净的泥浆利用循环，将残渣带出孔外。清孔后立即放入钢筋笼并检查无误后应立即浇筑混凝土，间隔时间不应超过4h，以防泥浆沉淀和坍孔。

每打1～2根桩后，应测量桩锤的直径。由于桩锤在成孔过程中磨损较为严重，因此，应及时测量桩锤直径，避免出现因桩锤直径偏小，导致孔径偏小的情况。

3.2施工中遇到及可能遇到的问题、产生原因及预防、治理方案

3.2.1塌孔

产生原因：常发生在地层结构中有较厚的砂层、卵石层和淤泥层等夹层部位的成孔过程。由于砂层、卵石层和淤泥层的整体性较差，施工至夹层部位时，使用的泥浆起不到护壁作用，在冲孔施工的外力作用下，夹层部位的孔壁不稳定，从而造成塌孔。

预防及处理方案：对于填海区碎石回填土应保证强夯质量，强夯后增加回填土层密实度并可减少塌孔的几率；护筒周围必须用黏土封填紧密；钻进时及时添加泥浆，使泥浆面高于地下水位；当遇到松散地层时，依据现场调整泥浆密度；进尺适宜，不快不慢；

如遇轻度塌孔，加大泥浆密度和提高水位；严重塌孔，用黏土泥浆或碎石投入，待孔壁稳定后采用低速钻进；如塌孔程度严重至无法继续施工，该桩孔应重新夯填，为保证施工进度可采用全桩身增加钢制护筒的方法，可保证成孔。

3.2.2钻孔偏移倾斜

产生原因：泥浆粘稠度太大，浮力作用影响钻头进尺速度，容易发生孔位偏移；冲击过程中遇到探头石、块石，大小不均导致探头受力失衡。

预防及处理方案：安装钻机时，对导杆进行水平和垂直校正，检修钻进设备，如有钻杆弯曲，及时更换。遇软硬地层时降低进尺，低速掘进。偏斜过大时，填入黏土、碎石重新掘进，慢速上下提升，往复扫孔。发现探头石、倾斜岩石后，回填石块，将钻头稍微移向探头石一侧，将其破碎后再钻进，若无法破碎，可采用十字形钻头（焊接合金钢）低锤密击间断冲击的办法，清除障碍，严禁冲锤重击，防止出现塌孔，也可使用钻机钻透或击碎。如不能贯穿，经各方确认后，挪移孔位进行重新施工。

3.2.3孔底沉渣过多

产生原因：清孔泥浆相对密度过小；清孔泥浆自身含沙量过大；清孔后停止灌浆时间太长导致泥沙沉淀；钢筋笼吊放时不垂直，刮碰侧壁。

预防及处理方案：控制泥浆相对密度和黏度不要直接用清水直接置换；采用多级沉淀池，增加泥浆流径，降低泥浆流速，让泥沙充分沉淀后回灌。灌注前必须进行二次清孔，灌注混凝土应连续进行。

3.2.4断桩

产生原因：由于导管下距孔底过远，混凝土被冲洗液稀释，使水灰比增大，造成混凝土桩体与基岩之间被不凝固的混凝土充填；受海水活动的影响或导管密封不良，海水浸入使混凝土水灰比增大，桩身中段出现混凝土不凝体；在浇注混凝土时，导管提升和起拔过多，露出混凝土面，导致桩身中岩渣沉积成层，将混凝土桩上下分开。

预防及处理方案：力争混凝土一次浇灌成功；冲孔选用较大密度和黏度、胶体率好的泥浆护壁，控制进尺速度，保持孔壁稳定；混凝土浇筑导管接头应用方丝扣连接，并设橡皮圈密封严密。灌注桩严重塌方或导管无法拔出形成断桩，可在一侧补桩；深度不大可挖出，对断桩处做适当处理后，支模重新浇筑混凝土。

4、结束语

总而言之，随着高层建筑工程的不断增加，冲孔灌注桩施工技术已成为灌注桩施工的重要组成部分，为了保证冲孔灌注桩施工质量，应根据施工现场的具体情况，做好前期的准备工作，制定切实可行的施工方案以及质量问题处理预案，并严格方案中的工艺施工，以此保证冲孔灌注桩施工安全和质量，同时促进碎石等填海区冲孔灌注桩施工技术的發展。

参考文献

[1] 陈品生.冲孔灌注桩施工技术与质量控制【J】建材与装饰，2014（14）：26

[2] 孙玄.冲孔灌注桩的施工技术研究【J】城市建设理论研究，2013（13）：42

[3] 《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008