复杂软基冲孔水下混凝土灌注桩施工技术

章 伟

(中建凯源集团有限公司，福建 厦门 361000)

0 引言

冲孔灌注桩，指的是借助冲孔设备在各种地质中打造桩孔，设计标高完成后在其中放入钢筋骨架，并对混凝土灌注桩身所产生冲击。和另外的基础比起来，该模式不会受到地质环境、气温、桩身情况等因素的约束，而且具备很大的承载力[1，2]，施工费用也很少。此外，钻孔灌注桩也能将上面的荷载传递至岩土的深层中，这样便可降低基础的沉降，避免建筑物产生不合理的沉降。如今，这种工艺被广泛用在结构复杂的建筑、水利工程、厂房中。如果是针对桩身在水下的混凝土进行浇筑，以及在水体流动的地方进行浇筑，那么就要使用水下灌注的工艺。目前，水下混凝土一般被用在桥基工程、建筑工程、水利工程、市政工程中，应用非常广泛[3，4]。

但是，因为地上浇筑的方法比水下浇筑更加简单，所以施工时无法了解建筑物的填充情况，不能提升混凝土的质量。因为水下混凝土灌注具有复杂性、隐蔽性的特点，而且必须持续进行，所以会导致桩身出现麻面、蜂窝、断层、空洞等问题。不但会延长施工的时间，同时也增加了施工的成本。不仅如此，其还容易产生安全问题，给人们的生命财产安全造成威胁。本公司在实际工程应用中，对冲孔水下混凝土灌注桩施工经验进行总结，形成了冲孔水下混凝土灌注桩施工工法，工法的形成有效的解决了上述问题。

1 特点

1)本工法使用范围广，不但可以被用在不同的建筑当中，同时也被用在厂房、码头、港口以及水利工程中。

2)本工法冲孔钻机的地层适应能力强，冲孔钻机可以适用于淤泥质土、粘土、砂土、卵石层等复杂地质条件，尤其适用于福建省等沿海地区水下复杂软基的砂土层、砂土软硬不均匀土层等的冲孔灌注桩的施工。

2 施工工艺流程及操作要点

2.1 工艺流程

冲孔水下混凝土灌注桩施工工艺流程见图1。

2.2 操作要点

2.2.1施工准备

根据工程设计图纸及现场实际情况编制好施工专项方案，各方签字盖章后，并经监理、建设单位确认后方可实施。在正式开钻前必须做好定位、埋设护筒、对中、整平等工作，特别是在砂土层施工中泥浆池应增设一个沉淀池，否则会影响泥浆护壁的效果。

2.2.2泥浆的生产和制备

1)要保持施工现场的整齐和干净，就必须完成泥浆的生产以及对循环系统的科学利用。工程采用正循环成孔，正循环清孔施工。

2)由于成孔和清孔的需要，需制作一定数量的泥浆，宜选用高塑性指标的粘性土,或采用膨润土制备泥浆。本场地由于存在粉质粘土、残积粘性土，因此在操作过程中，需要使用自然造浆的技术，同时对泥浆进行检测。如果泥浆无法满足需要，那么则要在其中添加一些黄土，从而促使护壁更加安全。为此，必须合理调整泥浆的性能，对泥浆循环系统中的杂物进行清理。

3)可在施工现场安置一个泥浆储备池，同时每台桩机设置储浆池一个。也要随时清理泥浆循环系统，从而保证施工顺利进行。要在泥浆池中捞渣，捞出的渣进行处理后可被用在场地的平整方面，并且将剩余的渣进行清除。最后，也要循环利用泥浆池里的泥浆。

2.2.3成孔前准备

1)选择设备。

对于桩基工程工程量大、工期紧的工程，根据工程施工进度需要，施工期间须投入多台ZZ-6冲孔桩机。

2)混凝土护壁。

施工场地已完成三通一平工作，杂填土层多为拆迁后的建筑垃圾等填筑材料，杂填土层平均厚度为1.95 m，为防止在开孔过程中出现塌孔现象,施工时采用混凝土护壁埋设，护壁高度约1.5 m，遇淤泥土层可适当加高，桩机开孔前，对桩位进行对中，确保桩位偏差不大于20 mm。

3)安置护筒。

在制造护筒时，要利用钢材料。同时，也要促使钢护筒埋置深度能对流塑状地层进行隔离。一些地段的下层有承压水，在埋设护筒的过程中，必须比承压水位至少多出2 m。制造钢护筒时，要进行分段，在上下1 m的地方完成强箍工作。一节护筒要使用坡口焊，埋设护筒的时候，需在桩位附近埋设十字护桩，同时借助十字线交点来对准桩位局部。埋设钢护筒之后，用护桩牵引十字线，并且验证护筒。最后的偏差不能超过50 mm。如果误差过多，那么就要再次对护筒进行埋设。

4)钻机就位。

就位时，要采用液压多功能旋挖钻设备，其和平面之间的倾角必须小于4°。同时，对于钻机平台部位也要进行碾压。同时实施桩位放样，促使钻机必须深入孔位中，对桅杆位置进行调整。使用卷扬机时，要促使钻头中心对准钻孔，进入到孔内，合理设置钻机的参数，促使钻杆垂直。最后还要提高钻具的位置，保证钻头环刀合理布置在孔中。

2.2.4冲孔桩施工工艺

1)冲孔桩成孔。

a.桩机在冲孔桩机对位的过程中，必须维持稳定状态。要借助沙袋来促使轨道里的枕木更加平稳。同时也要促使天车梁的桩位、型心之间的差距小于20 mm，机台前后的高差低于9 mm，从而避免产生斜孔。

进行冲孔的过程中，要保持匀速。而且也要检测泥浆的性能，如果泥浆性能无法满足需要，那么则在其中添加黄土，从而促使护壁更加安全；

b.冲进的时候还要参照地质勘察报告。在冲进松软土层时，需按照泥浆补给情况来对冲进速度进行控制，同时也要注意在硬层、岩层中的冲进速度；

c.如果停止了冲进，则必须要促使孔内泥浆面比地下水位高1.5 m，通过泥浆泵朝着孔内传输泥浆，这样才能维持孔内泥浆的性能。

2)检测桩孔的质量。

桩孔质量的数据有这些：孔深、孔径、冲孔垂直度、沉渣厚度。

a.孔深：在未成孔时借助水准仪来设置护筒标高，将其作为基点，根据设计情况来冲孔，从而测定绳子长度，了解孔深；

b.在几次清孔以后，要测定沉渣的厚度。如果产生了缩径则要再次清孔。

2.2.5制造钢筋笼、就位的技术

1)如何制造钢筋笼。

a.借助切割设备对准备好的钢筋进行切割。因为没有进行焊接的主筋、箍筋、缠筋的大小完全不同。所以必须合理进行摆放，避免出现差错。

b.在钢筋圈制作台中制造箍筋，根据要求来进行焊接。

c.促使每个支承架的间距为2.5 m，摆在一个水平面中的一条线上，再根据配好定长的主筋合理的摆放于支承架上。

d.根据箍筋放入主筋。箍筋要和主筋垂直，完成焊接、绑扎工作。

e.绑扎和焊接箍筋、主筋之后，要促使缠筋根据要求围绕在上面，同时对其进行固定。

f.已经制作完毕的钢筋笼，要根据图纸尺寸、焊接质量来检验。检验不合格的，不能投入使用，要二次进行加工。

2)安装钢筋笼。

a.在促使钢筋笼入孔时，需对准孔位，然后缓慢的放下，不能进行旋转。如果下放遇到障碍，那么不能再继续下放。

b.在完成了钢筋笼的入孔后，要根据设计情况来对停放进行检查。为了避免浇灌混凝土时钢筋笼移动产生错位，必须根据标高的情况来核算吊筋的长,将4Φ22吊筋放在机台中，并和机台进行焊接。

c.浇筑桩身之后，待混凝土进入初凝状态，便能解除钢筋笼的固定约束。

2.2.6注浆

在进行注浆时，要使用浓度高的浆。采用低压慢注的方式来注浆，促使定量水泥浆体留在桩底当中。按照实际的施工情况来调整注浆的一些技术参数。

2.2.7对导管进行灌注

1)选择导管和埋管数据。

导管法兰盘的连接必须要安置密封胶垫、“0”型密封圈。胶垫厚度是5 mm，“0”型密封圈直径是5 mm，法兰盘和导管相连时，要焊接三角形加劲板，避免法兰盘勾住导管。

利用导管之前要进行拼接，同时完成封闭性水试压，其中的压力是0.7 MPa。不能产生漏气的现象，内壁不能凹凸不平。法兰盘每个螺眼都要合理分布，螺眼至导管中心距离也必须符合要求。导管大小的偏差范围是：轴线偏差大于1.1%，长度偏差小于1%，连接部内径偏差小于2 mm。

2)下放导管。

先要放置导管，将卷扬机套在管上。一次接管6 m左右，直到比孔深高1 m，对泥浆泵进行清理，清理结束之后便要灌注混凝土。

2.2.8再次清孔

安放钢筋骨架、导管之后，要在浇筑混凝土以前再次清孔。

1)借助泵吸反循环的技术来完成再次的清孔。

2)借助测锤对孔底沉渣进行检测，合理测定绳读数，每4孔要验证一次。最后要保证沉渣厚度小于4 cm。

3)完成清孔之后，要进行混凝土的灌注，中间所距离的时间要小于30 min。

4)进行清孔后，沉渣厚度、泥浆性能参数必须达到一定要求。沉渣厚度要小于50 mm。在浇筑混凝土之前，泥浆参数则需要达到这样的标准：孔底50 mm以下的相对密度小于1.2，含砂率小于7%，粘度小于27 s。

3 结语

冲孔施工法必须要借助冲击式钻机、卷扬机对钻头进行冲击，在一定的高度内提升钻头，再促使钻头自由降落。通过一定的冲击力，可冲破土壤、产生桩孔。另外，再借助循环液来排出钻渣、岩屑。进行冲击以后，冲击钻头会受到钢丝绳的引导，从而进行转移，并且促使桩孔获得完整的断面与一定的孔深。借助合理的技术，能对施工起到引导作用，提高安全性，为企业带来经济效益。