冲孔灌注桩施工技术

梁付成

摘要：随着现代化城市不断发展，城市人口密度不断加大以及土地资源的稀缺，高层建筑成为现代化城市的标志，高层建筑一般具有上部结构高及基础埋深大的特点，因此多采用桩基础、筏式基础、箱形基础或桩与箱形基础的复合基础形式，其中桩基是应用最广的一种基础形式。本文通过介绍桩施工技术要点、施工过程中的常见问题预防与处理，就冲孔灌注桩施工技术进行系统的归纳，以积累桩基础施工经验，确保桩基础承载力满足设计要求。以保证高层建筑桩基础施工安全，避免事故的发生具有重要的理论与现实意义。

关键词：桩基主要施工技术;常见问题预防与处理

1.冲孔灌注桩的施工工艺

2.主要施工技术

2.1泥浆制配

泥漿质量好坏是确保护壁成孔的关键。

采用冲孔自造浆，在冲孔过程中按比例向孔内投入粘土或膨润土。泥浆造浆材料选用优质粘土，粘土以水化快、造浆能力强、粘度大的膨润土或接近地表经过冻融的粘土为好。

在冲孔桩施工过程中，设置泥浆池和沉淀池，从孔口出来的混合液，在沉淀池中沉淀后进入泥浆池再用泥浆泵送入孔底，然后泥浆将钻渣从孔底携带出孔口，流入沉淀池，循环利用;在泥浆将钻渣携带出孔口时，如钻渣不及时从循环液中分离出来，会被重新注入孔内，降低钻进效率和泥浆性能指标，影响护壁效果，易造成塌孔、埋钻或卡孔等，为此要求经常检测泥浆的各种性能指标是否满足施工要求详参《泥浆质量指标表》，要对泥浆沉淀池沉渣定期清理，泥浆浓度过少时在泥浆池里加粘土或膨润土，搅拌均匀;泥浆浓度过大时在泥浆池里加适量的清水稀释。

2.2埋设钢护筒

为了保持孔壁稳定，防止孔口坍塌，桩孔位置必须埋设护筒，护筒不但有控制冲孔桩中心位置的作用，还能有效固定钢筋笼水平向和竖直向位置。

护筒采用3-5mm厚钢板加工制作，钢护筒直径比桩基直径大200mm，长度为2-3m，其上部开设溢浆口，并高出地面不少于0.3m，护筒埋设应准确、稳固，中心偏差不能大于50mm，竖直线倾斜度不大于1%。测量定位人员对护筒的垂直度用经纬仪进行控制，发现垂直度偏差时应及时调整，护筒埋设预定深度后，外侧回填土并分层夯实，以保证其冲孔期间的垂直度并防止泥浆流失，避免护筒发生位移、掉落。

2.3桩机就位

桩机就位前进行各项检查工作，包括场地布置与冲机座落处场地的平整、主要机具的检查、安装和调试、配套设备的就位及水电的供应等。就位时需安装平稳、定位准确，且对桩机和桩架进行水平和垂直校正，以保证桩孔位置准确。

2.4冲孔

冲孔前应对每根桩位进行桩位复测，误差应控制在范围之内。

冲孔时先用冲击锤以小冲程反复冲击，在孔内形成一定深度（2～3米），然后直接投入粘土并加水，再用冲击锤以小冲程反复冲击造浆，逐渐形成泥浆循环。泥浆面应低于护筒顶面0.3m以防溢出。

冲程大小和泥浆稠度可按通过的土层情况掌握。在砂、砾等松散层正常钻进时，按1：1投入粘土和小片石（粒径不大于15cm），用冲锤以小冲程反复冲击，使泥膏、片石挤入孔壁。必要时须重复回填反复冲击2～3次。当通过护筒脚和砂、砂砾石或含砂量较大的卵石层时，采用1～2m的中小冲程，并调整泥浆浓度，反复冲击使孔壁坚实，防止坍孔。当通过基岩之类土层时，采用4～5m的大冲程，使基岩破碎。

在任何情况下，最大冲程不宜超过6m，防止卡钻、冲坏孔壁或使孔壁不圆。

为正确提升钻锥的冲程，在钢丝绳上涂红油漆（或系红绳）作为长度标志，防止冲程过大而造成断绳。

因其它原因停钻，钻头不得停留在孔底，必须提升到泥浆面以上;再次开钻时，应由低冲程逐渐加大到正常冲程以免卡钻。

在冲进作业必须分班连续进行，中途应尽量避免间歇停顿，以造成桩孔塌方。

钻孔进入基岩后每钻进100mm～500mm应清孔取样一次，以备终孔验收。钻孔达到设计深度后，注入较稀的泥浆进行第一次清孔，使孔中较浓的泥浆能置换出来，待泥浆比重降到1.15～1.20左右，才能允许提钻，泥浆应选在距孔底20cm～50cm内取样，并用测绳量测孔深。

2.6钢筋笼制作及安放

根据购置的主筋长度分节制作，桩基主筋采用钢套筒连接。

1>钢筋骨架的制作

按照钢筋骨架的外径尺寸制作一块加工样板，将钢筋围绕样板弯制成主箍筋圈，在主箍筋圈上标出主筋位置，同时在主筋上标出主箍筋位置;然后在水平的工作平台上，在主筋长度范围内，放好全部箍筋圈，将两根主筋伸入箍筋圈内，按钢筋上所标位置的记号互相对准，依次扶正箍筋，并一一焊好，再将其余的主筋穿进箍筋圈周围焊成骨架。

在钢筋笼周边按施工图纸加焊定位钢筋，每周长固定4-6处定位钢筋。

钢筋笼下放之前必须灌满水，然后用盖密封。

2>钢筋骨架的起吊和就位

钢筋骨架起吊设备采用50t履带吊外，还可以采用25t汽车吊配合起吊施工。为了保证骨架起吊时不变形，宜用两点吊。第一吊点设在骨架的下部，第二吊点设在骨架长度的中点到上三分点之间。对于长骨架，起吊前应在骨架内部临时绑扎两根杉木杆以加强其刚度。保持钢筋笼轴线重合。钢筋笼顶标高必须符合设计要求，沉放钢筋笼的长度与孔深相吻合。

入孔时对准中心缓慢下放且始终需保持垂直状态，严禁左右摇摆及旋转、突起猛落、碰撞孔壁、强行冲击下放等，防扰动孔壁造成塌孔。

钢筋笼下放接近底面时，根据测量组提供的桩位施工放样中心确定钢筋笼顶面位置，焊接好限位，保证钢筋笼顶面中心尽可能接近设计桩位中心。

在就位连接完毕后，还要核对在每节骨架入孔解下的标志牌，防止漏掉或错接骨架的事故发生。最后应详细检测钢筋骨架的底面标高是否与设计相符，偏差不得大于±50mm。

当灌注完毕的混凝土初凝时，即要割断定位钢筋，使钢筋笼不影响砼的收缩，避免钢筋的粘结力受损失。

2.7浇筑混凝土

在清孔钢筋笼安置就位后立即灌注混凝土，时间过长，导致孔底沉渣过多，应重新清孔。

灌注混凝土前，先就位好储料斗、漏斗，下好导管。导管与孔底的离空高度控制在30cm-40cm左右。

混凝土灌注采用拨球法。灌注混凝土时，混凝土由输送泵泵送至桩位旁就位好的储料斗里。混凝土由储料斗放至漏斗、导管。第一次灌注时，把储料斗和漏斗中灌满混凝土并在其他工作都完全准备好以后即可拔球进行灌注。拔球前，漏斗预留15cm不装混凝土，在储料斗先开槽后才剪球，避免料斗打不开而造成剪球失败。

当首盘混凝土灌注以后，孔口的泥浆不再溢出时，测量人员应马上进行测量，看埋管深度是否满足规范要求（不小于1米）。测量组在测量混凝土面相对高程时，在桩基上选2个以上的测点进行测量，测量结果取混凝土面高程值中的小值进行导管埋深计算。

首批混凝土灌注正常后，必须立即连续进行灌注，不可长时间中断。每次灌注间歇时间一般控制在15分钟内，最多不超过30分钟，要合理控制每一根桩的灌注时间，第一次灌注后，等待输送泵将储料斗装满，即可进行第二次的混凝土浇注。

在混凝土灌注过程中，卸管时须测量混凝土面高度，以控制卸管节数，以防止导管拔脱，造成断桩。导管埋入混凝土的深度愈大，则混凝土扩散愈均匀，密实性愈好，其表面也较平坦。为了防止导管拔出混凝土面和埋管太深造成埋管事故，如此反复并控制埋管深度在2.0-6.0米之间，完成水下混凝土的灌注，导管埋置深度严禁超过6m。

桩基混凝土顶面标高应比设计高0.5m以上，并在灌注结束后立即把高出部分的混凝土清除至比桩顶设计标高高20cm的位置，以保证桩头混凝土质量，高出的20cm混凝土在开始承台施工时修凿。

3.冲孔灌注桩施工过程中的常见问题预防与处理

3.1坍孔的预防和处理

汛期水位较大时，应采取升高护筒、增高水头的方法（水中平台部分），或适当增加泥浆比重等措施保证水头相对稳定。发生孔口坍塌时，可立即拆除护筒并回填钻孔，重新埋设护筒再钻。如发生孔内坍塌，判明坍塌位置，回填粘质土到坍孔处以上1m～2m，如坍塌严重时应全部回填，待回填沉积密实后再进行钻进，吊入钢筋骨架时应对准钻孔中心竖直插入，严防触及孔壁。

3.2钻孔偏斜的预防和处理

用钢筋探笼查明钻孔偏斜的位置和偏斜的情况后，回填片石等继续用小冲程冲进。

3.3断桩的处理方法

灌注水下混凝土是冲击孔成桩的关键阶段，往往由于材料配制、导管装置不当及质量管理疏忽，以致出现断桩施工质量问题，断桩缺陷处理起来时间长、难度大。为了减少该事故的发生，在灌注混凝土施工时可采取如下预防措施：

1>灌注混凝土必须具备良好的和易性，测定塌落度为180～220mm，最好选用商品混土;

2>导管壁厚不小于3mm，直径为200～250mm，底管长度不宜小于4m，接头采用双螺纹方扣快速接头;

3>导管使用前应试拼装、试压，试水压力为0.6～1.0MPa;

4>导管底部至孔底的距离为300～500mm，保证足够的混凝土储备量，导管一次埋入混凝土灌注面以下不应少于0.80m;

5>保证灌注混凝土施工的连续性，准确测量导管埋深及管外混凝土灌注面的高差，导管埋入混凝土深度为2～4m;

6>控制最后一次灌注量，确保凿除浮浆后暴露的桩顶混凝土强度到达设计等级;

施工过程中发生断桩，应及时认真组织人员补救处理，准确量测断桩混凝土面，重新计算装置导管长度，将导管下沉到已灌混凝土顶面以上大約10cm处，储备足够的混凝土，当漏斗内混凝土下落填满导管的瞬间，将导管压入已灌混凝土顶面以下，即完成湿接桩。

3.4糊钻和埋钻的预防和处理办法

在粘土层中冲击成孔时，由于冲程太大、泥浆粘度过高或停钻在孔底以致钻头被糊住或被埋住。故可调节泥浆的相对密度和粘度，适当增大泵量和向孔内投入适量砂石解决泥包糊浆，同时减少冲程适当控制进尺;若已严重糊钻，应停钻，清除钻渣，杜绝把钻头停留在孔底的现象。

3.5缩孔的处理

缩孔原因有两种：一种原因是冲锤焊补不及时，严重磨耗的钻往往钻出较设计桩径稍小的孔。需要及时修补磨损的钻头，另一种原因是由于地层中有软土（俗称橡皮土），遇水膨胀后使孔径缩小，水上桩基覆盖层无该类土层，基本上不会出现该现象。

3.6卡钻的处理方法

卡钻现象在施工过程中也常有发生，若冲击锤被卡在桩孔内无法取出，以致会使桩孔报废，桩位调整变动补桩，经济损失极大。为此，钻机操作人员应随时观察冲机负荷和主绳摆动情况，严格按照机械冲孔工艺操作，特别是在冲击穿越岩溶强发育地段，距溶洞顶板以上30～50cm处改变冲孔冲程和冲击次数，采用慢打轻击。若一但发生冲击锤被卡住后，应谨防强行提主绳，强扭和操作不当使钢丝绳断裂而增加处理难度，同时应及时测量冲锤被卡标高，查明原因采取以下相应对策：

1>慢试法：冲锤卡在中间任何部位时，应将主绳缓放--收紧--缓放--收紧，反复进行使冲锤旋转从原位提出。

2>冲击法：将主绳放松3～5m，用冲击锤副绳吊一重物向下冲击冲锤，使之产生松动，主绳重复慢试法，施工中采用此法处理卡锤。

3>水下松动爆破法：测准冲击锤被卡高度后，迅速将乳化防水炸药捆成两组，加配重对称放入冲锤刃脚部位，药量视地质情况而定，根据卡锤类型决定将药竖立或水平放置，之后将钻机主绳带紧，采用电雷管起爆。采用此法处理卡锤，成功率达100%，未发生任何孔壁坍塌、落石等不良现象。

3.7冲孔漏浆的处理方法

一旦发现漏浆现象，分不同情况及时采取控制措施。

1>增大泥浆比重及粘度，停钻进行泥浆循环，补浆保证浆面高度，观察浆面不再下降时方可钻进。

2>如果漏浆得不到控制，则需在孔内加锯末，经过循环堵塞孔隙，使渗、漏浆得以控制。

3>如果发现在钢护筒底口漏浆，在采取上述措施得不到控制后，将钢护筒接长跟进。

4>在采取上述措施后，若漏浆得不到控制，要停机提钻，填充粘土，放置一段时间后，再进行施钻。

4.桩基检测

桩的质量检测采用小应变法及抽芯两种方法检测桩身结构完整性，小应变检测数量为桩数量不小于10%，数量不少于6根。抽芯法检测数量为总桩数量不小于3%，数量不小于3根.

5.结语

冲孔灌注桩基础的稳定性好、承载力强、沉量小且均匀，地处于降雨量丰富，淤泥层过深冲击平原地区，建筑物基础形式多采用冲孔灌注桩。影响冲孔灌注桩质量的原因较多，各个环节都可能会出现重大质量事故。施工过程抓好泥浆和砼质量，牢牢把好钻孔、清孔和砼灌注等关键工序的质量关，加强对砼灌注的各环节的科学管理及控制，熟悉掌握冲孔灌注桩施工过程中的常见问题预防与处理的方法，不断总结经验，是防止质量事故发生的行之有效的措施。本文系统全面阐述了冲孔灌装桩主要施工技术、施工过程中的常见问题预防与处理等，有利于提高冲孔灌注桩成桩率，提高冲孔桩的质量、对减少施工成本浪费具有现实意义。

参考文献：

[1]  《建筑桩基技术规范》-JGJ94-2008

[2]  《钻孔灌注桩施工中常见问题》辽宁交通科技，2005年第8版 刘作林，张键，李春满.

[3]  《钻孔灌注桩施工工艺》 建龙学社培训讲义PPT  郑良

（作者单位：中国十五冶非洲建筑贸易有限公司）