建筑工程冲孔灌注桩基础施工技术的践行探讨

康 伟

（中铁十六局集团有限公司，北京 100000）

在我国建筑领域快速发展的大背景下，建筑施工技术水平也在不断提高。其中，冲孔灌注桩技术因其负面影响较小、灵活性较强、单桩承载力大等特点在建筑施工中得到广泛应用。作为建筑施工中比较常用的基础性施工技术，冲孔灌注桩技术的合理应用直接关系到建筑工程施工效果。但是，如果未能对冲孔灌注桩施工细节做到良好把控，建筑工程整体施工也极易出现质量偏差，影响其顺利交付。

1 冲孔灌注桩技术原理分析

冲孔即冲击钻发挥效用所致，保证带钻刃冲锤有效提升，并以自由下落做冲击动作，实现岩层削切目的，并排出碎渣而后成孔，其技术原理如图1 所示。

图1 冲孔灌注桩技术原理

一般情况下，冲击钻机可分为两种形式：一种为钢丝绳式，另一种为钻杆式。其中，钢丝绳式具有钻孔直径较大等特点，可依照设计桩径改变钻头大小，锤重也可根据桩径大小确定，一般控制在3 000～10 000kg；钻杆式具有钻孔直径较小、整体作业效率较低等特点，常规情况下很少应用。

冲孔灌注桩技术的适用范围一般为黏土层、砂土层、裂隙发育地层、填土层、碎石土层等。一般情况下，桩孔直径在600～2 500mm 之间，冲孔深度最大约为300m。

2 建筑工程冲孔灌注桩基础施工技术实际应用研究

关于建筑工程冲孔灌注桩基础施工技术的应用，本文将结合实际建筑工程案例，深入分析冲孔灌注桩技术应用要点及其具体落实情况。

2.1 工程概况

本工程位于某市新区新场镇，东至杨辉路、南至新环南路、西至众安路、北至新环南路中心线以北210m，主要包括1 号、2 号标准养老所和地下汽车库。1 号、2 号标准养老所为地上26 层、地下1 层，地下1 层为车库。建筑结构为钢框架-防屈曲钢板剪力墙结构。工程具体建设信息见表1。

表1 工程项目基础信息

2.2 地质情况

在工程施工正式开始的前期阶段需要开展地质勘察工作，专业技术人员要深入现场保证勘察结果精准。该地地质勘察情况为：素填土（以多期回填形式为主，回填时间在4～10 年，大部分固结已完成）、卵石、全风化花岗岩、中风化花岗岩。

2.3 冲孔灌注桩基础施工技术的践行路径

2.3.1 规划现场准备工作

在冲孔灌注桩基础施工正式开始前，应结合实际工况，确定技术标准、准备相关材料、选择施工作业人员和引进建筑机械设备。同时，本工程建设涉及企业还要构建专门的质量管理团队，以保证事前准备工作充分落实。施工单位在桩机正式进场前也要做好场地清理、平整工作，保证装机运行稳定、高效。此外，施工单位要对两排桩间的泥浆池进行挖设，结合建设实况做出综合性考量，保证面积合理。泥浆池的挖设可控制长为10m、宽2m、高1m，还要在泥浆池四周加设护栏。

2.3.2 制订施工方案

冲孔灌注桩基础施工方案应结合本工程建设实况制订。对高层建筑来说，在施工方案制订中，要明确提升桩基础上拔力、水平承载力的重要作用，规避建筑倾斜问题。同时，还要考量软土地基等特殊情况，这直接关系到桩基础抗震性能。总的来看，施工方案制订中应重点考虑桩基础承载力变形可能性，提前进行地质勘察作业，保证施工方案制订中能够有精准数据支持。

2.3.3 测量定位

在冲孔灌注桩技术应用中，完成施工方案制订后，可开展测量定位作业。该项工作的开展需要依照施工图纸，全面掌握桩位线测量定位，测量过程要注重发挥全站仪设备效用，定位放样则要利用钢卷直尺。整个流程如下：

①桩基施工场地控制轴线放出，要严格按照施工图纸标准完成，桩位线一般自轴线引出，现场作业人员要对此做好标识。

②在桩位中心坐标定位精准完成后，可利用钢筋等做出较为明显的标志。整个桩位控制圆中心点还要依照该标识设置，而桩半径长直接等于圆半径长，按照该标准绘制圆，即为桩位控制圆。

③针对已完成标记轴线和桩位坐标，还要进行更进一步检查，规避标记缺失问题，即使出现此类问题，也要做到迅速补充。

④在测量放线过程中，所得桩位坐标、轴线等都要做到及时有效复核。

2.3.4 护筒制作与埋设

根据本工程地质勘察所获结果表明，土质第1 层——素填土，具备较为松散的特点，针对此展开钻孔作业，极易引发塌孔问题。因此，为有效规避这一问题，现场工作人员需要确定桩中心点为圆心，保证钢护筒埋设更具针对性。护筒直径、高度的确定最好控制为前者1m、后者2m，材料最好为钢板卷制钢护筒。常规情况下，实际施工中的护筒埋深应控制在1.5m，即使是钢护筒顶面，也要在地面上约30cm 位置。在具体埋设作业完成后，钢护筒周围要及时压实、挤紧，该步骤需要利用黏土分层，保证密实度理想，避免下沉、松动问题。此外，桩机安装操作要确保钻头中心、桩孔、护筒处于同一水平线，偏差不能超过50mm。

2.3.5 制备泥浆、循环系统设置

现场泥浆制备原料一般为膨润土，其作用为保护孔壁、悬浮冲渣。遇到较为特殊的情况时，选用黏性土也可完成该项操作，当然，黏性土本身含砂率要在4%以上、黏性也应更大，并及时添加泥浆处理剂。在本工程施工中，泥浆制备指标见表2。

表2 泥浆制备指标参数

在确定参数指标后，要做好循环系统设置工作，每一桩基、每两墩之间均要设置一个泥浆池。泥浆池开挖至少要满足两根桩所需泥浆量，其坡度应结合地质情况确定比例，一般以1 ∶0.25 和1 ∶0.5 为准。在本工程中，每个泥浆池都会有制浆池和钻渣沉淀池，中间位置上口处应设置流浆通道（500mm），保证沉淀池泥浆实现循环使用。如果发生沉淀池泥浆指标超标现象，应堵住泥浆通道，利用机械捞渣至制浆池泥浆指标契合钻孔标准。而后，作业人员应结合现场实际情况，设置1 个或1 个以上的泥浆池，以发挥泥浆收集和外运作用。在泥浆池设置中，注意不可以设置桩位，要使用挖掘机开挖地面，挖掘机走机过程中要保护人员安全和已完成桩基。此外，在冲孔灌注桩施工中会有大量泥浆产生，因此，在施工现场要设置足量泥浆车，这是泥浆及时外运的基础性前提。

2.3.6 冲击钻孔

冲击钻孔施工对冲孔灌注桩质量的影响十分明显著。在成孔初期阶段，锤高应确定为0.4m，慢进轻压、低锤冲击，保证孔壁平整。当钻杆进入钻孔，要提升钻进速度，锤高提升至2m，整个过程冲击锤会将钻孔内泥砂击碎并挤入孔壁，以提升孔壁密实度。但是，这一过程也会出现大量土石渣，对钻进造成不良影响，需要将孔内残渣及时排出，一般会使用捞渣桶掏渣，其长度一般在1.8m、直径在400mm，捞渣时间要控制在2h/次。此外，为杜绝塌孔问题，要密切关注孔内泥浆的补给，如果后续冲孔操作遭遇泥浆较稀问题，还要添加黏性土来增稠。

2.3.7 导管安装、二次清孔

安装导管应注意两点：第一，灌注前要精准测量导管总长度。第二，导管投入使用前要进行水密性试验，检查其各个部位密封防渗性能。在二次清孔作业中，履带吊吊放钢筋笼到位后，导管要抓紧吊装，二次清孔要在导管安装完成后进行。在导管吊放过程中，其轴线要对准孔位中心，导管下方也要顺直、平稳，规避扰动壁孔、剐蹭钢筋笼等问题发生。完成导管吊装后，将圆形漏斗置于其顶口位置，保证孔底高度距底口约300mm，并开启泥浆泵，推进二次清孔作业顺利开展。二次清孔泥浆的比重指标确认应参照设计标准，进泵要在1.10 以下、返泵要在1.15 以下，沉渣厚度≤50mm，整个清孔作业的时间要根据工程建设实际设置，保证其科学、合理。在完成二次清孔作业后，确定一系列参数标准符合工程设计要求和标准，可开始水下混凝土灌注施工。

2.3.8 水下混凝土灌注

水下混凝土灌注对冲孔灌注桩技术的贯彻应用有明显影响，属于其重要环节之一。施工人员在正式开展此项作业前期，要保证技术准备工作充分落实，这是确保水下混凝土灌注施工高效完成的基础。在本研究的工程建设中，要确定桩身等级为C35，并确定其坍落度在180～220mm 之间。在整个施工过程中，如果现场搅拌作业充分完成后，要把浆液运输到施工现场，现场有储料斗能够装载。在这一操作过程中，要重点关注储料斗状态是否正常。储料斗装满后，剪除混凝土活塞，整体灌注操作需要利用导管，储料斗内混凝土面已经下降并到达底部，要及时添加，并控制导管提升速度、混凝土上升速度等。混凝土灌注完成后，桩基混凝土达到初凝状态，即可拔起护筒，移除桩基，回填孔口，做好泥浆外运。然后，专职人员要负责混凝土试块留置，每根桩试块留置要在1 组以上，一般1 组3 块，每一试块都要注明留置日期、桩编号、强度等，做好标样，在其到达龄期即送检。送检结果保证混凝土符合工程建设强度后，可将桩头多余混凝土清除，冲孔灌注桩即成桩。

在完成上述冲孔灌注桩基础施工后，现场作业人员还要做好质量控制，如针对漏浆问题应立即停止钻进作业，并回填黏土堵塞，严重时可加设临时钢护筒。而如果发生堵管问题，施工人员要上下振捣导管，使混凝土流动速度加快，以解决堵管问题。

2.4 冲孔灌注桩承载力测试

2.4.1 测试原理

采用双荷载箱自平衡法试验，测试冲孔灌注桩承载力。在试验过程中，荷载箱设备的具体操作顺序应按照以下相关要求进行实操：

①保证荷载箱在运行加载状态下把荷载箱的下段桩加载到破坏状态之中，同时，荷载箱下段以上桩身并没有达到极限状态，至此，该试验第一步已经完成。

②经过一段时间间隔（间隔时间契合休止期要求即可）进行试验第二步，及时打开下荷载箱出油阀，将上荷载箱加载到中段桩身侧阻，并将其发挥到极限，之后关闭下荷载箱的出油阀，继续进行加载，以保证上段桩身侧阻能够发挥到极限。

2.4.2 确定设备位置

关于设备仪器位置确定，首先，保证荷载箱具体位置在平衡点位置上，而桩身则要以荷载箱为界限划分为上、下两段，桩身上段自重、桩侧摩阻力之和与桩身下段二者之和保持相等。其次，桩身轴力计布设要以自平衡试验为依托，提供桩侧桩端极限承载力、分层极限摩阻力等，需埋设桩身测力元件进行桩身轴力检测。按桩周土体分层情况，在主要土层交界处埋设桩身轴力计，忽略土层亚层、薄层，基于以上原则，各轴力计埋设位置如下：

第1 断面：桩顶处设标定断面。

第2 断面：第②层粉土与第③层粉质黏土之间，与地坪之间的距离为12.2m。

第3 断面：第③层粉质黏土与第⑤层粉质黏土之间，与地坪之间的距离为20.1m。

第4 断面：第⑤层粉质黏土与第⑥层粉质黏土之间，与地坪之间的距离为32.6m。

第5 断面：第⑥层粉质黏土与第⑦层粉质黏土之间，与地坪之间的距离为42.5m。

第6 断面：第⑦层粉质黏土与第⑧层粉质黏土之间，与地坪之间的距离为59.0m。

第7 断面：上荷载箱位置，距地坪68.4m。

第8 断面：第⑧层粉质黏土与第⑨层粉质黏土间；距地坪76.0m。

第9 断面：下荷载箱位置距桩顶88.4m。

第10 断面：桩端以上2.0m，距地坪106.4m。

2.4.3 荷载箱布控

荷载箱安装是试桩钢筋笼制作的关键，直接影响试验数据能否准确无误采集，制作要求较高。为了解决因荷载箱内径小导致导管下放难的问题，在荷载箱上板焊接喇叭筋，其上端与主筋进行焊接、下端则要与上板内边缘焊接，其作用体现在导向与整体性增强上。现场施工过程中要注意保护荷载箱和电缆线，不得受撞击和焊渣损伤。

2.4.4 “L”形加强筋设计

为了使主筋与荷载箱之间的连接更加牢固，防止吊装脱落，在主筋内侧焊接“L”形钢筋，另一端与荷载箱的顶底板进行焊接。保持钢筋笼起吊中荷载箱水平度，并确保下放过程中主筋与荷载箱之间不脱焊。

2.4.5 注浆管加工

本试桩工程中的声测管“一管两用”，在检桩完成后又发挥注浆管作用，既节省了钢材，又减少了钢管贯穿荷载箱时带来的复杂工序。每根注浆管（声测管）管底3 方向需要有9 个注浆孔，上、下注浆孔间距控制在6cm，直径为Φ10mm。为防止泥浆进入，每个注浆孔处要套上厚1.5mm、长20cm 的橡胶管，并以防水胶带封口、铁丝扎紧，确保其单向阀性。为了防止荷载试验损坏注浆管，在荷载箱区域设置位移护管、密封管接头，减小第一次荷载试验对后续注浆的影响。

2.4.6 荷载试验结果

①注浆前加载的确定：下荷载箱需要进行分级加载，具体增量是1 404×2（kN），第一次进行2 级增加，然后是逐级增加，在试验桩加载到15 444×2（kN），保证沉降稳定，其下段桩已至极限荷载，这时就需要终止加载并卸载。上荷载箱也需要分级加载，其增量是1 512×2（kN），具体加载过程与下荷载箱相同，直至加载到16 632×2（kN），沉降稳定后，关闭下荷载箱出油阀，继续加载至31 632×2（kN），下段桩身已达到极限荷载，这时就需要终止加载并卸载。

②注浆之后的加载：下荷载箱需要分级加载，增量为1 979×2（kN），操作与注浆前基本一致，在试验桩到23 748×2（kN），沉降并没有稳定，但是，已至极限荷载，这时就需要终止加载并卸载。上荷载箱也需要分级加载，增量为2 016×2（kN），加载至18 144×2（kN），沉降稳定后，关闭下荷载箱出油阀，继续加载至32 256×2（kN），下段桩身已达到极限荷载，故终止加载并卸载。

经计算整理后，荷载试验结果见表3。

表3 荷载试验结果

3 结语

在建筑工程施工中，贯彻落实冲孔灌注桩基础施工技术直接关系到建筑工程施工质量及后期投入使用。本文从冲孔灌注桩技术原理分析、建筑工程冲孔灌注桩基础施工技术的实际应用研究两个角度出发，重点剖析并阐述了冲孔灌注桩基础施工技术的重点环节流程，并结合实际建筑工程案例，分析了冲孔灌注桩技术对建筑工程使用寿命有效延长的重要意义，希望能够为我国建筑工程基础施工作业规划提供一定建议、思路。同时，也希望在冲孔灌注桩基础施工技术的应用中，提高我国建筑工程建设水平和建设质量。