淤泥地基公共建筑工程中冲孔灌注桩施工技术要点研究

苏煌全

（福建建工集团有限责任公司，福建 福州 350000）

0 引言

近几年来，我国的城市建设发展迅速，在这种背景下出现了很多淤泥地基处理方法。国外一些发达国家已经形成比较完善的理论体系来进行研究土建技术，如美国有专门针对淤泥基础施工过程当中所产生的影响因素提出一系列解决方案。而国内关于淤泥地基相关研究较少，且理论与实际的施工情况有较大差异，所以导致我国在进行工程建设时遇到了很多问题。在淤泥地基公共建筑工程中，淤泥地基由于其独特的工程特性，给建筑工程带来了诸多挑战。冲孔灌注桩施工技术是一种桩基础处理方法，在淤泥地基公共建筑工程中可以进行应用。伏茂等[1]在施工过程中无法直接观察桩身内部情况，因此难以确保桩身的完整性和质量。张校强等[2]以某高桩码头工程为例，针对深水裸岩码头灌注桩施工开展研究，将引孔植桩技术应用其中，以提升其施工效果。该技术应用时存在一些问题，如施工过程中的定位精度难以保证、植桩的稳定性不足等，这些问题导致了施工效果并未达到预期，应用效果不佳。刘玉宝等[3]针对厚砂层强基岩地质桥梁工程，开展钻孔灌注桩施工技术研究。该技术在实际应用中受到多种因素的限制，如钻孔过程中的塌孔问题、灌注混凝土时的质量问题等，应用效果不佳。在该背景下，本文以某淤泥地基公共建筑工程为基础，以冲孔灌注桩施工技术要点为对象，进行深入研究。

1 冲孔灌注桩施工技术

1.1 施工准备

在打桩设备进入施工现场前，需对桩体进行清扫。同时，应开挖泥浆池、沉淀池，其周围应根据实际情况设置防护围栏，以确保施工安全[4]。同时必须在未受影响的位置周围建立纵轴和横轴的基准点，作为施工参考。根据建筑设计要求，测量人员必须根据建筑图纸更好确定冲孔位置，检测合格后，方可组装打桩机并回填套管。冲孔采用穿桩机，现场制作钢筋笼，然后运至冲孔附近。使用混凝土作为浇筑材料，利用混凝土泵车或专业的搅拌机进行混合，并通过特别设计的导管进行精准的浇筑。开孔前需要埋设护筒，该护筒的外壳由坚固的钢板打造而成，其壁厚控制在6 ～8mm 之间，管道的内径则是根据桩的直径增加12cm 来确定，以确保浇筑的精准性和效率。

本次在浇筑前会在护筒周边填充一层粘土，并进行压实，以确保浇筑过程中的稳定性和安全性。对于护筒的埋设深度，一般控制在1.1 ～1.3m 之间，这样既能保证结构的稳固，又能满足工程的需求。护筒的具体埋设方式如图1 所示。

在对其设计时，必须考虑其刚性，因此需要在护筒上焊接加强筋，高度为1.2m，在护筒顶下20cm 处设一个20cm×40cm溢浆孔[5]。上部杂填土必须全部挖除，直至底部原土0.3 ～0.5m，护筒坑深至少1.5m，坑底必须保持水平。膨润土也用来配制泥浆，进入砾石层时，需要加大泥浆的比重，以保证泥浆壁的稳定性。当冲进不同程度的岩层时，泥浆的比例通过浮碴来确定。同时设置膨润土的指数为22mm，粘土含量要小于45%，并且不得含有钙盐化合物。

1.2 冲孔和清孔

在开孔阶段和表土钻孔阶段，锤子高度控制在50cm，打击次数为每分钟20 ～25 次；面对一层砂石时，锤子高度可合理增加至60cm，但冲击次数应保持在每分钟20 次[6]。根据土层的不同情况，应适当调整扬程。例如，在卵石土层中一般采用456mm 的中扬程，而在硬岩层则应选择800mm 的高扬程。钻孔过程中，保证孔内水位在1.4m 以上，定期清除孔内泥浆并及时添加新泥浆，保持合适的水位高度。冲孔完成后，进入正常冲孔阶段后可将锤子高度提高至1.6m，每班进尺控制在1.1 ～1.2m 之间[7]。在打桩过程中遇到钻进到砂卵石层时应加强监测，如泥浆指标达不到要求，及时抛填粘土，通过钻头钻进时的冲击力重新造浆，使泥浆指标满足要求，应注意以下几点：一是在冲好的孔内填入合理碎砖石，以填补凹凸不平的岩层，采用“低锤快击”的方法，压覆石片，在孔底形成平整致密的平台。二是用高锤完成打孔的工作[8]。冲孔完成后，应立即进行冲孔检查，只有在确认质量后，才能进行第一次孔的清理。桩孔成型后，及时安排一次清孔时间并下放钢筋笼，一次清孔时间控制在3h、二次清孔时间控制在2h；接导管时间控制在1h 内。施工工序之间安排紧凑衔接，工序之间不紧凑，清孔结束至混凝土灌注之间的间隔时间过长，容易导致孔内泥浆中砂粒沉淀或泥浆失水、沉淀。检查过程中，要保证孔的直径和孔的深度符合设计要求，不存在超深现象，并确保施工过程中下放钢筋笼、安装导管垂直度控制在1%以内。

第一次清孔是要清除冲孔过程中形成的孔底沉积物和淤泥，为后续浇筑混凝土创造有利条件。在该过程中，需要利用离心抽吸泵将孔底的沉渣抽出。清孔是利用泥浆在流动时所具有的动能来冲击桩孔底部的沉渣，使沉渣中的岩粒、砂粒等处于悬浮状态，再利用泥浆胶体的粘结力将悬浮着的沉渣通过泥浆的循环流动带出桩孔，使得将桩孔内的沉渣清理干净。清孔过程中，必须及时补给足够的泥浆，并保持孔内浆液面的稳定和高度。第一次清孔完成后，开始安装钢筋笼。安置好钢筋笼后，再次清理桩孔。

第二次清孔时应在下放钢筋笼和浇筑混凝土的导管安装完毕后，利用浇筑混凝土的导管作为清孔风管来进行。清孔过程中和结束时应测定泥浆指标，清孔结束后测定孔底沉渣，孔底沉渣厚度不得大于50mm，孔底500mm 以内的泥浆相对密度＜1.25，粘度≤28s，含砂率小于等于8%；二次清孔时间必须做到专人负责，边循环清孔边测孔底沉渣厚度。清孔完毕后，在等待混凝土过程中应继续循环清孔，直到混凝土到场后装料斗灌注。

1.3 混凝土浇筑

使用导管法注入混凝土时，要注意在施工过程中混凝土灌注量，以有效保证灌注过程中具有较好的施工效果。其计算公式为：

公式中：V为灌注混凝土量；D为桩孔直径；h为桩孔混凝土液面高度差；hi为导管与孔底的距离。施工过程中，应关闭均衡网络并定期测量，检查其稳定性。混凝土应采用水下混凝土，同时测量并记录每车混凝土的坍落度，坍落度控制在180 ～220mm。为确保第一批混凝土达到初灌量的要求，需要通过计算确定斗料的大小，首批灌注混凝土的数量应能满足导管首次埋深高度＞800mm 和填充导管底部的需要。因此，浇筑过程中要保证混凝土管底端距先导孔底部300mm，埋管深度不应＜500mm，然后连续浇筑混凝土。水下混凝土浇筑过程中，必须严格控制埋管深度，埋设管道深度必须严格控制在2 ～6m范围内严禁把导管底端提出混凝土面，并应控制导管提拔速度，安排专人测量导管埋深及其内外混凝土高差并做好记录。混凝土表面达到桩顶设计高度后，应涂抹一层均匀的水泥浆，已完成的桩不允许车辆或钻机从邻近经过，以免造成断桩或桩位偏移情况。第一批混凝土不得少于1m3，且必须完全填满导管底部预留的空间，按照“边浇筑、边拔管”的原则，控制导管提拔速度，保证导管埋入混凝土的深度保持在2 ～6m，桩孔内混凝土必须确保桩身的完整性，避免发生“断桩”现象。砼超灌高度宜为800 ～1 000mm，超灌部分应在基础施工时砍掉。

第一根桩浇筑完毕后，在砼终凝后，应及时进行浸水养护，养护时间不少于14d，桩与桩之间需间隔施工。桩全部施工完成后，按照规范及设计图纸要求随机抽取一定数量的桩进行静载和超声波无损伤检测，用以确定成桩的质量。浇筑后应及时用水清导管，经常检查导管，随时消除导管堵塞等隐患，对损坏的连接螺栓或者导管应立即更换。

2 实例分析

2.1 工程概况

本项目总建筑面积 35 820m2，基础形式采用桩基础，地基与基础设计等级为乙级，基础形式：冲孔灌注桩。地下室停止降水时间为：降水须满足地下室施工，后浇带封堵，在确保主体结构抗浮要求前提下方可停止降水。持力层：冲孔灌注桩基础桩端持力层为碎块状强风化花岗岩。对于建筑工程的不同主体部位，不同构件的混凝土强度等级相关参数如表1 所示。

本工程的单桩承载力检测采用静荷载试验，选择桩号为AS-12 ～AS-16 的灌注桩，试验必须在桩身砼强度达到 100%的设计强度，预期桩顶沉降量在24mm 以内时能够达到预期效果。桩基检测前，将桩顶的松散混凝土凿除。现场创建水平网格以控制标高。水准点应埋在旧土层中，并选择震区外的安全区域，以保证主要沉降观测结果的准确。施工过程应定期对水准网进行闭合测量。由安装在桩顶的油压千斤顶进行压力施加，并运用程百分表测读。

2.2 结果与分析

设置桩截面的最大试验荷载，对单桩进行桩顶沉降量测试，得到的测试结果如图2 所示。

图2 最大试验荷载下桩顶沉降量结果

由图中结果可知，最大试验荷载为11 000kN 下，桩号AS-12 ～AS-16 的桩顶沉降量均在24mm 以内，结果符合预期要求。说明运用本文施工技术能够使得冲孔灌注桩在淤泥地基中具有良好的承载能力。该技术对于处理淤泥地基问题具有一定的适用性，合理控制桩顶沉降量，确保公共建筑工程的安全性，以应对更复杂的地质条件。

同时，为验证本文施工技术的有效性，在检测过程中，对桩基工程中灌注桩进行了混凝土芯样钻取。通过对这些样品进行试验，准确评定桩身混凝土的完整性。运用R45 油压钻机，钻头的直径为120mm。在检测过程中，通过受检桩的混凝土芯样试件来确定桩身的完整性类别。终孔深度要求为20m 以下。本次检测工作完成的具体情况，如表2 所示。

表2 最终孔深情况

由表2 结果可知，终孔深度均在20m 以下，结果符合预期孔深标准。同时，结合最终孔深等情况，对单桩质量进行评定：灌注桩均达到了设计要求的孔深，且桩身混凝土强度满足相关标准。由此充分证明了冲孔灌注桩在淤泥地基中的施工质量得到有效控制，确保了单桩的整体质量稳定可靠。通过本次实验，进一步验证了冲孔灌注桩施工技术在淤泥地基公共建筑工程中的可行性，为工程实践提供了有力的技术支撑。

综上所述，通过运用本文施工技术在淤泥地基公共建筑工程中的应用，展现出良好的承载能力和稳定性，确保了单桩质量的良好水平。同时，桩顶沉降量均严格控制在允许范围内，桩身混凝土强度均达到设计要求，增强了冲孔灌注桩施工技术的有效性，达到良好的施工效果。

3 结论

本文对冲孔灌注桩施工技术要点进行改进和创新，并将其运用到实践中。通过研究，得出如下结论：

（1）其在实际的应用不仅可以确保工程质量和安全，还能够提高施工效率，降低工程成本。

（2）该技术严格控制施工参数，确保孔位准确、孔径和孔深符合要求，注重泥浆护壁的质量控制，防止孔壁坍塌等问题的发生。

（3）该设计还存在不足之处，如钢筋笼的制作与安装，混凝土的浇筑问题，振捣问题等。今后在研究中，通过持续的技术创新和严格的施工管理，可不断提升冲孔灌注桩施工技术的水平，为公共建筑工程的安全贡献更多的力量，其对于提升工程结构稳定性、确保施工安全具有显著意义。