關于對沖孔灌注樁施工工藝及施工方法的探討

摘要：本文詳細地介紹了沖孔灌注樁的施工工藝及水下混凝土灌注的施工工藝。

關鍵詞：沖孔灌注樁；水下混凝土；施工工藝

在現(xiàn)代工程（包括港口工程、道路及橋梁工程、市政工程、機場工程、工業(yè)及民用建筑工程等）施工中，沖孔灌注樁的應用越來越廣泛。本文著重探討沖孔灌注樁施工工藝及方法。

1施工準備

修建臨時設施，布設施工用水及用電;現(xiàn)場設鋼套筒加工場或組織鋼套筒進場;做好原材料試驗工作;組織工作平臺的鋼材料進場，并進行制作;組織機械設備進場;組織管理人員熟悉圖紙，并對各施工班組進行質量及安全技術交底。

2施工工藝流程

2.1陸上樁施工工藝流程

測量確定樁位→挖埋臨時護筒→樁機就位孔內加粘土、加水造漿→沖孔、排渣→繼續(xù)沖孔至設計標高→驗孔→清孔→安放鋼筋籠 安放混凝土灌注導管→澆注混凝土→樁驗收。

2.2水下樁施工工藝流程

測量定位→搭設工作平臺→測定樁位→用震動錘沉放套筒→孔內加粘土造漿→沖孔、排渣→繼續(xù)沖孔至設計持力層→驗孔→清孔→安放鋼筋籠→安放混凝土導管→澆注混凝土→樁驗收。

3水上樁工作平臺施工

一般采用Ф400~600mm鋼管作支撐樁，上部為鋼桁架焊的鋼工作平臺。

4鋼套筒與沉放

4.1鋼套筒的制作

鋼套筒一般采用δ=8mm鋼板制作。若采用現(xiàn)場加工的方案，則在施工現(xiàn)場布置卷板機一臺，套筒成型后電焊接縫，焊接要飽滿，焊渣應清除干凈。鋼套筒內徑與沖孔樁直徑相同，將焊接成型后的鋼套對接焊成5～10m。施工時根據(jù)需要選用。一般每根樁第一節(jié)套筒外側應用δ=8mm、寬20cm的鋼板外貼焊接加強，以免套筒沉放時內卷。

4.2鋼套筒沉放

水上沖孔樁

當施工工作平臺搭完并驗收達到安全要求后，定出樁位，樁機就位，根據(jù)平臺的具體位置采用適當起重能力的吊機或超重船將套筒吊裝就位并垂直沉放。然后用震動錘振壓下沉，當遇到塊石無法沉放或套筒已穿過淤泥層，應立即停止沉放，換用沖樁機沖孔，若沖孔穿越套筒底端，有漏漿或塌孔現(xiàn)象，則用震動錘繼續(xù)振壓套筒沉放，以不影響成孔，保證灌注樁質量為原則確定停止套筒沉放標高。

陸上沖孔樁上樁

首先利用臨時護筒進行沖孔，當沖孔5~6m開始安放第一節(jié)套筒，注意套筒要垂直，并對準樁位，上口接上節(jié)套筒，用震動錘振壓沉放，直至沖孔不漏漿，并且不影響成樁質量為止。

5沖孔灌注樁施工

5.1灌注樁成孔

樁要開始沖前要檢查操作性能，檢查樁錘的錘徑、錘齒、錘體形狀，并檢查大螺桿、大彈簧墊，保護環(huán)、鋼絲繩及卡扣等能否符合使用要求，根據(jù)不同工程的具體特點確定錘齒長度。魚齒不宜過長，一般以5~6cm為宜，錘齒應向外傾斜，傾斜應向外傾斜以1：5為宜，嚴禁用蒜頭型沖錘，開孔前應將沖錘懸吊距地面1M左右，檢查錘體的偏心程度，對明顯偏心的沖錘嚴禁使用，對于拋填塊石層厚較大，硬度較高的工程，錘齒采用耐磨塊，能更好提高工作效率，確保工程進度。

開沖前向孔內投粘土，陸上樁應加入適量清水，開孔時應低錘輕擊，使粘土擠入孔壁，以達到不漏漿為原則，起護壁作用。開沖個臺班后，重新復檢樁位，偏差超過規(guī)范要求時必須重新定位修正。繼續(xù)沖孔，每班應掏渣2~3次，每次掏渣后必須加入粘土造漿，也可直接補給泥漿，隨著沖孔進行按前述方法跟進套管。

沖孔過程中，鋼絲繩上要設有標記，提升落錘高度要適宜，防止提錘過高擊斷錘齒，提錘過低進尺慢，工作效率低。一般情況下，拋填塊石層以沖程1.5~2.0m為宜，淤泥層以1.0~1.2m為宜，發(fā)現(xiàn)吸錘現(xiàn)象可向孔內加塊石，在亞粘土層沖程不應大于2m，在砂層沖程以2.0~2.5m為宜，進入弱風化巖沖程不應大于2.5m。沖孔過程中泥漿比重的大小將會直接影響沖孔進度，因此在沖孔時應視地質條件認真控制好泥漿比重，一般以1.25~1.35m為宜。泥漿過濃易斜孔、吸錘、進尺較慢；而泥漿過稀則易塌孔，多沉渣，進尺也慢。一般在拋填石層及砂層中，泥漿要濃些，必要時可往孔內加入粘土，通過沖錘擠壓及自造漿護壁；在強風化巖沖孔泥漿比重以1.3~1.35m為宜；在砂粘土層沖孔泥漿比重，控制在1.25左右。

一般沖（鉆）孔樁的排渣方法有正循環(huán)法、反循環(huán)法、撈渣桶掏渣法、吸渣泵吸渣法等多種方法。若工程地質情況比較普通，可根據(jù)具體情況選用正（反）循環(huán)法，若工程的拋填塊石層厚，較松散，容易漏漿，采用撈渣桶掏渣法較合適。撈渣桶直徑一般為400~450mm，長1.8~2.0m，使用樁機上副鋼絲繩（2#繩）掏渣，每次撈渣后及時往孔內補給泥漿，以防塌孔，繼續(xù)沖孔，若孔內泥漿較稀即向孔內投入粘性土，沖錘上下拉動自行造漿。

每工作班要2~3次將沖錘提出孔口清洗檢查，檢查錘頭是否變成蒜頭錘，有無斷齒，鋼絲繩扎口是否松動，大螺桿的磨損程度，大彈簧是否折斷等，發(fā)現(xiàn)問題應及時向主管工程師報告，并進行解決處理。如換用新焊錘齒的沖錘，應與原沖錘比較錘徑大小，若新錘徑大于原沖錘，孔內應回填塊石進行修孔，以免卡錘。

每工作班至少測孔深三次，進入基巖要及時取樣，并通知監(jiān)理工程師等到有關部門確認，每次取出的巖樣詳細做好記錄，并曬干保留作為工程驗收依據(jù)。交接班應詳細交接沖孔情況及注意問題，發(fā)現(xiàn)異常情況馬上糾正，因故停沖時沖錘要提出孔外以防埋錘，并隨即切除電源。

沖孔過程中樁機上必須設有記錄本，由操作人員做好各項原始記錄，一般每兩小時記錄一次，遇特殊情況每半小時記錄一次，終孔后將原始記錄交給資料員保留作為工程竣工資料。

5.2沖孔過程可能遇到問題的處理及預防措施

遇探頭石處理

在沖孔過程中遇孔內一邊有大塊石伸進孔內，其余孔邊是細小塊石，砂層或土層時（俗稱遇“探頭石”），往下沖孔時會發(fā)生偏孔現(xiàn)象，應向孔內填入塊石至高出探頭石1.0~1.5m處，然后沖錘沖孔，開始沖程要適當降低，待塊石沖實后，沖錘沖時受力均勻，換用較高沖程，將探頭石及塊石一起擊碎，若此后還有偏孔，重復上述方法繼續(xù)修正。

卡錘處理

若工程有拋填塊石層，其施工難點是拋填塊石的沖樁成孔，原拋填塊石較松散，沖孔過程中容易產(chǎn)生卡錘。一旦卡錘應立即采取措施，進行處理，處理方法有以下幾種：

a．第一種方法

用樁機2#鋼絲繩栓住打撈鉤，放入孔內住錘體保護鋼箍，主鋼絲繩（1#繩）與2#繩同時一松一緊，拉錘將錘拔出。

b．第二種方法

若第一種方法不能將錘拉出，可采用第二種方法：在樁機底盤前方栓上定滑輪，1#繩通過滑輪改變受力方向，與2#繩同時緊拉拔錘，定滑輪可在底盤正前方及左右兩邊多個角度安放，以便得到最佳拔錘位置。

c．第三種方法

可利用履帶吊配合樁機同時拔錘，但履帶吊扒桿應保護繩，以防傾倒。

d．第四種方法

若以上三種方法還未能拉上沖錘，可采用爆破法：用空壓機氣舉清除孔內沉渣及沉積泥泥土，同時做好爆破申報工作，得到上級主管部門批準后才能爆破作業(yè)。當孔內泥渣清理干凈后，測量繩實測錘頭標高確定卡錘位置，按預定位置放入炸藥，樁機操作員緊拉1#、2#鋼絲繩的同時引爆炸藥使樁錘松動，并立即拉上沖錘。隨后檢查卡錘原因，必要時更換沖錘。繼續(xù)沖孔時，應回填塊石進行修孔，樁錘變形或磨損較大的必須更換。

卡錘預防措施

定期檢查錘齒磨損情況，嚴禁使用蒜頭錘，入巖后提錘不能太低，防止出現(xiàn)梅花形孔；偏心過大或不圓的錘不能使用；錘頂彈應靈活，損壞及時更換；注意新?lián)Q錘的直徑變化情況，開始沖程不宜過大；卡錘后打撈時注意不要讓鐵件或塊石掉入孔內；在拋填塊石層沖孔，泥漿要適當加濃，以防塊石掉入孔內，發(fā)現(xiàn)漏漿應及時將錘提出孔外。

漏漿處理

若工程地質含有拋填塊石層，則其表面塊石松散，塊石之間含泥量極小，施工過程可能會出現(xiàn)漏漿，隨著沖孔過程向孔內不斷投入粘土塊擠壓空隙堵塞漏洞，跟進臨時鋼護筒，當沖孔5~6m出現(xiàn)漏漿立即往孔內沉入鋼套筒，一邊沖孔一邊跟進，保持孔內液面與海平面基本一致。

5.3終孔、清孔及驗收

到達設計要求的入巖深度或標高后，通過業(yè)主、監(jiān)理工程師或質監(jiān)站共同驗收，確定終孔后，進行孔徑及標高測量，做樁位偏差值復測，符合設計標準立即進行清孔。

清孔是保證灌注樁質量的關鍵工序，用撈渣桶撈渣，沉渣較厚，為提高工作效率，可采6m3~9m3空壓機氣體清孔效果更佳，使用渣桶清孔，為了更好地懸浮石渣，可向孔內加入粘土或膨潤土，樁錘在孔底上下沖動定漿，測量錘在孔內上下拉動無阻力感，而且泥漿比重等各頂指標符合規(guī)范要求時，即為清孔完成。清孔完畢立即測量孔深并做好記錄，澆注混凝土前應再次測量孔深，二次孔深之差為沉渣厚度，符合設計要求填寫隱蔽驗收記錄，隨即澆注混凝土，否則應再次清孔，經(jīng)有關部門工程師驗收合格后才能澆注混凝土。

6鋼筋籠及導管安放

鋼筋籠一般在現(xiàn)場就地制作，采用木枋作為工作平臺，平臺面要水平，主筋間距、箍筋間距、鋼筋籠直徑及長度嚴格按設計圖紙及施工規(guī)范制作，主筋搭接必須錯開1m或以上，鋼筋籠必須設保護墊塊，制作好的鋼筋籠要在水平場地上用木枋架空堆放，用吊機起吊安裝，各段鋼筋籠的接口應對準，上下節(jié)鋼筋籠保持垂直，接口按設計要求進行駁接。

澆注混凝土根據(jù)工程具體情況分別采用不同內徑的鋼導管，一般情況下采用內徑25cm的鋼導管，每節(jié)1~3m，采用法蘭接頭或拆管口連接，吊裝前導管必須嚴格檢查，變形導管嚴禁使用，管內不得留有殘渣，法蘭接頭處不能使用已斷裂的橡皮墊圈，接頭的螺栓要均勻打緊，吊機起吊對淮樁孔垂直放入，防止碰撞孔壁將泥土帶進孔底，導管以放到底為宜，并將導管上下2m升降數(shù)次，沒有發(fā)生法蘭盤掛鋼筋現(xiàn)象，將導管提高距孔底30~35cm，方可開拌灌注混凝土。

7水下混凝土澆注

混凝土根據(jù)工程具體情況可采用由商品混凝土廠商供應的合格混凝土（坍落度16~22cm），由廠商直接供應至現(xiàn)場直接進行拌制。采用適當?shù)倪\榆方式運到現(xiàn)場并吊進儲料斗，儲料斗內盛滿混凝土后，剪除混凝土球塞，等混凝土面下落至儲料斗底部時，隨即向儲料斗內繼續(xù)加入混凝土，接著連續(xù)澆灌。澆注混凝土過程導管埋深以2~6m為宜，最淺不得小于1.5m，最深不要大于8m。每次拆管時間要快，一般在15min內完成。澆注混凝土過程安排專人做好記錄，每澆注一攪拌車混凝土應測量孔內混凝土面標高，提拔導管時要準確測算埋管深度，混凝土澆注工作接近完成時，要加強樁頂樁高的測定，可用測錘、毛釘、取樣器等手段，以超過樁頂標高0.5~1.0m為宜。澆注混凝土完畢，立即拆除導管，清洗管內殘留混凝土及四周泥沙等，并做好檢修及保養(yǎng)。

7.1施工工藝流程

水下混凝土澆注施工工藝流程見圖1。

7.2澆筑前準備工作

配合比設計及試驗。按有關規(guī)范進行配合比設計及試驗，并按照陸上配制強度比設計強度標準值提高40%~50%的標準進行試配。坍落度控制在16~22cm。碎石料徑不大于4cm。

設計出混凝土配合比后，經(jīng)試驗室試拌，其流動性及強度均滿足要求，才能在現(xiàn)場正式使用該配合比進行澆注。

倉面清理。倉面上的石渣、淤泥渣等雜物一定要清除干凈，經(jīng)驗收合格才能下導管。

注意事項：

開始澆注階段。 第一批混凝土進入導管后，能否在隔水的條件下順利到達倉底并使導管底部埋入混凝土一定深度，是保證水下混凝土澆注質量的重要環(huán)節(jié)。因此，一般采用剪球法進行澆注。

球塞用內包麻布或鋸屑的麻袋或預制混凝土球制成，直徑一般比導管內徑小15~20mm，澆注前用吊繩把球塞懸掛在承料斗下面的導管中，并埋入導管內1~2m。

為防止滑塞與導管間的縫隙進水，在球塞頂部鋪2~3層稍大于導管直徑的水泥紙或一層膠皮板，在即將開澆時，再散鋪一些干水泥砂漿，以免澆注時混凝土中的骨料卡入球塞而增加下滑阻力。

當球塞以上的導管及承料斗充滿混凝土后，慢慢放松球塞吊繩使球塞接近導管底部（小于5m）后剪斷吊繩，依靠混凝土自重推動其下落。球塞下滑速度控制在9~10m/min左右，這樣可防止首批混凝土在導管中長距離自由下落而產(chǎn)生離析。

為使球塞能翻出導管口，導管距倉底的距離控制在30~35cm，待球塞被擠出導管后，再把導管下降至倉底10~20cm，使導管有更多部分埋入首批澆注的混凝土中。

完成開澆階段后，用強電筒檢查導管空管部分，若不滲水，即可連續(xù)不斷地進行混凝土澆注。

中間澆注階段。當導管內未灌滿混凝土，后續(xù)混凝土應徐徐傾入承料斗內，以防止積存在導管內的空氣不能及時排出時產(chǎn)生高壓氣囊，將導管節(jié)間接頭擠開招至漏水。

在整個澆注過程中，應避免混凝土直接濺入倉內水中，即使是在面上的混凝土，也應通過導管注入，不能直接入倉，以免被稀釋離析，影響混凝土質量。

導管的埋入深度一般為2m~6m，導管過長時，必須安排拆管。

正確掌握導管埋入混凝土內深度，對混凝土澆注質量影響很大。正常澆注時，導管內混凝土面約在水深的0.4倍~0.6倍處處于內外壓平衡狀態(tài)，混凝土面地低或過高，都要調整導管的埋入深度。

當提升或下降導管不能使導管內混凝土面處于正常狀態(tài)時，有可能是產(chǎn)生事故的先兆，一定要查明原因。若須上提導管混凝土才能下注，表明導管埋置過深。若混凝土在導管內迅速下降，導管下沉量大，倉面翻混水，表明導管埋置較淺。若提管生有冒水，淺水現(xiàn)象，表明導管埋置過淺，甚至脫空，應立即下插導管或重新下管。

若澆注過程因故中斷，應向業(yè)主及監(jiān)理工程師報告，并會同業(yè)主、監(jiān)理工程師及設計方共同確定適宜的處理方法。

終澆階段。終澆高程為設計高程以上0.5m~1.0m，待混凝土達到一定強度后，鑿除表面化軟弱層。

養(yǎng)護。澆注出水面的混凝土采用灑水潮濕養(yǎng)護。

7．3質量控制

施工過程中做好以下質量檢查

a．澆注前的質量檢查

包括基礎倉面、混凝土拌和、運輸、澆注設備的準備情況以及事故處理器材如堵塞器材、疏通導管等是否齊備，須經(jīng)設計、施工、監(jiān)理、質檢部門驗收合格，方可開始澆注。

b．澆注中的質量檢查

澆注過程中，隨時了解導管及其相鄰混凝土上升情況，檢查有無不正常現(xiàn)象，是否嚴格按照工藝規(guī)程進行施工；檢查混凝土的級配及流動性是否合乎要求，并取樣做抗壓試驗。

c．澆注后的質量檢查

硬結后，對外觀進行檢查，表面是否有蜂窩、麻面、松軟混凝土層及裂縫等。

操作和控制，并準確填寫有關記錄。整個澆注過程應連接進行。

分項工程主管工程師經(jīng)常在現(xiàn)場，特別是澆注過程中必須守在現(xiàn)場。檢查施工情況，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。若涉及到設計方面，要及時請業(yè)主、監(jiān)理工程師及設計代表進行處理。

采用動測、聲測及抽芯的方法，對樁基進行無破損質量檢測。