論沖孔灌注樁在施工中的質量控制

中圖分類號：TU文獻標識碼：A文章編號：1008-925X(2011)09-0-02

摘要：沖孔灌注樁因其自身優點廣泛應用于橋梁、水工和房屋建筑工程。本文結合工程實際，介紹了沖孔灌注樁的施工質量控制要點和孔內事故預防及其處理。

關鍵詞：沖孔灌注樁 施工質量 控制要點

1、概述

沖孔灌注樁具有設備簡單、操作方便、適用范圍廣、單樁承載力高、適應各種地質條件和不同規模的建筑物的優點，在橋梁、水工和房屋建筑工程中得到廣泛應用。但是，沖孔灌注樁的成樁工藝較復雜，其成樁質量與施工好壞密切關聯。筆者結合工程實際，探討沖孔灌注樁的施工質量控制及常見事故預防。

2、工程概況及前期預控

2.1工程概況

福安船舶工業大廈總建筑面積94429.7m2，地下2層、地上25層，框剪結構。樁基采用鋼筋混凝土沖孔灌注樁，總樁數為279根，樁徑有1000mm、1200mm、1300mm三種， 單樁豎向承載力特征值分別為R( D1000)=8060kN、R( D1 100)=11550kN、R(D1300)=13150kN， 以中化花崗巖為持力層，樁基安全等級為一級。

2.2前期預控

施工前，工程質量監督人員進行了詳細交底，與建設、設計、施工、監理人員交流了當地沖孔灌注樁施工質量控制的經驗，強調了施工現場質量管理體系建立健全的重要性，強調了參建人員應熟悉設計圖紙文件和工程地質勘察報告。據地質資料擬建場地在45.50m深度范圍內的土層按其成因分為以下四層：人工填土層、第四紀沖洪積層、第四紀殘積粘土層及燕山期花崗巖層；地下穩定水位埋深為2.8～5.1m；擬建場地為低山緩坡和沖洪積洼地之間的過渡地帶，場地內有一定數量的孤石分布，相對標高介于3.5～8.9。分析研究地質勘察報告，均要求施工要制定切實可行的施工方案，預防出現可能性大的偏孔、坍孔甚至卡錘現象，做好材料、機具方面的準備工作。

3、施工過程中質量控制要點

沖孔灌注樁的施工工藝雖然比較成熟，但其工序復雜，從測設樁位開始沖孔到水下澆筑樁身混凝土的全過程中，稍有不慎或把關不嚴，就會造成孔徑、垂直度偏差，沖孔過程偏孔、擴徑、坍孔，水下混凝土灌注時出現堵管、縮頸、斷樁、樁身混凝土強度不足、樁頂混凝土不密實或強度不足以及鋼筋籠上浮等質量問題。經驗教訓屢見不鮮，影響的因素也是多方面的，如地質勘察資料的局限性、地質情況的不可預見性、施工工藝控制不嚴、施工管理不善、施工經驗不足以及材料方面的問題。所以，在施工過程中，應全面考慮以上各種可能的影響因素，細致地做好事前、事中的控制工作，把質量隱患消除在萌芽狀態。

3.1施工機具的選擇

施工機具的好壞對能否保證施工質量起著至關重要的作用，選擇好合適的施工機具是實現質量控制的前提。綜合考慮場地地質條件，施工確定采用6臺CZ-5型沖孔樁機，依樁徑不同配備不同直徑的沖錘若干，并按要求配備泥漿泵、鋼護筒、導管、儲料料斗、16t吊車和泥漿比重測試儀等設備。

3.2樁機就位的控制

樁機就位首先要保證工程樁位的準確無誤。因場地素填土層承載力低，樁位標記會受泥漿及樁機行走的影響而產生位移，全部埋設鋼護筒又不實際，為此，采用了樁機未進場時先放樣后灌砼護筒，復測后用砂土回填空孔，從而確保了樁身的定位準確性。

樁機就位的基本要求是平面位置準確，樁機機臺水平、穩固，安裝就位后要用水平尺和測錘校驗，由于在沖孔過程中振動較大，常因樁機機臺未墊實而發生傾斜、偏位，因此，在沖孔過程中尚應定時或不定時的復核鋼絲繩是否與樁位中心重合，這樣樁的垂直度和樁位才有保證。另外需要注意的是，沖孔灌注樁屬部分擠土成孔法，應實行跳打原則，防止因樁機荷載和沖孔所產生的應力釋放而影響到剛澆筑完混凝土的鄰樁的質量， 當無法調整避開時，應至少待混凝土澆筑完成72h后方可進行鄰樁施工。在本工程中，部分樁間凈距為3.3m，對這部分樁的施工要嚴格遵循跳打原則，確保工程樁質量不受影響。

3.3泥漿的制備

沖孔灌注樁是靠泥漿護壁，防止坍孔，運用泥漿循環清孔掏渣，泥漿比重和粘度是兩項最直觀、最重要的指標，泥漿比重太小則難以護壁，容易坍孔；泥漿比重太大則會影響沖孔進度且壁膜太厚，因此，正確控制泥漿比重是成孔施工順利及保證質量的一個重要環節。在本工程沖孔灌注樁施工過程中，泥漿比重依土層不同而采用不同數值如表I所示，獲得了較好的沖孔進度且未出現擴孔、坍孔的情況，從而保證了工程質量。

項目操作要點備注

在護簡刃腳下2m以內小沖程1m左右，泥漿比重1.2~1.4看，軟弱層投入粘土塊加小片石土層不好時提高泥漿比重

粘土土層中、小沖程1.5~2.5m，泵入清水或稀泥漿防止過分粘稠可加入小石片

中粗砂和殘積砂質粘土層中沖程2~3m，泥漿比重1.2~1.5投入粘土塊、勤沖勤掏渣

砂卵石層中、高沖程2~4m泥漿比重1.3左右投入粘土塊、勤沖勤掏渣

強、中、微風化巖層中、高沖程2~4m泥漿比重1.3~1.4投入粘土塊、勤沖勤掏渣

軟弱土層或塌孔回填重新沖孔小沖程反復沖擊、泥漿比重1.3~1.5投入粘土塊加小片石

3.4沖孔過程

開始沖孔前要檢查機械性能及樁錘錘徑、錘牙、鋼絲繩、自行轉向裝置是否符合要求。剛開孔時，應低錘密擊，當孔位已形成穩定時，再適當提高沖錘落距，以獲得較快的進尺。在本工程中，沖錘落距依土層不同而采用不同數值如表l所示。沖孔過程中，泥漿循環量應根據地層和進尺速度加以調整，若進尺速度快而循環量小，泥漿必定粘稠而泥塊沉渣多，影響成孔質量；在松軟地層若循環量大，則會造成擴徑甚至坍孔。終孔時，需對樁孔的孔深、孔徑和是否到達持力層進行檢查，符合設計及規范要求方可終孔。

3.5清孔

通常運用二次清孔來達到混凝土灌注前對泥漿的技術性能要求。第一次清孔是沖孔至持力層并進入持力層達到設計深度要求時進行的泥漿循環清孔工作。第一次清孔是能否達到技術要求的基礎，不能因為有第二次清孔而忽視第一次清孔的重要性，因為第一次清孔吸力大，清孔能力強，可以把絕大部分沉渣吸出孔外。而第二次清孔是在下完鋼筋籠和導管后，利用導管進行清孔，吸力要小得多， 目的是清除在下鋼筋籠和導管過程中沉淀到孔底或是被鋼筋籠碰撞而掉下去的泥塊沉渣。在清孔過程中必須保持孔內水頭，防止坍孔，清孔完畢后孔底500mm以內的泥漿應達到以下技術性能要求：孔底沉渣厚度≤50mm，泥漿比重≤1.25，含砂率≤8％，粘度≤28s。

3.6鋼筋籠

沖孔灌注樁的鋼筋籠制作一般使用熱軋鋼筋，鋼材應具備材料合格證明文件并經進場復驗合格，鋼筋綁扎及焊接質量應符合《混凝土結構工程施工質量驗收規范》(GB50204-2002)中關于鋼筋分項工程的相關要求。主要鋼筋籠制作的技術要求：

(1)鋼筋籠直徑應符合設計尺寸。

(2)每節的長度不宜超過9m，也不宜短于5m，因為過長則吊起時易彎曲變形，過短則增加焊接時間，對成樁的質量不利。

(3)使用法蘭接頭導管時，加勁箍宜設在主筋外側，主筋一般不設彎鉤，根據工藝要求所設彎鉤不得向內圓伸露，以防導管掛鉤造成鋼筋籠上浮。

(4)制作好的鋼筋籠應平臥堆放在平整干凈的場地，堆高不得超過兩層。

(5)鋼筋籠應逐節吊裝， 孔口焊接，鋼筋籠主筋焊接方式為立焊，要求施焊人員具備相當高的焊接工藝水準，方能保證焊接質量。

(6)鋼筋籠在下籠過程中應從速，一般樁孔應在2～4h內完成。

3.7水下混凝土的灌注

首先，混凝土的強度等級必須滿足設計要求，此外，根據灌注樁的特點，水下混凝土還需控制：①初凝時間：這個指標對于灌注樁非常重要，一般要求所提供配合比的初凝時間是實際澆灌時間的兩倍，否則容易在澆灌過程中出現導管凝死等事故。⑦ 良好的和易性：含砂率宜為40％～50％，并宜選用中粗砂，粗骨料最大粒徑應小于40mm，要求坍落度180～220mm之間，當坍落度小時，易堵塞導管，坍落度大時易發生離析。

水下混凝土在灌注過程中應控制以下幾點：

(1)水下混凝土灌注前應檢查樁底的沉渣厚度與泥漿技術性能指標，不符合要求則應再次清孔。

(2)開始澆筑混凝土時，為使隔水栓能順利排出，導管底部至孔底的距離宜為300~500mm，并應有足夠的混凝土儲備量，使導管一次埋入混凝土灌注面以下不少于0．8m， 當混凝土灌到孔口不再返出泥漿時，說明混凝土壓力已等于或小于其在樁內頂升的阻力，此時應提升導管；若需提高0．5～1．0m以上才能灌入混凝土，則此時應拆除一些導管，減小導管在混凝土的埋深，使動力重新大于阻力。

(3)導管埋入混凝土深度宜為2～6m，并控制好提拔導管速度，導管的埋深太大或太小都是不利的，埋深太大容易發生砼凝住導管的斷樁事故，埋深太淺容易沖翻孔內砼頂面而將沉渣泥漿卷入，造成夾泥甚至斷樁，也容易發生將導管拔出砼的事故。因此，應做到勤提勤拆，不能出現一次拆十幾米的情況。

(4)控制好最后一次的灌注量，樁頂不得偏低，超灌高度宜為0.8～1.0m，必須保證鑿除泛漿高度后的樁頂混凝土達到強度設計值。

(5)水下混凝土必須連續施工，每樁澆筑時間按初盤混凝土的初凝時間控制，做好施工記錄，對澆筑過程中的一切故障均要記錄在案。

4、結束語

以上所述的是沖孔灌注樁施工中應引起足夠重視的質量控制要點和孔內事故預防及其處理。在本工程的沖孔灌注樁施工過程中，由于參建各方加強管理，牢牢把握以上質量控制要點，樁基工程施工順利，靜載及樁身完整性檢測均符合設計及規范要求，樁基工程施工質量評價優良。