巖溶地區沖孔灌注樁的施工技術

沈玉高

（核工業貴港工程勘察院 廣西 貴港 537100）

沖孔灌注樁具有穿透能力強、單樁承載力高等特點，廣泛應用于高層建筑物的基礎中，在廣西巖溶發育區，其應用也越來越廣泛。在巖溶區進行樁基施工，較其它基礎類型，其單樁承載力及完整性要求較高，對施工質量控制較復雜。本文通過對賀州市XX工程的沖孔灌注樁施工，闡述沖孔灌注樁施工技術在巖溶地區的應用及注意事項。

1 工程概況、場地地質條件及特點

1.1 工程概況

擬建工程場地位于賀州市八步區靈峰廣場南側，緊鄰賀江東面，項目規劃總占地面積159468m2，以高層建筑為主（25～30層），少量多層建筑 （2～6層），設地下室一層 （基坑深度約4.5m），總建筑面積380576m2。基礎類型采用沖孔灌注樁，樁徑1000～2200mm，總樁數478根，其中樁徑1000mm的樁為抗拔樁，樁身混凝土強度C30，樁端持力層為中風化石灰巖，入巖不少于500mm。

1.2 場地地質條件及特點

根據鉆探資料，場地工程地質條件如下表：

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由上表可知，該工程有以下特點：下伏基巖巖面起伏大，石芽、溶洞、溶溝發育，施工難度大；場地粘土層造漿性能差，自穩差，極易塌孔；場地含有卵石層、砂層，增加清孔難度。

2 沖孔灌注樁的施工工藝流程

場地平整→樁位放樣→樁機就位→埋設護筒，同時挖泥漿池，安裝泥漿泵→沖進，同時制作鋼筋籠→清渣→沖進、清渣循環作業至設計深度→吊放鋼筋籠→安放導管 （二次清渣）→澆灌樁身混凝土→成樁。

3 巖溶地區沖孔灌注樁施工難點

巖溶地區地質形態異常復雜，現有地勘手段無法完全摸清。從實際已完工程項目的施工情況，結合本次工程施工完成情況來看，巖溶地區成孔有以下幾大難關。

3.1 成孔過程中漏水、漏漿現象普遍

由于溶洞的大小、分布、走向等地質資料反映不可能十分準確，施工過程中往往出現一些意外情況，在沖進過程中因突然漏水、漏漿導致孔內水頭迅速下降，導致護筒擠壓變形或塌孔、埋鉆，甚至地面大范圍沉降等重大安全事故。

3.2 成孔事故較多

由于巖溶地區地質構造復雜，在施工過程中可能會遇到大溶洞、多層溶洞或孔內有石筍、溶溝、孤石、巖面斜面、陡坎、異形等復雜情況，在成孔過程中塌孔、埋鉆、卡鉆、掉鉆、樁孔偏斜、移位、彎孔、梅花孔等事故均有發生；更為甚者，因漏漿嚴重導致地面大范圍塌陷引起樁機側翻或危及周邊建筑物的安全。

3.3 清孔難度大

沖孔灌注樁施工采用沖擊成孔工藝，會產生很多的泥渣、巖渣，怎樣清孔，使沉渣厚度及泥漿性能同時滿足規范要求，是非常關鍵的環節。特別是大直徑樁，因樁徑較大，增加了清孔的難度。有時換漿達到規范要求時，由于泥漿比重降低，粘度下降，又會重新發生滲漏、塌孔事故。

3.4 混凝土灌注難度大

由于樁徑大、樁長較長且巖溶地區充盈系數較大，混凝土方量大、灌注時間長，所以樁身混凝土質量控制難度很大。而且通過溶洞地段時，還易發生混凝土壓力過大引起孔壁坍塌造成混凝土流失而斷樁或縮徑。

4 沖孔灌注樁施工注意事項

4.1 導管的構造和使用

導管壁厚不宜小于3mm，直徑宜為200～250mm；直徑制作偏差不應超過2mm，導管的分節長度可視工藝要求確定，底管長度不宜小于4m，其他每節長度為2.53m，接頭宜采用雙螺紋方扣快速接頭；導管使用前應試拼裝、試壓，試水壓力可取為0.6～1.0MPa；每次灌注后應對導管內外進行清洗。

4.2 水下灌注混凝土的要求

水下灌注混凝土宜摻外加劑，必須具備良好的和易性，配合比應通過試驗確定；坍落度宜為180～220mm；水泥用量不應少于360kg/m3（當摻入粉煤灰時水泥用量可不受此限）；含砂率宜為40%～50%，并宜選用中粗砂；粗骨料的最大粒徑應小于40mm；并應滿足，粗骨料可選用卵石或碎石，其骨料粒徑不得大于鋼筋間距最小凈距的1/3。

4.3 灌注水下混凝土的質量控制

樁孔深度必須符合設計要求，沉渣厚度嚴禁大于50mm；開始灌注混凝土時，導管底部至孔底的距離宜為300～500mm（樁徑小的取大值，樁徑大的取小值）；料斗應有足夠的混凝土儲備量，導管一次埋入混凝土灌注面以下不應少于0.8m；導管埋入混凝土深度宜為2～6m，嚴禁將導管提出混凝土灌注面，并應控制提拔導管速度，應有專人測量導管埋深及管內外混凝土灌注面的高差，填寫水下混凝土灌注記錄；灌注水下混凝土必須連續施工，每根樁的灌注時間應按初盤混凝土的初凝時間控制，對灌注過程中的故障應記錄備案；應控制最后一次灌注量，超灌高度宜為0.8～1.0m，且鑿除泛漿高度后必須保證暴露的樁頂混凝土強度達到設計要求。

4.4 清孔

清孔目的是除去孔底沉淀的巖渣和比重較大的泥漿，以保證樁底和灌注的混凝土很好的接觸，保證樁的承載力。成孔后，第一次清孔用測繩下掛0.5kg重鐵砣測量孔深，核對至設計位置后，進行清孔。清孔時遵守以下原則：（1）清孔后泥漿比重控制在1.05～1.20之間，粘度<28s，含砂率≤8%；（2）及時補充足夠的泥漿或清水，始終保持樁孔中泥漿面穩定；（3）清孔后檢查孔底沉渣是否符合沖孔灌注樁規范施工允許的范圍內時（<50mm），立即安放鋼筋籠。當鋼筋籠安放好、導管下好后，用導管進行第二次清孔。第二次清孔時間不少于30分鐘，測定孔底沉渣小于規范要求后，停止清孔。清孔結束后，應盡快灌注混凝土，其間隔時間不能大于30分鐘。若間隔時間大于30分鐘，需重新測定孔底沉渣厚度。

4.5 鋼筋籠

鋼筋籠的制作宜在樁孔開孔后下料，成孔前制作完成；每節的長度不宜超過9米（底籠的長度不宜超過12米），也不宜短于5米，因為過長則吊起時易彎曲變形，過短則增加焊接時間且增加搭接斷面，對成樁的質量及樁身受力不利。

5 常見問題的處理

5.1 孔壁坍塌

孔壁坍塌多數是由于泥漿性能不符合要求、孔內水頭未能保證、機具碰撞孔壁等原因造成。

發生塌孔后，應查明塌孔的位置在進行處理。塌孔位置較深且不是很嚴重時，采用粘土回填至塌孔位置2～3m，并采取加大泥漿比重、改善泥漿性能、加高水頭等措施，繼續慢慢沖進；塌孔嚴重時，應立即將樁孔全部用粘土夾礫石回填，如果無礫石土時，可采用粘土摻入5%～8%的水泥進行回填，待孔內回填土穩定后重新沖孔；塌孔位置不深時，可采用加深護筒的方法，將護筒內的填土夯實，重新沖孔。

5.2 樁孔偏孔

造成偏孔的主要原因是：樁錘偏心過大或掉齒；沖進過程中遇有探頭石或障礙物；樁施工現場地質巖層走向的坡度很大，或孔底土質不均，巖石強度不一；場地平整度和密實度差，沖樁機安裝不平整或沖進過程發生不均勻沉降，導致樁孔偏斜；沖進遇軟硬土層交界面或傾斜巖面時，沖擠巖層時巖層受力不均，造成偏孔。

預防處理措施：開孔前應將場地壓實，機臺墊平墊穩；不使用偏心過大的錘；定時檢查樁錘，發現錘齒磨損嚴重時應及時更換或修補；注意泥漿循環，泥漿比重適宜；施工過程中，機架要穩固，防止機架在施工過程中移動、傾斜。發生偏孔后，若偏斜較嚴重的可向樁孔內回填塊石和粘土塊，然后用低錘密沖，反復矯正，可收到較理想的效果。

5.3 梅花孔

常發生在樁徑較大且沖進到較堅硬的巖層中。目前沖孔樁施工用的沖錘主要有十字錘、人字錘和梅花錘等幾種，當施工進入較堅硬的巖層后，若使用的樁錘錘高過大，且樁錘頂的轉向環又不靈便時，就很容易使樁錘在沖進過程中沿著錘齒部位所形成的“軌道”沖進，這樣樁孔壁將有少許凸向樁孔，這樣的樁孔稱為梅花孔，這樣就會導致鋼筋籠很難放下，即使鋼筋籠勉強可以放致孔底，如果梅花孔不作處理就灌注混凝土，那么該段樁芯混凝土便存在局部縮徑的隱患，驗樁時就會出現樁基缺陷問題。此外，出現梅花孔還容易發生卡錘的施工事故。因此，在沖孔樁施工過程中，若發現有梅花孔，應引起注意及時處理。

梅花孔的常用處理方法有兩種：重新修整樁錘；向樁孔內回填塊石至梅花孔位置以上2m，檢查樁錘的轉向環是否靈活，然后低錘密沖，反復修孔。

5.3 鋼筋籠上浮

在灌注混凝土過程中隨著混凝土進入樁孔內，經常會出現鋼筋籠上浮現象，造成鋼筋籠頂面超出設計標高，而底面未達到設計深度，嚴重影響樁身質量。造成鋼筋籠上浮的主要原因有：導管偏斜或法蘭盤不圓順，在上提導管時將鋼筋籠帶起上浮；混凝土灌注過程逐漸趨于初凝，表面形成硬殼，混凝土上升會托起鋼筋籠上浮；由于灌注漏斗過高或導管底端距樁底過大等原因，促使混凝土灌注下行速度過快，在混凝土面接近鋼筋籠底時，混凝土的沖擊力造成鋼筋籠上浮。

預防處理措施：下放鋼筋籠位置要居中，平穩下放，防止卡掛鋼筋籠，在導管法蘭盤處加焊護罩處理，防止法蘭盤掛住鋼筋籠；在鋼筋籠頂端均勻選取四點，用鋼管一端插入鋼筋籠錨固筋內，另一端引伸至孔口點焊在護筒或樁機上，以便鋼筋籠上浮時內壓住鋼筋籠及通過引伸鋼管可判定鋼筋籠是否上浮；控制好導管埋入混凝土的深度，最大不超過6m，最小不宜小于1.5m；控制混凝土灌注速度，灌注速度應結合場地工程地質條件而定，一般控制在30m3/h之內。

［1］建筑地基基礎設計規范.GB5007-2008[S].

［2］建筑樁基技術規范.JGJ08-2008[S].

［3］陳躍慶.地基與基礎工程施工技術.機械工業出版社[M].