沖擊鉆孔灌注樁施工技術及質量控制

摘 要：沖擊鉆孔灌注樁憑借著眾多優勢而在樁基礎中被廣泛采用。但該工藝工序較多、難度大，因此，必須加強施工中的質量控制。本文結合工程實例，從水下混凝土灌注、鋼筋籠就位及清孔、機械成孔、人工挖孔論述了沖擊鉆孔灌注樁施工技術，并介紹了施工過程中的質量控制措施，為類似工程的應用提供施工經驗。

關鍵詞：樁基；沖擊鉆孔灌注樁；施工技術；質量控制

隨著樁基礎施工技術的不斷創新，沖擊鉆孔灌注樁被廣泛應用于基礎工程施工中。沖擊鉆孔灌注樁施工有很多優點，它能適用于不同的復雜地質條件，在施工過程中應用泥漿護壁，防止孔內局部塌方，成樁后能形成較高的豎向承載力。但是，沖擊鉆孔灌注樁也有一些缺點。在施工過程中，如果不謹慎控制好質量，容易產生斷樁、樁身夾泥、鋼筋籠上浮、縮孔、塌孔、沖孔偏斜等質量問題。因此，對沖擊鉆孔灌注樁施工技術要求較高，同時在施工過程中應加強質量控制工作。

1工程概況

某橋梁工程，基礎為φ1.2m和φ1.6m樁基礎，上部采用裝配式預應力混凝土簡支梁，橋跨布置為94孔×30m每孔，共計94孔1316片梁。0號和94號墩采用φ1.2m樁基礎，其余樁基礎采用φ1.6m摩擦樁，樁身為C25普通硅酸鹽混凝土。

2施工方案選擇

結合工程具體情況，決定采用人工挖孔與沖擊鉆孔相結合的施工方案。即從自然地坪開始先進行人工挖孔作業（混凝土護壁），至4～5m左右（地下水位線處），然后采用沖擊鉆進行泥漿護壁機械成孔。樁身混凝土施工采用導管水下灌注。

3沖擊鉆鉆孔灌注樁施工工藝

施工順序為：初步放樣→人工挖孔→恢復控制點→護筒埋設→機械鉆孔→成孔檢測→清孔→下鋼筋籠→下導管→二次清孔→混凝土澆筑→破除樁頭→成樁檢測。

3.1人工挖孔

由于灌注樁的直徑大，地質條件為砂卵石層，地表以下4～5m內無水，現場實際開挖與地質勘測報告相吻合，經研究決定，在樁體上部采用人工挖孔方法施工。

（1）平整場地、定樁位

施工現場的控制網及高程復測完畢后，利用各控制點首先放出橋中心線及橋中心控制樁；然后利用橋中心控制樁為控制點，用全站儀精確定出各樁位中心樁，并對已定樁位采取釘4根鋼筋樁作為控制點，然后用混凝土固定的方式精心保護。

（2）安裝提升系統

提升架采用小型卷揚機，將其置于樁孔之上，并將提升架的支腿埋入土中不得少于50cm，以保證在使用過程中架子不會傾覆，埋完后在支腿周圍壓上重物（見圖1）。

圖1提升架示意

（3）樁孔挖土及清底

中心樁位引護完畢后，用人工從上至下逐層開挖。如遇卵石及大量漂石時，用鑿石機將其松動破碎后再挖。當挖至1m深時對樁底進行清理，將松動土全部鏟起放入桶中，通過提升機將余土提出樁孔外直至清完。

（4）綁扎鋼筋

孔底清理干凈并將余土運出后，開始綁扎護壁鋼筋。先在樁孔壁上劃出加強鋼筋的位置，然后打入相應數量的鋼筋頭，并將橫向加強筋固定其上；加強筋固定后，開始綁扎豎向筋，鋼筋設置為φ8@200，采用鐵絲梅花綁扎法進行。

（5）支設模板

模板采用一節組合工具內定型鋼模板，用500mm@900mm弧形鋼模及拼裝板組成，用U形卡連接，上下各設一道兩半圓的[8內箍頂緊，不另設支撐，以便井下作業，拆上節支下節，如此循環。

（6）澆筑混凝土護壁

護壁厚15cm（允許誤差？30mm），采用C20混凝土，混凝土護壁縱向搭接10cm。為保證接縫嚴密，混凝土在澆筑過程中振搗密實，上部100mm高澆灌口澆筑完畢后用混凝土堵塞，防止有地下水沖壞土壁。混凝土澆筑過程中，隨時用小錘敲擊模板外側以檢查混凝土是否澆筑到位。

3.2機械成孔

根據現場地質情況，為克服大粒徑卵石、漂石層的鉆孔困難，選用CZ-30型沖擊鉆機。對于φ1.6m灌注樁，采用外徑1.6m十字形沖錘一次成孔，用圓形掏渣筒掏渣，并選用合理的鉆進參數。鉆頭的選擇要根據地層的具體情況。對于卵石層宜選用管錐，對堅硬的巖層宜選用實心錐。同時也要根據地層選擇合適的沖程：密實砂、砂礫石、砂卵石及礫石、卵石粒徑較大的土層選用高沖程（100cm）；松散的砂、砂礫石、砂卵石土層選用中沖程（75cm）；粘性土、亞粘土層選用中沖程（75cm）；易塌地層選用小沖程（40～60cm）。在松軟地層每次可松繩5～8cm，密實堅硬土層每次可松3～5cm。應防止松繩過少而打空錘，且應防止松繩過多，降低鉆進速度，嚴重時發生鋼絲繩糾纏事故等。通過漂石層或巖層時，如其表面不平整，應先投入粘土和小片石將其填平，再低錘快打，松繩長度宜4cm，待沖平后再大沖程鉆進。

3.3鋼筋籠就位及清孔

清孔方法一般有換漿、抽漿、掏渣、空壓機噴射等。本工程樁均為摩擦樁，為保證孔底沉渣清除干凈，增加單樁承載力，因此本工程采用了換漿二次清孔工藝。

（1）首次清孔

樁身成孔后經驗收合格，首先用沖擊鉆頭泛漿，掏渣筒清孔，直到孔內泥漿相對密度控制在1.1～1.2，沉渣厚度小于5cm。

（2）鋼筋籠就位

將驗收合格的鋼筋籠運至孔口，運輸過程中要防止變形；吊點處要加強處理，防止脫焊，吊鉤垂直于籠子中心，保證鋼筋籠垂直下入孔內。

（3）二次清孔

本橋采用泥漿循環進行二次清孔，可以有效地清除孔底沉渣。用高壓水泵清孔注意事項：清孔過程中必須始終保持孔內原有水頭，讓泥漿正常循環，以中速將相對密度1.03～1.10的較純泥漿壓入，把鉆孔懸浮鉆渣較多的泥漿換出。如樁體較長，則泥漿置換時間應相應加長，保證泥漿整體均勻。

3.4水下混凝土灌注

清孔完畢應立即進行水下灌注樁身混凝土，利用清孔用導管安裝初灌斗直接灌注，可縮短灌注時間。準備工作及澆筑順序如下。

1）本工程采用內徑300mm導管澆筑水下混凝土，接頭采用絲扣連接，用O形橡膠圈密封，嚴防漏水。下導管前進行水密性檢查，檢驗水壓為0.6～1.0MPa，不漏水為合格。

2）首盤混凝土灌注埋管深度不得小于1m，澆筑過程中導管在混凝土中的埋深控制在2～6m。灌注中經常用測錘探測混凝土面的上升高度，并適時提升，逐級拆卸導管，保持導管的合理埋深。

3）遇特別情況（局部嚴重超徑、縮頸、漏失層位和灌注量特別大的樁孔等）增加探測次數，同時觀察返水情況，以正確分析和判斷孔內的情況。

4）澆筑水下混凝土的最后混凝土面高程高出設計高程50～100cm，以保證鑿除樁頂混凝土浮渣后滿足設計要求，確保樁身混凝土頂質量。

5）混凝土澆筑過程中，及時統計每樁混凝土澆筑量，并計算樁身混凝土充盈系數，每根樁作混凝土試塊2～3組，專人填寫水下混凝土灌注記錄。

4施工質量控制措施

1）若在灌注樁下部出現斷樁的情況，最簡單的辦法就是在孔內填入毛石，用沖擊鉆沖孔，將鋼筋籠及樁底混凝土砸入樁四壁及樁底，然后重新進行施工。

2）沖擊鉆機成孔的樁孔易出現塌孔現象，尤其是在地質情況復雜、成孔時間較長的時候。施工的一根樁在灌注完成后，檢測時發現在標高-5.8m處有樁身夾泥現象。傳統的方法是將缺陷樁鑿除再重新澆筑，既費時又費力，而且造價昂貴；由于地質情況全部為砂層，非常容易塌方，所以不能大面積開挖。最后決定采用在緊靠此根灌注樁周圍打設高壓懸噴樁，樁長為出現夾層處到地表面，樁體之間互相咬合，形成一個水泥漿護筒，防止外部水和砂礫進入樁體。待水泥凝固后，將出現夾層處以上的混凝土全部鑿除，清理干凈后，重新澆筑混凝土至設計標高。經過處理后的灌注樁，經小應變檢測合格，最后做樁身承載力檢測滿足設計要求（見圖2）。

圖2處理塌孔示意

3）出現夾層情況后，也可以根據施工情況，在樁頂鉆取3～4個孔，將注漿管通過鉆孔到夾泥區，用泵壓大于20MPa的高壓水流對缺陷段自下而上進行切割噴射，噴射時噴管提升速度為10cm/min，旋進速度為20r/min，噴射處理長度上下各延長50cm，一孔進行切割，而另一孔有水溢出時可認定夾層區已打通，可換另外2個孔，直至3個孔全部打通。鉆孔之間連通后，壓入清水利用水循環將廢渣排出樁身，當出水口的水由濁變清時，再換其它孔輪流處理，直至所有的孔水流都為清水時，清渣工作結束，最后灌注高強度的水泥漿。

4）卡鉆多因樁孔形成了梅花孔或鉆頭磨損未及時修補導致樁徑變小，而新修補的鉆頭直徑陡然增大形成卡鉆。遇到這種事故不宜強行提鉆，可采用小錐沖擊或沖、吸的方法將鉆頭周邊擴大；也可用一直徑較樁徑大30cm的筒錐在埋鉆外圍沖擊，使卡鉆及上部樁徑擴大，從而提出鉆頭，這種方法的弊端是較為煩瑣、耗時；若巖層中卡鉆，在條件允許的情況下也可采用定向爆破提鉆。

5）埋鉆多是由于停機后鉆頭未能及時提出導致鉆渣埋鉆，此種情況在砂礫層中經常發生，因此要養成\"隨停隨提\"的好習慣。另一種常見的原因就是塌孔埋鉆。處理這種事故應采用空氣吸泥機將埋鉆的泥砂吸走，提出鉆頭。

5結語

實踐證明，沖擊鉆孔灌注樁施工環節較多，工藝復雜且施工大部分是在水下進行的，其施工過程隱蔽性較強，因此，成樁質量有可能受到多種因素的干擾和制約，嚴重時會導致樁身承載力的明顯降低，甚至造成病樁、斷樁等重大質量事故。為此，掌握好沖擊鉆鉆孔灌注樁的施工技術和采用必要的質量控制措施是關鍵。

參考文獻

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[2] 馬永輝.淺析沖擊鉆孔灌注樁的施工工藝及控制要點[J].科技資訊，2011年第02期