軟土地基超深沖孔灌注樁施工質量控制

【摘 要】 結合福建省腫瘤醫院腫瘤診療中心大樓樁基施工實例，針對大孔徑超深沖孔灌注樁的沖孔過程中，在第⑩層砂土狀強風化花崗巖中下部遇進尺困難、成樁時間長等問題，通過采取相應措施并掌握試成孔穿越地層各項參數后，詳細闡述了在軟弱復雜土層上有效進行超深沖孔灌注樁施工工藝的操作和質量控制。

【關鍵詞】 軟土地基；超深沖孔灌注樁；施工；質量控制

1 引言

沖孔灌注樁是將沖錘提升到一定高度，利用沖錘自由下落沖擊能量沖擊打碎土層或巖石，并通過泥漿循環排出泥渣達到成孔目的。其具有入土深、穿透巖層能力強、剛度大、適應性強、承載力高、樁身變形小，易水下施工等優點，已被廣泛應用。其施工雖日益完善，但由于其施工工藝復雜，成樁環節多，若管理不當則會造成各式質量問題，因此現場施工員須重視施工全過程質量控制。

2 工程概況及水文地質條件

福建省腫瘤醫院腫瘤診療中心大樓建設工程位于福州市，屬沖海積平原地貌，地處閩江古河道，總建筑面積7.8萬m2，其中地下3層約1.8萬m2，開挖深度約18m；主樓為框架剪力墻結構，26層約6萬m2。地面整平標高以上建筑總高度99.9m。工程樁采用沖孔灌注方式，共418根，樁徑分別為1.2 m 和0.8m，樁頂標高 - 16.8 m，樁底標高- 42 m～-74其中ZH1（196根樁）樁尖持力層進入中風化花崗巖⑩-4（進入持力層1m）；ZH2～4（222根樁）進入碎塊狀強風風化花崗巖⑩-3（進入持力層10m）。現場地質勘察和鉆孔資料，詳見表1：

設計要求：此工程為摩擦端承樁，樁孔成型后須清孔底沉渣。所下鋼筋籠外側需設混凝土墊塊或其他有效措施，確保縱向主筋護層厚度并不至碰傷孔壁，其下放后需再次清渣，清孔后沉渣厚度≤50mm并應立即灌注水下混凝土，垂直度偏差<1.0%，施工過程應控制樁頂標高，按設計標高超澆 1.6m，混凝土強度等級為 C35，灌注時應由樁頂往樁頭方向進行，須連續灌注不得中斷，對樁頭加強振搗。對工程有影響的地下水主要是潛水，補給源為大氣降水，水位會隨季節變化，穩定水位埋深為0.4～2.2m（高程4.7～6.1m）。確定地下水抗浮設防水位為7.5m（羅零高程）。

3 施工工藝流程及相應技術措施

沖孔灌注樁的主要施工工藝流程如下：測量放線→樁機就位→護筒埋設→沖擊至設計深度→清孔→鋼筋籠制作及安裝→混凝土導管安裝→二次清孔→水下混凝土澆灌。

3.1 測量放線。用經緯儀放樣樁位后，于樁中心插一鋼筋，由現場工程師組織人員進行復核校對無誤后報監理和業主審批后方可開工。

3.2 樁機就位。樁機應放平放穩，機底應墊木，避免因機身傾斜而造成樁孔偏斜。

3.4 沖擊成孔。沖孔灌注樁施工過程的重要環節，大部份質量事故通常出現在此環節。本工程主要出現以下幾個質量問題：

3.4.1 坍孔。產生原因①由于場地上覆軟弱土層厚易坍孔，局部砂層厚達2.9m②施工中采用雜填土層泥土就地造漿，泥漿粘度不夠。部分坍孔程度較輕，施工人員難察覺，造成前期樁砼充盈系數過大（超1.15），經濟效益不佳。防治措施：①在強風化以上土層采用小沖程沖孔，沖程不大于1.5m，同時加粘土塊夾小片石反復沖擊造壁②采用自造泥漿，沖孔前拌制好泥漿于泥漿循環池中，待沖孔時用泵抽入孔內使用。為提高泥漿粘度，在預拌泥漿中加入適量膨潤土，泥漿比重控制在1.25-1.35。

3.4.2 斜孔。樁偏斜將對地下室施工產生阻礙，應嚴控樁垂直度，防止斜孔。如發現應立即停止沖孔，采用小片石、碎石回填至發生偏斜以上1m處重新沖孔并采用小沖程、高頻率修孔。斜孔嚴重時，須整孔回填重新沖孔。

3.4.3 縮徑。產生原因①清孔不徹底，泥漿中含泥塊多，且終灌拔管過快，引起樁頂周邊夾泥，導致保護層厚度不足②孔中水頭下降，對孔壁靜水壓力減小，導致局部孔壁土層失穩坍落，造成砼樁身夾泥或縮頸。防治措施：控制泥漿比重，確保泥漿保持孔壁平衡。①根據地層變化配以不同泥漿。②成孔時重視清孔，且清渣不清泥，預防清孔后在澆筑砼時局部坍塌，導致縮徑。

3.4.4 斷樁 產生原因①砼拌和物發生離析使樁身中斷②灌注中發生堵塞導管且處理不良，造成坍孔時使樁身夾泥，形成中斷事故③灌注時間過長，首批砼已初凝，而后灌注砼沖破頂層與泥漿相混，會在兩層砼中產生夾有泥漿渣土截面。防治主要措施 ①所用導管組拼后用球塞等試驗；②嚴格控制導管埋深與拔管速度，導管不宜埋入砼過深、過淺，及時測量砼澆灌深度，嚴防導管拔空③常檢測砼拌和物達到要求。

3.4.6 “爛樁頭” 產生原因①清孔不徹底，樁頂浮漿過厚，影響水下砼灌注時測量樁頂位置精度②導管起拔過快，尤其樁頭直徑大時，如未經插搗直接起拔導管，樁頭易現砼中間高、四周低的“爛樁頭”③澆筑速度過快，導致孔壁局部坍塌，影響測量。防治措施①認真做好清孔，確保清孔后孔口無泥塊返出；在空孔較長樁內測砼上升面時，應控制好測量重錘質量，質量控制在1kg-1.5 kg 左右（根據碎石砼大小調整）②砼終灌拔管前，使用導管適當插搗砼，把樁身存在氣泡排出，以便精確測量砼面，同時攤平樁頂砼。

3.5 清孔（二次清孔） 沖孔結束至鋼筋籠下放期間，應采用橡膠管進行一次清孔，其目的是降低泥漿比重，防止二次清孔因沉淤過厚而難以清理并保證鋼筋籠下放順利。依樁基技術規程要求，二次清孔利用澆砼導管進行并控制泥漿比重低于1.25、粘度≤28s、含砂率≤8%。

3.6 鋼筋籠制作安裝 根據設計預制，為保主筋保護層厚度，應在鋼筋外側每隔2m焊接70厚鋼筋墊圈。為使起吊中鋼筋墊圈不損壞，可在鋼筋籠入孔時，邊放邊焊接。為保鋼筋籠位置符合設計標高，可在鋼筋籠頂部焊接兩根一定長度吊筋，吊筋長度=護筒標高-鋼筋籠設計標高。吊筋應確保固定在護筒上，以防止其下沉至孔底，或澆砼時上浮。

3.7 澆灌水下混凝土 若管理不善，易造成斷樁、裹泥等質量事故。施工人員應嚴控整個澆灌過程。樁混凝土應具有良好和易性，坍落度控制在180-220mm之間。在進行第一斗混凝土灌注時，應計算料斗砼灌注量，確保第一斗混凝土灌注后，導管埋入砼中不少于1m。在澆灌過程中，應有專人負責測量砼面標高并計算拆管長度。導管埋深宜為2-6m，埋管過淺易使導管高出砼面，造成斷樁等事故；埋管過深則易因混凝土浮力，使鋼筋籠上浮。最后一次砼澆灌量，應高出樁頂設計標高1.6m以上。

4 工程難點分析以及采取措施

4.1 工程難點分析

4.1.1 地理位置特殊。本工程場地東側為鳳坂河道、南北兩側為居民住宅、西側為辦公大樓，其中北側居民住宅樓與深基坑間距僅10米左右，周邊環境復雜，場地用地狹窄，可供施工用地不多，對止水等方面提出較高要求。

4.1.2 地質條件差。項目建設場地地質復雜，原始地貌為福州灣與閩江古河道疊加地帶，部分跨度10m左右區域，巖面落差達30m，場地內存大量不同規則、深度卵石層，且伴有孤石。場內淤泥層較厚，地質松軟（即便碎塊狀強風化花崗巖⑩-3，因其豎向極限承載力的不足，仍無法作為持力層），且碎塊狀強風化與強風化巖樣難以區分。

4.2 采取措施

4.2.1 泥漿粘度適當提高、孔深大的在成孔過程中適時進行撈渣，避免沉渣過多造成沖孔無力。

4.2.2 進行補勘，對碎塊狀強風化巖層承載力參數進行修正，中風化花崗巖⑩-4埋深較大的考慮采用碎塊狀強風化花崗巖⑩-3為持力層，并采用樁端（樁側）注漿技術補強。

⑤當滿足下列條件之一時可終止注漿：（1）注漿總量和注漿壓力均達設計要求（2）注漿總量已達到設計值75%，且注漿壓力超過設計要求。⑥當注漿壓力長時間低于正常值或地面出現冒漿或周圍樁孔串漿，應改為間歇注漿，間歇時間宜為30～60MIN，或調低漿液水灰比。⑦其他方面要求詳JGJ 94-2008《建筑樁基技術規范》中的6.7節要求。

5 施工效果

沖孔灌注樁屬隱蔽性工程，改進施工工藝后，有效縮短終孔時間，孔徑、垂直度、孔深和樁身結構完整性等檢測符合設計要求。

參考文獻

[1] 《建筑樁基技術規程》JGJ94-94

[2] 《建筑地基基礎工程施工質量驗收規范》GB50202-2002