沖孔灌注樁施工工藝及控制要點探析

■盧輔旗 ■福州市一建建設股份有限公司，福建 福州 350011

近幾年來隨著福建省沿海地區房地產業迅速發展，樁基礎也得到了廣泛的應用，主要的樁型有：沉管灌注樁、人工挖孔樁、預制樁、先張法預應力管樁、沖(鉆)孔灌注樁等。前幾年，建筑開發商為了縮短工程項目投資周期、降低投資成本，普遍采用先張法預應力管樁，但由于福建省沿海地區典型的軟土地質，先張法預應力管樁施工中也出現了大量的施工質量問題。因此，福建省建設廳于2008年8月出臺了《福建省建筑結構抗震設計暫行技術規定》，規定中限制了先張法預應力管樁的設計使用條件，此后大部分高層或超高層建筑樁基均設計采用沖孔灌注樁。然而由于沖孔灌注樁施工工藝復雜且地質變化異常，若不加強控制還是會出現施工質量問題，根據多年施工經驗，結合《泉州新天城市廣場》項目的具體實際情況，詳細談一談沖孔灌注樁的施工工藝、控制要點及施工過程存在的問題和預防措施。

1 工程概況

(1)該項目兩棟高層建筑樁基設計采用沖孔灌注樁，地下2層，設計樁徑為φ1000，樁端持力層為中風化花崗巖，樁身砼充盈系數不小于1.0。

(2)工程地質條件：①雜填土，②粉質粘土，③淤泥，④中粗砂，⑤中細砂夾淤泥，⑥粉質粘土，⑦中砂，⑧卵石，⑨殘積砂質粘性土，⑩全風化花崗巖，○11強風化花崗巖，○12中風化花崗，○13微風化花崗。

2 施工工藝

2．1 開工準備

施工組織設計報審，工程材料、構配件、設備報審，單位資質報審，工程定位報驗，施工進度計劃報審，特種作業人員操作證報審，開工報審。

2．2 沖孔前準備

(1)機具選擇：選用ZZ－6A型樁孔鉆機，采用空心式樁錘，成孔過程采取正循環的清孔方法。

(2)護筒埋設：為了便于定位施工，采用人工挖孔樁護壁定位替代鋼護筒，埋設深度為1.0－1.5m。

2．3 沖擊成孔

(1)樁機就位對中時應保持機架平穩，行管下的枕木應用砂袋墊平墊實。

(2)開孔階段：樁錘中心必須對準樁位中心，并保持機架平穩，不能發生位移，傾斜和沉陷。開孔階段采用小沖程密擊，錘高0.4～0.6m，并及時加片石或砂礫石和紅土造漿護壁。

(3)沖進過程中應注意對照地質勘察報告，在松軟土層中沖進時，應根據泥漿補給情況控制沖進速度，在硬層或巖層中的沖進速度要嚴格控制。

(4)當進入持力層沖進約100mm后清孔并取樣，會同監理、建設單位、地勘部門現場人員一起對其巖樣進行鑒定，確定巖樣為設計要求的持力層并做好會簽記錄，再按設計要求的嵌巖深度繼續沖進。

(5)在沖孔、排渣或因故障停沖時，應始終保持孔內泥漿水頭高度(高出地下水位1.5m以上)，并采用泥漿泵不停的往孔內輸送泥漿，以確保孔內泥漿相對密度穩定。

(6)在不同土層中沖進時應根據土層性質制備相應比重的泥漿并控制好落錘高度。

2．4 終孔標準

工程樁在終孔時，成樁沖至進入持力層巖面500mm后，會同監理工程師、業主現場代表及地勘部門代表對持力層巖樣進行采集，并與試樁時的巖樣樣本進行比對，共同確認樁端是否全斷面進入持力層且嵌巖深度滿足設計要求，并確認后終孔。終孔前應對樁孔進行驗孔，檢驗結果應滿足設計要求及規范規定。

2．5 一次清孔

終孔后應進行第一次清孔，將鉆頭提離孔底約50cm，按規范調整泥漿比重第一次清孔，清孔時間約30min;第一次清孔完成后孔內泥漿相對密度控制在1.25左右。

2．6 安放鋼筋籠及導管

(1)吊放鋼筋籠入孔時，應對準孔位輕放，入孔后應徐徐下放，不得左右旋轉。若遇阻時，嚴禁高起猛落強行下放。

(2)鋼筋籠對接完成全部入孔后，應按設計要求檢查安放位置，為防止澆灌混凝土時鋼筋籠竄動造成錯位，應按實際標高計算吊筋長度，設置4根B16吊筋下放并伸至機臺面，點焊于機臺上(安裝定位及防止上浮)。

(3)導管使用前要預拼接進行氣密性試驗，試水壓力為0.6－1.0MPa，以不漏水、不冒氣為合格，導管內壁應光滑平整，法蘭盤螺眼分布均勻，每個螺眼到導管中心距相等。導管尺寸偏差應符合：軸線偏差＜1%，長度偏差＜1%，連接部內徑偏差＜2mm。

2．7 二次清孔

鋼筋籠、導管安放完畢在砼澆注水下砼之前，應進行第二次清孔，本工程設計要求采用正循環與氣舉反循環工藝相結合的工藝進行二次清孔。二次清孔后的沉渣厚度和泥漿性能指標應滿足設計要求：孔底500mm以內的相對密度≤1.15、黏度≤28s及含砂率≤8%;孔底沉渣厚度≤40mm。

2．8 灌注樁身混凝土

二次清孔結束后，要盡快灌注混凝土，其間隔時間不能大于30min。施工員必須全過程監督指揮，通知監理旁站，由專人負責混凝土灌注記錄，及時用測繩測控混凝土面深度，及時提升、拆除導管。澆注前提交《混凝土開盤鑒定》、《混凝土澆搗令》報監理審批，現場測定混凝土塌落度，并及時填寫《水下混凝土灌注記錄》、《混凝土坍落度檢測記錄表》。混凝土澆注完畢，要專人負責確定混凝土灌注高度是否滿足設計要求。同步認真做好混凝土試塊，做好標記，并按要求養護送檢。

3 控制要點

3．1 泥漿控制

為了將孔底的粗顆粒及時清除和確保泥漿對孔壁的撐護作用，在成孔過程中，泥漿的比重不能低于1.2～1.3。

3．2 鋼筋籠制作及安放控制

(1)鋼材進場按批次報審，每批應有合格證，經監理代表簽字認可后，送檢測中心作機械性能測試與焊接性能測試，合格后方可使用。

(2)鋼筋籠制采用點焊成型，在同一截面內主筋接頭不得多于主筋總根數的50%，相鄰兩個接頭錯開高度不得小于35d(鋼筋直徑)且不小于70cm。

(3)鋼筋籠制作順直牢固，焊接應符合規范規定(主筋間距偏差≤±10mm，箍筋間距或螺旋螺距≤±20mm，鋼筋籠直徑≤±10mm，鋼筋籠長度≤±50mm)。Ⅰ級鋼用J422焊條，Ⅱ、Ⅲ級鋼用J506焊條，采用直流電焊機焊接，鋼筋采用單面搭接焊，搭接長度為10d(鋼筋直徑)。

(4)鋼筋籠焊接應規范，不同焊接面或焊接點應調整相應電流，避免咬筋或焊接不牢靠;經監理驗收合格的鋼筋籠單獨標識堆放，未經過驗收的鋼筋籠不得使用。

3．3 水下混凝土灌注控制:

(1)灌注砼必須在清孔停止后30分鐘內進行，澆灌混凝土前，導管底端離孔底距離宜為0.3～0.5m，料斗口采用隔水球阻隔泥漿。初灌砼量必須保證剪球后導管底端能埋入混凝土中2m，所以料斗中第一次儲料應在2m3以上，剪球后利用砼沖力將管底泥漿及部分沉渣沖離孔底，隨后連續澆灌混凝土。

(2)澆灌混凝土時，要嚴格防止塞管、脫節現象發生。拆導管時應注意每次拆管后導管在混凝土中的埋深不得小于2.0m(埋管深度一般為2～6m)。澆灌過程中應由專人用測繩測量混凝土面上升高度及導管長度，以防導管拔離混凝土面而造成斷樁。混凝土應按設計要求超灌至設計樁頂標高以上1.0m，以保證樁頂混凝土質量達到設計要求。混凝土充盈系數控制在1.08～1.20之間。

(3)混凝土澆灌時間一般不超過4小時，應滿足不超過初盤混凝土的初凝時間。

(4)灌注混凝土時不定時測混凝土坍落度試驗并按要求留置試塊，每一根樁混凝土試塊留樣不少于2組。

4 施工中存在的問題及預防措施

本工程前期施工中由于局地土層存在縮徑現象且泥漿護壁泥皮較厚，造成部分樁出現樁身砼充盈系數小于1.0，為了保證樁基施工質量結合本工程實際施工情況，制定并采取了相應的施工技術措施及控制要點。由于該工程地質情況較為特殊，為了保證正常造漿鉆進并減少泥漿護壁泥皮厚度，經過反復研究實驗決定在加大樁錘直徑的前提下使用羧甲基纖維素鈉(CMC－NA)來改善泥漿性能指標。具體控制要點如下：

4．1 成孔控制

(1)樁錘直徑按Φ1050～Φ1060加工制作。

(2)泥漿池設置：沉渣池與循環池分開設置，沉淀池大小以滿足沉渣要求為宜，沉淀池中的沉渣應及時清理。

(3)不同土層鉆進控制要求：

①淤泥、粉質粘土層鉆進要求：

a．控制鉆進速度，鉆進過程反復提拉樁錘。

b．視施工情況加適量碎石改善護壁結構。

②砂層鉆進要求：

a．加紅土造漿，加大泥漿粘度，可添加適量的羧甲基纖維素鈉改善泥漿性能。

b．勤掏渣。

③卵石層鉆進要求：

a．加紅土置換泥漿。

b，控制鉆進速度，鉆進過程反復提拉樁錘。

c．添加適量羧甲基纖維素鈉改善泥漿性能。

④強風化花崗巖層鉆進要求：

a．加紅土造漿換漿，可適量添加羧甲基纖維素鈉提高泥漿性能。

b．進入中風化巖面后或臨近終孔前5個小時內開始陸續添加羧甲基纖維素鈉(CMC－NA)，按每小時分6次添加，每次用量為1Kg，共添加30Kg。配比：CMC/水=1/40(下同)

(4)第一次清孔：終孔后進行第一次清孔，時間約為1小時，分6次添加羧甲基纖維素鈉，每次用量為1Kg，共添加6Kg。

4．2 鋼筋籠制安

(1)鋼筋籠焊接至少由兩名持證的電焊工對稱施焊，盡量縮短安裝時間。

(2)鋼筋籠入孔時應盡量保持垂直入孔，避免碰撞孔壁。

4．3 安裝導管，二次清孔

(1)拼裝導管前應檢查導管的氣密性，防止灌砼過程漏漿。

(2)導管拼裝完畢后先采用正循環工藝清孔，清孔過程陸續添加羧甲基纖維素鈉，并及時清理沉淀后的巖渣。

(3)清孔過程跟蹤監測泥漿性能指標。灌注水下砼前泥漿性能指標應接近規范規定值，孔底沉渣厚度必須滿足設計要求(不大于40mm)。若沉渣厚度無法滿足設計要求的，可改用氣舉反循環工藝清孔，但清孔時間不宜太長，以20－30分鐘為宜。

(4)二次清孔時間約為2.5個小時，2.5個小時內每小時分6次添加羧甲基纖維素鈉，每次用量為1Kg，共添加15Kg。

上述預防措施及控制要點制定并嚴格遵照執行后，徹底解決了后續的工程樁施工中樁孔縮徑及樁身砼充盈系數偏小的狀況，最后工程樁檢測結果均滿足設計要求。

5 總結

沖孔灌注樁是一項傳統灌注樁施工工藝，但施工難度大。由于地質條件復雜多變，施工中常遇到各種施工質量問題，施工過程中我們要細心克服所遇到的難題，保證施工質量，為我國建筑事業的發展奠定基礎。

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［2］王日鳴．沖孔灌注樁的質量控制［J］．沿海企業與科技，2010(07)．

［3］韋鳳儒．沖孔灌注樁施工質量的控制分析［J］．現代商貿工業，2010(21)．

［4］于大舉，楊和禮．淺析沖孔灌注樁施工質量控制常見問題的分析及處理［J］．中華建設，2010(05)．