淺談塊石回填區的沖擊成孔灌注樁的施工技術與質量控制

凡志均

（重慶中環建設有限公司 重慶渝北　401120）

淺談塊石回填區的沖擊成孔灌注樁的施工技術與質量控制

凡志均

（重慶中環建設有限公司 重慶渝北401120）

隨著社會經濟和建筑行業的迅猛發展，鋼筋混凝土灌注樁在建筑設計與施工中占有非常重要的地位。本文通過沖擊成孔灌注樁的前期準備、沖擊成孔、鋼筋籠安放、混凝土灌注等施工過程講述了沖擊成孔灌注樁的施工技術與質量控制措施。

塊石回填；沖擊成孔；灌注樁；質量控制

1　引言

在社會經濟與社會環境可持續發展的前提下，集約用地、綠色經濟與規模效應在經濟發展中將起著非常重要的作用；在工業生產的投資與建設中，集約用地、綠色經濟與規模效應在一定程度上體現在土地的合理利用上；即在滿足工業生產的工藝條件、技術先進、經濟合理的前提下，合理利用山地與地形、緊湊布置，減少占用耕地，減少土石方開挖、回填與棄土。而為滿足結構物的承載力要求，基礎因承受荷載較大常采用鋼筋混凝土灌注樁。在具備喀斯特地貌的區域進行工業建筑施工時，其地質條件往往是一邊為灰巖挖方區，一邊為灰巖塊石高回填區；對于這類回填區域，一般將埋深較大的中風化巖層作為持力層，由于巖層中溶洞和裂隙較多，一般設計要求樁基必須穿過溶洞且要保證樁底5m以下以及3D（樁徑）再無溶洞且需入巖不少于2D（端承樁）。由于采用普通成孔工藝（如正反循環鉆機）無法正常成孔、進入巖層和穿越溶洞，因此沖擊成孔灌注樁就成為了很好的選擇。本文通過沖擊成孔灌注樁的前期準備、沖擊成孔、鋼筋籠安放、混凝土的灌注等施工全過程講述了沖擊成孔灌注樁的質量控制。

2　地質特點與樁機的選型

2.1灰巖塊石高回填區的地質特點

灰巖塊石高回填區存在以下地質特點：

（1）喀斯特地貌區域的主要地層一般有：第四系人工堆積的素填土層，第四系坡積、殘積的粘土層、三疊系下統嘉陵江組的灰巖；而且前兩者的厚度較薄。因此該區域在場地平整時，挖方區的地層以灰巖為主，回填區的填料也以灰巖塊石為主。

（2）一般來說，在場地平整時，建設方與施工方為了節約工期與成本，往往以爆破施工為主；而爆破作業產生的回填料粒徑較大，回填時各塊石間往往存在較大的空隙，回填的密實度難以保證；在樁徑范圍內及其周邊，各塊石存在較多的交叉。

（3）根據地質資料，灰巖的抗壓強度高；樁基沖擊成孔時，產生的沖擊力傳播較遠。

2.2樁機的選型

樁機工作性能的好壞直接影響成孔的質量和進度，選型時盡量選擇機械化程度高的沖擊樁機，在塊石高回填區，選擇合適的鉆頭重量一般按沖孔直徑每100mm取600～650kg為宜，以實現對硬質灰巖的快速破碎作用；同時，應配備與之相適應揚程與流量的泥漿泵，作為成孔過程中的石渣外排。

3　施工要點與質量控制措施

3.1施工準備

（1）樁基定位

采用全站儀按照極坐標法定出樁基平面中心點，并及時埋設十字護樁；護樁用于埋設護筒、校核沖孔軸線，要求埋設穩固，其四周嚴禁堆放東西，嚴禁破壞。由于沖擊成孔是利用沖擊式鉆機中的沖擊鉆頭上下往復沖擊成孔，沖擊力對周圍土體影響較大，因此，護樁應遠離沖擊成孔干擾區域。

測量放線前，儀器須經過有資質的計量檢測單位檢校，并取得合格證；在實施前，應根據測量規范和現場情況布置測量基準控制點，然后進行控制測量，并將成果報關相關部門經審核批準。樁基定位應做到專人定位專人復核層層把關，同時應注意天氣環境，保護好儀器設備。

（2）場地準備

設備進場前，應進行“三通一平”。樁位確定后，應根據樁位情況及設備數量，合理布置泥漿池、沉淀池，循環槽和廢漿池的位置與容量。

（3）埋設護筒

護筒一般采用4～8mm厚的鋼板生成，內徑比樁基直徑大于20cm，高度約1.5m，頂部用角鋼加固，并安裝有2～4個提升環和留1～2個溢漿口。埋設深度不得小于1.0m。埋設護筒時，護筒中心線應對正測定的樁位中心，偏差不得大于20mm，并應嚴格保持垂直。由于塊石高回填區，沖擊成孔時，極易坍孔，因此還需用4支3～4m長的φ48mm鋼管焊接成井字形，將護筒架立于不易坍塌的樁口附近。護筒固定就位后，其外側用粘土對稱、分層回填夯實。

（4）沖擊鉆機的安裝與調平。設備安裝時，須將鉆機底盤安裝水平，鉆架的天車滑輪前緣、沖擊鉆頭中心和樁位中心在同一鉛垂線上。由于沖擊式鉆機在塊石高回填區沖擊成孔時，沖擊力對周圍土體影響較大。因此，沖擊式鉆機的底盤需用3支4～5m長φ200mm的鋼管及枕木墊支，減少鉆機沖擊成孔時，對鉆機底盤位移影響，以保證樁基成孔中心位移在規范允許偏差范圍內。

3.2成孔

（1）施工時，先低錘密擊，錘高約0.4～0.6m，及時加粘土與小塊石泥漿護壁，使孔壁擠壓密實。孔深在護筒下3～4m后，加快沖擊速度與沖程，將鉆頭提高至成孔面1.5～2.0m，轉入正常連續沖擊。

（2）成孔時，應隨時測定、控制泥漿濃度。泥漿濃度小，容易造成孔壁坍塌和漏漿；泥漿濃度大，容易出現埋鉆現象。成孔時，利用泥漿泵將泥漿池內濃度較小的泥漿通過正循環泵入孔內，及時將孔內殘渣排出孔外，以免孔內殘渣太多，影響成孔進程。

（3）在施工過程中，每沖擊1～2m要檢查一次成孔的垂直度，并應利用護樁隨時測定樁位中心；如果超出規范與設計要求，應及時調整。

（4）根據地質資料與沖擊成孔的進度，判斷成孔是否進入基巖。在塊石回填區，正常的成孔一般每小時進尺0.4～0.5m，而遇基巖成孔時一般每小時進尺0.2～0.3m。入巖后用測繩下掛0.5kg重鐵砣測量檢查孔深藏不露，做好施工隱蔽記錄。

3.3清孔

樁孔終孔后，采用正循環方式進行清孔。清孔過程中，一邊利用低濃度的泥漿進行正循環排出殘渣；一邊利用鉆頭低錘密擊底部的殘渣，將錘碎以便于隨泥漿循環時排出。第一次清孔時間一般需要2～3h，泥漿比重降至1.25左右，底部的殘渣厚度小于5cm。在鋼筋籠下放完成和導管安裝完畢后，進行第二次清孔，清孔時間0.5～1.0h后，在孔底的沉渣小于5cm后，及時灌注混凝土。灌注混凝土時泥漿比重一般在1.2左右。

3.4安裝鋼筋籠

首先對進場原材料查驗合格證明，并進行現場抽樣檢測，符合要求方可使用；然后按照設計要求進行下料制作，綁扎時注意鋼筋籠的方向及吊裝要求；鋼筋籠過長時可分段綁扎，吊裝時焊接連接。鋼筋籠就近綁扎成型后，采用吊車進行起吊安裝；起吊時，一般加設起吊扁擔梁，吊點須焊接牢固，設置合理；入孔時要保持垂直，對準孔位，緩慢下放，直到設計位置；當鋼筋籠到位，及時校正準確后，與護筒臨時鎖固，以防止混凝土灌注時鋼筋籠移位與上浮。

在吊放過程中，若遇阻礙時應停止下放，查明原因后及時處理；嚴禁扭曲鋼筋籠，更不能損毀鋼筋籠骨架，嚴禁高起猛落，強行下壓。

3.5混凝土灌注

沖擊成孔樁，應采用水下混凝土施工工藝，即利用密封式導管灌注混凝土。為確保混凝土強度與灌注質量，應合理設計混凝土配合比，即每立方米的水泥用量不少于370kg，含砂率40～45%，水灰比不大于0.5，坍落度16～20cm。混凝土配制前，根據攪拌設備的容量、原材料的含水量等，將混凝土設計配合比換算為施工配合比。

混凝土灌注前，應再次檢查孔底沉渣厚度，滿足設計、規范要求后，開始灌注樁基混凝土。初始灌注時，導管底部至孔底應有25～40cm的距離；首批混凝土量須保證導管底口埋入混凝土面1.2m以上；首批混凝土澆筑正常后，要連續澆筑，嚴禁中途停工。導管隨混凝土面上升，逐節提升、拆卸。導管提升時，應保持位置居中豎直，以防導管偏移，導管的法蘭盤被鋼筋籠卡住，使導管提不起來造成混凝土灌注中斷。拆卸長度滿足混凝土面埋導管2m左右，且不得大于6m。灌注過程中，經常用測錘測量混凝土的上升高度，整樁的澆筑時間控制在第一盤混凝土初凝時間內；為保證設計要求的樁頂質量，實際澆筑高度應大于設計樁頂標高0.8～1.0m。灌注結束前撥管要慢，防止混凝土表面軟弱部分擠入導管之下形成“泥心”。

3.6常遇問題與處理方法

根據前面的地質特點分析以及現場施工實際情況，該區域的樁基在沖擊成孔時主要產生的以下現象：

（1）坍孔與擴孔；

（2）漏漿；

（3）偏斜與移位；

（4）卡鉆和埋鉆；

（5）梅花孔；

（6）掉鉆落物；

（7）糊鉆。

其中第（1）、（2）、（3）項主要是由于地質特點及沖擊成孔時的過大沖擊力產生；后面4類，主要是因為人為操作不規范引起。針對不同現象，需采取不同的措施。

（1）坍孔與擴孔的預防與處理措施

標明塌孔位置，將粘土和小塊石混合物回填至塌孔位置以上1～2m，待加填物沉積實心密實后再重新沖孔；根據地層地質情況，適當調整泥漿濃度，在清孔或漏漿時，應及時補充泥漿，保持漿面在護筒范圍以內；為防止串孔，鉆樁順序可采用間隔（間隔距離不小于4倍樁徑）布置進行，可先1樁成孔灌注完混凝土后，再進行另1樁成孔；成孔后應及時下鋼筋籠和灌注混凝土；下鋼筋籠時應保持順直，不撞擊孔壁。

（2）漏漿的預防與處理措施

在塊石高回填區，應將泥漿濃度加大（不影響鉆頭正常活動及成孔時產生的石渣正常看出為宜）；出現漏漿，應及時向孔內補充濃度較大的泥漿，維持孔內水位高度，保持孔壁穩定；若補漿不能滿足要求，應立即向孔內填入摻加10～20%粒徑為5～40mm碎石的優質粘土，直到泥漿不漏為止，然后再用鉆頭小沖程下沖，將粘土擠入裂隙或孔洞中，堵塞滲漏通道；若前面幾種方式均不能解決漏漿問題，可灌注摻加速凝劑或早強劑的C15混凝土，在12h后，再重新成孔。

（3）偏斜與移位的預防與處理措施

選擇機型時，宜選擇鋼絲繩牽引方式，利用鉆頭的重力與下降的沖擊力成孔；孔深在護筒下3～4m以上，應小沖程作業；成孔時，鉆頭應不斷轉動，鉆頭的各部位應與孔底循環接觸；應經常檢查鉆頭的高強牙齒，保持其作業時與孔底均勻接觸；加大鉆機底盤與地面的接觸面積；經常檢查成孔過程中的樁中心，發生移位時，及時糾正；若因坍孔等原因導致移位超過設計、規范時，應利用摻有碎石、塊石的粘土回填密實，再重新成孔。

（4）埋鉆、卡鉆、梅花孔、掉鉆落物的預防與處理措施

經常檢查轉向裝置是否靈活；經常檢查鋼絲繩等的完整性；小沖程與大沖程交替作業；交替修整孔形；適當提高與保持泥漿濃度；發現有漏漿現象時，應及時處理，并減小鉆頭的沖程；成孔時，鉆頭應不斷轉動，鉆頭的各部位應與孔底循環接觸；使鉆頭向下活動，脫離卡點，使鉆頭上下活動，讓石塊落下及時修補鉆頭；若孔徑局部變小，可在孔徑變小處反復沖刮孔壁，以增大孔徑；用打撈鉤或打撈活塞助提；采用沖抓錐套孔后將鉆頭抓起。

（5）糊鉆的預防與處理措施

根據成孔時，鉆頭的進出情況，調整與控制泥漿濃度。

4　結語

沖擊成孔灌注樁在塊石回填區，也具備較好的適應性；通要做好沖擊成孔灌注樁的質量控制，預防為主的控制方針，認真做好各項事前預控與過程控制，及時發現和處理作業過程產生各類現象；選擇適宜的施工機械設備，認真做好技術交底，嚴格控制施工過程中各項工序質量，事后做好成品保護工作。

[1]《建筑地基基礎施工質量驗收規范》（GB50202-2002）[S].北京：中國計劃出版社，2002.

[2]《混凝土結構工程施工質量驗收規范》（GB50204-2002）[S].北京：中國建筑工業出版社，2010.

[3]《建筑樁基技術規程》（JGJ94-2008）[S].北京：中國建筑工業出版社，2008.

[4]朱建中，宋家武.沖擊成孔灌注樁施工及質量控制.重慶建筑，2012，7.

[5]石瑞先.沖擊成孔灌注樁施工技術.研究探索（增刊），2010，1.

TU753.3

A

1673-0038（2015）20-0070-03

2015-4-26

凡志均（1978-），男，工程師，碩士，主要從事項目工程施工管理工作。