沖孔灌注樁施工技術及處理措施的探討

魯占軍

（中國二十冶集團有限公司城市建設公司，上海 201900）

1 工程概況

本文以安福縣改造安置建設項目為例，該工程位于安福縣環城北路以南，瀘水河大道以北。項目總用地面積55 036.58 m2，總建筑面積約70 000 m2。主要結構為框架、剪力墻結構，其中的兩棟高層住宅樓（11F、18F）配套地下停車場，其基礎設計為沖孔灌注樁基礎，共計90根（包括2根試樁），實際施工總樁數89根，其中255#樁變更為墩基礎。共有8根樁徑800 mm工程樁，39根樁徑1200 mm工程樁，40根樁徑1300 mm工程樁；試樁中，SZ1樁徑1200 mm，SZ2樁徑1300 mm。

2 地質條件情況

根據場地現場調查，擬建場地地貌類型屬崗埠地貌區，現大部已被挖填整平，場地及周邊總體平坦開闊，未發現有滑坡、崩塌、泥石流、沉降開裂、地下采空區及巖溶地面塌陷區等不良地質現象。擬建場地地面標高81.88~95.86 m，相對高差13.98 m，總體北高南低，總體坡度2°~3°。擬建場地設計整平標高82.5~90.0 m，設計從北到南由低到高分級整平。

擬建場地基底為碳酸鹽巖類，本次勘查中局部（ZK34、ZK35、ZK49、ZK61、ZK64、ZK65孔）揭露有溶洞，存在巖溶不良地質作用，ZK35、ZK64鉆孔單孔分布2個溶洞，其余鉆孔揭露溶洞均呈單個分布，鉆孔遇洞率為6.5%，線巖溶率為0.11%，場地范圍內巖溶發育等級為中等發育。本次勘查揭露溶洞為全充填型溶洞，充填物以可塑狀粉質黏土為主。該區溶洞位于中風化石灰巖中，且平面及深度分布無規律，在建筑樁端穩定性方面存在一定隱患，故在樁基施工時，應穿透溶洞，進入完整巖層中。在本工程內的溶洞按以下標準分類：①按溶洞

的大小可以分為小溶洞（洞高＜2.5 m）和大溶洞（洞高≥2.5 m）。②按溶洞是否漏水可以分為全漏水溶洞（與其他溶洞相連）、半漏水溶洞和不漏水溶洞。③按溶洞垂向數量可以分為單個溶洞和多個溶洞。無分

布規律的溶洞及巖層中可能分布的臨空對于建筑樁

端穩定性來說存在一定隱患，應考慮采取相應措施

避免溶洞給樁基帶來的不利影響，樁基施工前進行“一樁一孔”施工勘察，在樁基施工時，應穿透溶洞，并進入完整的中風化石灰巖中，確保工程安全。

3 沖孔灌注樁施工技術要點分析

3.1 測量定位

樁位的測放是通過實時動態測量（real time kineˉ matic,RTK）技術進行的，在樁位的中心插入一根鋼筋，周圍各打一根控制樁對樁位中心進行控制，控制樁用砂漿進行固定，復核確定合格后，才可以進入下道工序。

3.2 埋設護筒

護筒選用4～8 mm厚的鋼板進行加工，高度1.5 m，內徑D（樁徑）＋20 cm，護筒上部需要開1～2個溢漿孔；樁位中心校核后，用黏土在護筒周圍分層進行回填夯實，護筒埋設的深度為1.2～1.5 m。

3.3 沖孔施工

埋設護筒后，樁機就位，沖擊錘中心對準護筒的中心，偏差必須小于±20 mm。剛開始進行作業的時候要低錘密擊，錘高0.4～0.6 m，加片石要及時，采用砂礫或黏土泥漿護壁，使孔壁進行擠壓后才能夠密實，孔深達到護筒底端下3～4 m后，可以加快速度，可以把沖擊錘提高到2～3.5 m，轉入正常沖擊，具體可參照《建筑樁基技術規范》。沖孔的過程中必須把孔內的殘渣及時排出，每當沖擊達到1～2 m，就要進行一次排渣，同時必須定時進行補漿，直至達到標準的設計深度。每當沖擊達到1～2 m，需要檢查成孔的垂直度，若產生了斜孔、塌孔，或者護筒的周圍出現冒漿，必須停機，進行有針對性的解決后，才能重新進行施工。當在黏土中進行鉆進時，需要運用原土造漿；當在比較厚的砂層中進行鉆進時，需要在孔中投入膨潤土或黏土進行造漿，也可以通過添加碳酸鈉等分散劑來提高泥漿的性能，分散劑的摻量大約為加水量的0.5%[1]。

3.4 沖擊成孔

沖孔灌注樁的樁位軸線偏差應不大于50 mm，在鋼絲繩與樁錘連接處設置自轉向裝置，以此來解決粉質黏土層與砂質黏土層容易發生的梅花孔及粘鉆等施工問題。在樁孔邊上堆放一定數量的黏性土和片石，為偏孔處理做好準備。剛開始沖擊成孔時應采用0.4～0.6 m的小沖程進行低錘密擊，泥漿比重為1.3～1.4。當沖擊至鋼護筒以下2 m時即可將沖程調整至2 m繼續沖擊。沖擊至粉質黏土層時，為了減少粘鉆現象，可以投入適量的片石，沖程根據需求調整1～2 m，泥漿比重調整為1.3～1.4。沖擊至細砂層時，投入制備的優質泥漿，將泥漿比重調整為1.4～1.5，降低沖程至0.5～0.8 m，在沖擊過程中應不斷掃孔，避免出現縮頸現象。沖擊至卵石層時，由于卵石層對樁錘的磨損較為厲害，需要在樁錘底部加焊合金鋼牙，泥漿比重調整為1.3，提高沖程至2～3 m。當鋼絲繩出現往一側劇烈晃動時，應將黏性土和片石投入孔內至偏孔處0.5 m，接著低錘密擊后再提高沖程進行成孔[2]。

3.5 鋼筋籠制作安裝

鋼筋籠的現場制作要在第一次清孔結束后進行，運用吊車吊放鋼筋骨架。鋼筋籠的焊接需要在井口分段進行，焊接的長度為10d。主筋與螺旋箍筋之間采用點焊形式進行固定，主筋接頭在同一水平面上應錯開50%以上，錯開距離應≥500 mm且＞35d。鋼筋籠的制作必須按照圖紙進行設計，在鋼筋籠的外側設置合理的混凝土墊塊保護層，保護層厚度為70 mm，其豎向間距為2 m，頂端需要設置吊環及吊筋[3]。

在運輸鋼筋籠以及實際吊裝時，要預防其發生變形。在安放鋼筋籠的過程中必須對準孔位，不可以強行插入，也不可以碰撞孔壁，就位后必須及時固定。鋼筋籠的安裝需要用起重機或小型的吊運機具吊裝就位，具體操作流程可參照《建筑樁基技術規范》[4]。對于直徑以及長度較大的鋼筋籠，可分節制作并安裝，且在每節主筋內側，每隔2 m設一道直徑18 mm的加強箍，每個加強箍之間設一個井字加強支撐。鋼筋的吊裝與孔口焊接作業環節，要遵循逐節吊裝的要求，為保障鋼筋籠制作質量，需結合各個環節的焊接施工要求，選取恰當的焊接工藝，保障每個焊接節點的處理效果。預防在混凝土灌注中鋼筋籠出現浮籠或掉籠。同時，在安裝結束后，必須由建設單位和監理單位對安裝作業進行驗收，驗收合格后才能灌注水下混凝土。

3.6 安放導管

導管使用壁厚為5 mm，直徑為250 mm的無縫鋼管，同時需要提前做好水密承壓的試驗，保證其水壓要高于孔內水壓的1.3倍，導管下放的環節，需從澆灌架上的卷揚把導管吊到孔內，下放過程中應將導管底口與孔底的距離保持在500 mm左右。導管接頭需要用法蘭或者是雙螺紋方扣進行快速接頭[5]。

3.7 清孔

本工程運用正循環的工藝進行清孔，一次清孔需要用到橡膠管。一次清孔要降低泥漿的濃度，預防二次清孔時，因有過厚的沉淤而難以清理，確保鋼筋籠下放作業的順利進行。二次清孔是需要在導管下放后，運用導管進行，二次清孔時的泥漿比重需要控制在1.15～1.2，含砂率≤8%，黏度≤28 s，孔底的沉渣厚度≤50 mm。清孔過程中，補給的泥漿量要足夠多，同時，要保持孔內的漿液面具有穩定性，且高度達到標準。清孔結束后，需要在30 min內完成混凝土灌注[6]。

3.8 水下混凝土灌注施工

水下混凝土灌注屬于成樁過程的重要工藝，施工作業的人員必須從思想上高度重視，在進行灌注前要做好準備工作。本工程運用商品混凝土，混凝土強度等級為水下C30，通過混凝土攪拌運輸車進行運輸，運到現場后再進行導管水下混凝土灌注。混凝土必須具有良好的和易性，坍落度需要控制在18～22 cm[7]。混凝土充盈系數要大于1.0，水泥用量不能少于360 kg/m3，含砂率要控制在40%～45%，并且要運用中粗砂，粗骨料的最大粒徑小于40 mm，進行二級配，混凝土初凝時間應小于3～4 h。

料斗混凝土灌注量必須計算準確，確保導管埋入混凝土中時大于0.8～1.2 m。灌注混凝土前，在料斗內灌入1:1.5的水泥砂漿，高度約0.2 m。灌注混凝土的上升速度要低于2 m/h，確保導管埋入混凝土中控制在1.5～6 m，每根樁的灌注時間要按照標準要求進行，灌注量10～20 m3不得超過2 h，混凝土澆筑過程中不可以中斷，且澆筑所用的時間需要控制在4～6 h，以確保混凝土的均勻性，間歇時間必須控制在15 min內，任何情況下都不得超過30 min。最后一次灌注混凝土量，需要高出樁頂設計的標高0.5～0.6 m，有利于新老混凝土結合并確保混凝土質量，具體數據可參照《建筑樁基技術規范》[8]。

3.9 質量檢驗

可在新的鋼筋籠中，可提前埋設導線以及超聲檢測元件。在灌注樁施工作業結束后，需要運用地面檢測系統對混凝土樁身的完整度進行檢驗，檢測是否存在空隙以及裂縫。根據對抗震設計具體要求，鋼筋籠需要控制在一定的長度[9]。運用磁測井法可以對鋼筋籠長度及主筋變化數量進行測量，判斷是否出現斷樁現象，具體數據可參照《建筑地基基礎工程施工質量驗收規范》。

4 常見問題處理措施分析

4.1 坍孔

若沖孔中存在透水層，當沖擊到溶洞后，會突然產生漏漿，使水頭的高度急劇下降，透水層失穩固性，產生漏斗狀坍孔。預防坍孔的方法有：①運用沖擊鉆進行沖孔作業時，可以把鋼護筒安裝在亞黏土層上，然后再繼續進行沖擊。②必須及時對漏漿部位進行補水[10]。處理坍孔的具體方法：采用長鋼護筒跟進或立即將樁錘提起，并拋填小石塊、黏土塊、水泥和鋸木屑混合物放置在塌孔位置以上1～2 m處，反復沖擊，待其沉積后重新沖擊造壁，并向孔內補漿、補水，保持孔內水頭。通過這種方法可以順利處理了坍孔問題。

4.2 卡鉆

卡鉆的原因以及處理方法：①所用樁錘偏心過大或掉齒，樁施工現場地質巖層走向的坡度很大，或孔底土質不均，巖石強度不一時可能會造成卡鉆，必須對沖擊鉆進行補刃。②打圓孔的時候最好選用四刃或五刃鉆頭，可以有效防止卡鉆。③若是十字孔有落石或探頭石把鉆頭卡住，或者鉆頭被卡在溶洞內無法提動，可以選用“一”字形或半月形的小鉆頭，沿孔壁對障礙物進行沖擊，將障礙物擠走或擊碎，將鉆頭提出[11]。

4.3 斜孔

當樁機調整不科學、持力層巖面角度過高會導致錘頭不穩定，進而造成斜孔。要想處理斜孔問題就要運用片石進行回填，調整孔的角度，若調整3次以上還沒有調正，就要及時上報監理及業主單位，經過允許后可以灌注水下混凝土，待達到一定強度后，再通過小沖程打緊錘進行反復沖擊，直到被調正過來。若沖程過大，也會造成斜孔，需要控制沖程在2～4m最為適宜[12]。

5 結語

在當前的建筑工程中，沖孔灌注樁技術運用范圍比較廣泛，具有十分突出的技術優勢。本文對該技術的實踐運用情況進行了剖析，然而，在施工實踐中，應當提前制訂好管理計劃，如此才能提升施工質量，推動建筑行業的長效、穩健發展。