會展中心建設中應用的沖孔灌注樁施工技術分析

徐麗鵬（中國聯合工程有限公司浙江信安工程咨詢有限公司，浙江 杭州 310052）

會展中心主要承擔著商貿交流、展覽的作用，以展覽會館為中心，同時兼具住宿、餐飲等功能，為了保證展品展示效果，會展中心具有超大規模、結構跨度大等特點，這就對工程基礎施工提出了更高的要求。沖孔灌注樁施工技術能夠適應各種復雜的地質條件，主要借助機械設備施工，難度小、成本低，能夠有效提升地基的承載力，保證結構穩定，因此在會展中心建設中較為常見，施工方應當加強對該技術的研究，掌握施工要點，為工程整體安全打好基礎。

1 沖擊灌注樁法技術概述

在沖孔灌注樁的施工中，卷揚機是必不可少的設備，在具體施工中，將沖擊錘懸掛到一定的高度，然后讓它自由落下。在沖擊的時候，將重力轉化為動能，沖擊會將巖層擊碎，形成一個孔洞，而在破碎的同時，還會產生大量的碎石，通過孔洞挖出，或者直接懸浮在淤泥上。當一次沖擊作業達到施工要求后，由于在工地上設置了一個鋼絲導向器，這個導向器會對沖頭造成一定的影響，導致沖頭在這個設備的作用下發生明顯的旋轉，從而形成一個圓形截面。綜上所述，由于鉆孔灌注樁的體積比較小，設備投資少，現場采用的設備比較簡單，各項工作性能比較穩定，綜合經濟效益顯著。

2 案例分析

2.1 工程概況

根據實測結果，擬建設地塊的初始地貌為丘陵平坡，地勢起伏大，場地平整后的地勢較為平坦，已有挖方區和回填區。通過實地踏勘、調研，結合周圍工程和類似工程的經驗，提出了根據持力層深度不同，采用自然地基淺基礎、墩基礎和樁基基礎。其中，樁基礎是以嵌巖樁為基礎，采用泥漿護壁沖擊鉆孔灌注樁。

2.2 樁基施工中的重點和難點問題

2.2.1 鉆孔灌注樁垂直度的控制

為保證工程質量，該項目對樁身的垂直度要求很高，如果因地質原因或施工管理不當造成塌孔、樁孔偏斜等問題，處理難度較大，容易造成樁身質量問題以及安全風險。

2.2.2 水下灌漿施工的質量控制

通過多年的施工實踐，對鉆孔灌注樁的澆筑過程采取了水下混凝土施工方法，為保證施工質量，應當通過各種措施提升混凝土的工作性能以達到灌漿的要求，而在狹窄的空間中，超長的混凝土導管施工是質量控制重點。

2.2.3 長護筒樁基的施工

現場勘察后，發現該場地的地表均為普通素土填筑，且結構較為疏松。為了防止出現坍塌和其他事故，在樁基施工中，建議在樁基中使用長護套管穿越這一層的土體，而在樁基工程中，長護套管的施工是難度較高的施工作業方式。

2.3 施工工藝過程與施工控制要點

2.3.1 施工組織與部署準備

首先，按計劃所提供的工程定位基準和水準標點，對鉆孔灌注樁進行測量定位、高程測量，然后提交有關部門進行復驗；其次，本工程施工場地的臨時生產設施和道路均具備使用的條件，所有機械設備均已準備完畢，符合施工要求；最后，在鉆孔灌注樁施工之前，應先進行鉆孔試驗，每次鉆孔不得少于2個。要持續跟蹤監測試成孔，必須對成孔的試驗結果所產生的各類技術參數進行分析，這些參數包含孔徑、孔深、垂直水平、沉渣水平以及各個深度的泥漿比重、含砂率等，只有獲得完備的技術參數指標之后才能夠對施工設備、施工工藝、施工技術所需要的條件進行檢驗。

2.3.2 建筑施工工藝過程

（1）樁位放樣

①根據業主提供的標高、測量控制網和施工圖紙，利用全站儀測量樁位；②在樁位處打一根300mm 厚的木樁或鋼筋樁，在樁上標出樁位中心，用“十字樁”做標志，并做好防護工作；③對測量結果進行多次檢驗后才能夠提交監理方開展復查，確認無誤簽字確認后，才能開展施工。

（2）埋置保護管

①護筒采用4mm～8mm鋼板焊接成一體的鋼護筒，其內徑應大于鉆頭直徑100mm 以上；②為避免在鉆孔過程中出現塌孔問題，需要在規定范圍內加長護管，并在護管上設置2 個溢水口，護套安裝時，管的中心與樁心相一致，誤差不能超過20mm；③應嚴格保證套管垂直偏差不超過1%，且套管頂部應高于地面不低于300mm的距離；④在護筒定位到位后，在周圍進行合理的充填，以保證護筒在鉆井期間的穩定性。

（3）鉆孔安裝和鉆孔

①為了保證鉆機的穩定性以及垂直水平等，需要鉛錘吊對位，水平尺操平，鉆機地基穩定。鉆頭應在護管的中心位置，誤差不超過20mm，鉆機到位后，要復測鉆孔，確認合格后方可施工；②鉆孔時，首先將泥漿注入孔內或直接注入水，然后注入黏土，利用沖頭以小沖程進行多次沖刷。在鉆孔和鉆井全過程中，井底水位要高于地下水1.5m～2.0m，防止溢出，完成挖碴作業后要及時補充水分；③在護筒底部2m～4m處，通常情況下較為疏松，使用濃泥漿進行高頻小沖程的沖刷，以促進護筒底部形成“硬殼”，防止護筒底部滲漏；④在沖擊鉆孔時，如果遇到坡度較大的巖面，就用黏土和小塊的碎石進行沖撞，在沖撞的時候，一邊擠壓巖壁，一邊切割斜面，直到整個洞口都進入了巖層，才能繼續進行鉆孔；⑤樁機沖孔時要經過兩個驗收，即遇巖深度驗收和入巖深度驗收，并依據現場沖孔作業數據和現場沖孔數據進行對比，判斷巖樣是否一致。

（4）通氣孔

①孔內泥漿清孔以確保孔內泥漿的各項性能指標：黏度在27s以內，比重在1.35kg/L以下，砂粒含量在9%以下，孔底部的沉淀物不大于110mm；②較為常見的清孔方法有掏渣、抽漿和換漿法。利用吊錘法測定清孔后的渣層厚度，首先用起重錘將其吊到孔底，輕觸沉渣表面，并記錄其深度，再用繩索搖動，將鉆孔底部的泥沙震碎，使之液化，直到巖石表面，再次測量深度。通過兩次測井深度之差為沉渣層厚度；③需要明確的是二次清孔停止泵后，不宜馬上進行沉淀厚度的檢測，應以停泵5min后的數據為準。

（5）制作鋼筋籠

①鋼筋籠按照設計要求在加工平臺上加工而成，鋼筋籠由吊車整體吊入；②鋼筋籠的制造采用箍筋成形工藝，根據設計圖紙將箍筋的位置標注在主筋上，再根據鋼筋上標注的位置，將鋼筋通過焊接的方法固定在一起；③為保證在吊車過程中不散架、不變形，在各吊點焊接三角形吊裝鋼筋；④鋼筋籠分節現場制造。

（6）吊運鋼筋籠

①鋼筋籠的長度可以采用分段吊裝，當需要焊接時，可以將下部的鋼筋吊入洞中，再將下部的鋼筋吊起，然后再進行焊接。為了確定保護層，在鋼筋籠的主筋上焊接了若干個加筋環；②吊放時要豎向放置，以免鋼筋籠頭與孔壁接觸，導致土體下陷。如果鋼筋籠處于淤泥表面之下，則應在其頂部焊接標記，使其暴露于泥漿表面，以判斷鋼筋籠是否到位。吊起后調整位置垂直，不要造成扭轉，防止扭曲變形。

（7）放置導管二次清孔

①導管采用法蘭連接，采用“O”形密封，防止滲漏，在清孔完畢后，立即將導管吊起，導管必須事先組裝好，并按順序放置。管道必須豎直平正，不得彎曲，以免影響到排水栓的下沉，接口要保持密封，避免出現漏漿；②導管安裝完成后，需要進行二次清孔，將泥漿稀釋到約1.2g/cm3，二次清孔時，應測量孔底的沉渣厚度，在低于60mm 的情況下，方可進行水下混凝土的澆筑，要一直持續清孔直至符合施工設計要求為準。

（8）灌漿混凝土

①鋼筋籠安裝完成后，要進行管道或空氣泵管的二次清孔，同時還要復核鉆孔的直徑、位置、深度、垂直水平、沉渣厚度等，符合施工設計要求之后要立刻進行混凝土澆筑作業；②采用導管法進行水下混凝土的灌漿，采用管道密封的方式將管道埋設在合適的位置，通過管道的高度，使其在一定的落差壓力下，形成一個連續、致密的混凝土樁；③在開始灌注時，管道底部到孔底的間距應在350mm～480mm 之間。應預留足夠的混凝土，在一次埋設的混凝土中，管道的埋設深度不得小于0.9m，管道的埋設深度最好是3m～7m；④在樁基灌注混凝土后，首先進行振動，然后拔管，每次拔管的高度為0.6m～1.2m，插入深度為0.4m～0.7m。拔管時，要分段加入混凝土，使其表面不低于地面或高于地面1.5m 以上，拔管速率必須小于0.6m/min。有專門的人員測量管道的埋設深度和管道內外的混凝土澆筑高度，并完成水下混凝土的灌注記錄。水下灌注混凝土的施工必須持續進行，并根據初盤混凝土的初凝時間進行控制，并對出現的缺陷進行記錄。

（9）超灌檢查

①混凝土面澆筑到規定的高度，通常可以用測繩進行檢測，檢查時應注意：應確保測量繩的精確，測量繩上的標尺要精確，數據要清楚。測錘時，應采用重錘，重量不宜太大，以免在泥漿中漂浮，從而影響測量的準確性。如果泥漿比較黏稠，必須將測量繩上下擺動，這樣測錘就可以依靠自身重量向下運動，并與真實的混凝土表面相接觸；②應控制最終的灌漿，過灌高度應控制在0.9m～1.2m 之間，經施工人員測量后才能停止。開挖后，必須確保裸露的樁頂混凝土強度滿足設計要求；③灌注完成并在混凝土初凝后，切割鋼筋籠吊筋、拔管，清理護筒以及導管，再將孔內的孔填滿，以確保施工現場能夠順利開展施工。

2.4 鉆孔灌注樁的施工控制

2.4.1 塌孔的處理措施

（1）如果在鉆孔時發生塌孔，要找出造成塌孔的原因，并采取諸如維持或增加水頭、移開重物、排除振動等措施，防止塌方繼續發生。對于少數塌方，只要不發生塌孔，就能恢復正常鉆井。

（2）塌孔不大的情況下，可以采用下列兩種方法：其一是充填至塌孔之上，并采用改善泥漿性能、加高水頭、深埋護筒等方法，使鉆孔持續進行；其二是使用黏性土壤，并加入6%～9%的水泥灰漿，要保證在48h內完成充填后再進行鉆孔，這次鉆進要吸取上一次的經驗，采取改善泥漿濃度、減緩鉆井速度等措施。

（3）在塌孔深度不大的情況下，可以采用深埋護套管的方法，對護套管進行加固，然后再進行鉆孔。

2.4.2 鉆孔的質量管理

在鉆孔施工中，豎向度的控制比較困難，因此提出了利用電子控制系統進行實時顯示垂直度水平，并以此技術參數進行調節。為了確保樁的垂直性，還需要補充人工觀測的方法。

2.4.3 控制沉渣層的厚度

由于淤泥厚度的限制，對灌注樁的沉渣進行控制非常困難，因此需要加大清孔的時間，并在清孔前做好水下混凝土的澆筑，當鉆孔結束后，再進行混凝土澆筑。

2.4.4 混凝土密實度的控制

（1）在灌注樁澆筑混凝土時，由于存在離析的問題，必須對其進行適當調整，使其與本工程相適應，并嚴格按施工配合比進行拌合，并控制塌陷程度。

（2）為了保證混凝土的致密性，必須嚴格控制澆筑速率，不能太快，在施工中要注意控制氣泡，避免影響混凝土的致密度。

2.4.5 垂直度的控制

（1）對樁基面進行表面硬化，以保證鉆機的基礎和工作過程中的穩定性。

（2）鉆機安裝準備過程中首先要保證磨盤水平、鉆架垂直，施工時要定期檢查水平、垂直度，特別要在孔深15m、30m、60m等三個節點進行重點檢查。

3 結語

綜上所述，沖孔灌注樁技術在地基施工中具有明顯的應用優勢，能夠有效強化地基的承載力，提升結構穩定性，操作簡單，經濟性強。然而在實際施工中，由于施工方的專業能力和管理水平的限制，難以保證沖孔灌注樁的施工質量。施工方應當結合工程實際合理設計技術方案，強化技術交底和現場監督，避免工人操作失誤，嚴格按照工藝流程進行施工，做好機械設備的檢驗和養護工作，對各環節的重難點進行全面分析，保證技術應用效果和施工效率。