沖孔灌注樁施工技術(shù)在高層建筑中的應(yīng)用

張建斌

（福州志順建設(shè)工程監(jiān)理有限公司，福建 福州 350000）

0 引言

地基與基礎(chǔ)作為建筑工程極為重要的分部工程，其施工質(zhì)量直接決定建筑工程的結(jié)構(gòu)安全和使用功能，因此必須嚴(yán)格控制地基與基礎(chǔ)工程的施工質(zhì)量。福州市平潭縣北厝鎮(zhèn)如意路與天大山路交叉口三盛國際海岸（一期）C區(qū)工程地基與基礎(chǔ)采用沖孔灌注樁基礎(chǔ)形式，沖孔灌注樁是樁基工程中應(yīng)用較為廣泛的樁型。沖孔灌注樁施工采用泥漿護(hù)壁成孔技術(shù)，施工過程中可能會(huì)出現(xiàn)塌孔、孔斜、斷樁、浮籠等問題，因此對施工工藝技術(shù)水平要求高。本文通過高層建筑樁基工程實(shí)例深入分析沖孔灌注樁施工技術(shù)，各環(huán)節(jié)采用成熟、可靠的施工工藝技術(shù)，嚴(yán)格控制樁基工程施工質(zhì)量，為建筑工程的結(jié)構(gòu)安全和使用功能奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)[1，2]。

1 工程概況

（1）基本情況：三盛國際海岸（一期）C區(qū)工程交通便利、周邊環(huán)境良好。該工程擬建物由5幢24~33層住宅樓及一個(gè)滿堂地下室等組成。該工程采用鋼筋混凝土沖擊成孔灌注樁，共656根樁，其中有240根Φ1000樁、160根Φ900樁、256根Φ800樁，設(shè)計(jì)要求樁端持力層均進(jìn)入中風(fēng)化花崗巖，樁身混凝土強(qiáng)度設(shè)計(jì)等級為水下商品混凝土C35。

（2）施工總平面布置：依據(jù)現(xiàn)場場地條件及周邊環(huán)境，統(tǒng)籌安排辦公區(qū)、生活區(qū)、生產(chǎn)區(qū)、材料堆放區(qū)和鋼筋加工區(qū)等位置以及水電線路的有序布設(shè)，合理規(guī)劃場內(nèi)施工臨時(shí)道路和泥漿池位置，全局統(tǒng)籌部署力求合理、適用、美觀。

（3）樁基施工走位[3]：為保證該工程按原定工期順利完成，樁基施工現(xiàn)場布置25臺(tái)沖孔樁機(jī)同時(shí)開始施工。每幢樓規(guī)劃5臺(tái)沖孔樁機(jī)搶工，每臺(tái)沖孔樁機(jī)具體的擺放位置及施工走位順序根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況靈活部署。

2 場地工程地層分布及性質(zhì)[4]

根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告，場地巖土層自上而下分布情況如下：

素填土①：松散、濕～飽和，層厚為6.50m；

填石①-1：濕～飽和，中密～密實(shí)，層厚為3.72m；

淤泥②：流塑，飽和，成分以淤泥為主，層厚為8.43m；

含泥碎石③：松散～中密，飽和，層厚為1.51m；

粉質(zhì)黏土③-1；飽和，可塑，層厚為2.41m；

全風(fēng)化花崗巖④：風(fēng)化不均勻、散體狀構(gòu)造形式、巖體極破碎，層厚為2.84m；

砂土狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖⑤：狀態(tài)飽和、巖體極破碎，故屬于極軟巖，層厚為5.38m；

碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖⑥：巖體極破碎，故屬于軟巖，層厚為2.12m；

中風(fēng)化花崗巖⑦：巖體為較破碎～較完整狀態(tài)，巖石堅(jiān)硬程度屬于較硬巖-堅(jiān)硬巖。

從地質(zhì)結(jié)構(gòu)分布情況來看，場地巖土層主要由第四紀(jì)覆蓋的土層以及風(fēng)化程度有一定差異的基巖組成，從巖土層空間分布特征分析，各巖土層分布的均勻性比較差；從巖土體性質(zhì)均勻性看，各巖土體的力學(xué)強(qiáng)度、性狀特征（顏色、狀態(tài)、硬雜質(zhì)、包含物等）均存在一定的差異，因此綜合評價(jià)該工程項(xiàng)目地基為不均勻地基。

3 沖孔灌注樁施工工藝流程

該工程采用Ф800、Ф900、Ф1000沖孔灌注樁樁基礎(chǔ)形式，現(xiàn)場遵循隔樁跳打法施工原則，待已成樁樁身混凝土齡期達(dá)到48h后方可進(jìn)行相鄰樁沖孔作業(yè)。

沖孔灌注樁工藝流程：平整場地→測量定位樁位線→埋置鋼護(hù)筒→沖孔樁機(jī)就位→沖擊作業(yè)成孔→一次清孔作業(yè)→鋼筋籠預(yù)制、拼焊、吊放→組裝吊放鋼導(dǎo)管→二次清孔作業(yè)→水下混凝土灌注施工→成樁→沖孔樁機(jī)移位→拔移鋼護(hù)筒→機(jī)械回填樁孔→泥漿外運(yùn)、場地整型。

4 沖孔灌注樁施工工藝技術(shù)要求

4.1 測量定位樁位線

應(yīng)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙要求測量定位樁位線，測量儀器采用全站儀、鋼卷直尺定位放樣，測量放樣步驟如下：

（1）嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙要求，放出樁基施工場地控制軸線，由各軸線引出樁位線并標(biāo)記。

（2）在精準(zhǔn)定位樁位中心坐標(biāo)點(diǎn)處用小木樁或者鋼筋進(jìn)行明顯標(biāo)記，以標(biāo)記點(diǎn)作為圓中心，以樁半徑長作為半徑畫圓，得到樁位控制圓。

（3）標(biāo)記的樁位軸線和樁位坐標(biāo)點(diǎn)需時(shí)常檢查校核，出現(xiàn)標(biāo)記破壞、缺失情況及時(shí)復(fù)測補(bǔ)充。

（4）每次測量放樣的樁位軸線和樁位坐標(biāo)點(diǎn)都需要及時(shí)進(jìn)行復(fù)核。

4.2 埋置鋼護(hù)筒

測量定位好樁位線后，首先需要在樁位控制圓外側(cè)彈出樁位十字線便于準(zhǔn)確控制樁位，然后對破碎場地硬化的混凝土進(jìn)行開挖埋置護(hù)筒（見圖1）。

圖1 埋置鋼護(hù)筒

采用的鋼護(hù)筒直徑要比設(shè)計(jì)樁徑至少大100mm，該工程項(xiàng)目沖孔灌注樁設(shè)計(jì)樁徑依次為Φ800mm、Φ900mm、Φ1000mm,因此采用的鋼護(hù)筒直徑依次為Φ900mm、Φ1000mm、Φ1100mm，鋼護(hù)筒采用8mm厚鋼板卷制而成。

現(xiàn)場埋置鋼護(hù)筒時(shí)，護(hù)筒中心軸線應(yīng)與樁位中心軸線重合，偏差應(yīng)小于2cm，護(hù)筒底口埋置深度控制在1.5m左右。護(hù)筒口頂面高出原地面0.2~0.3m。護(hù)筒埋置完畢及時(shí)復(fù)核校正護(hù)筒中心偏差。護(hù)筒與坑壁的間隙采用黏土夯壓填實(shí)，防止沖孔作業(yè)時(shí)漏漿。

4.3 沖孔樁機(jī)就位

現(xiàn)場沖孔樁機(jī)部署就位時(shí)（見圖2），樁機(jī)底座采用水平尺進(jìn)行水平校核，保證底座放置水平、穩(wěn)定、堅(jiān)實(shí)，目的為保證避免沖孔作業(yè)時(shí)機(jī)臺(tái)傾斜或移位；樁機(jī)沖錘中心軸線應(yīng)和樁位中心軸線重合（允許偏差不大于20mm），在沖錘的四個(gè)方向分別設(shè)置護(hù)樁，校核成孔的垂直度允許偏差不大于1%。

圖2 樁機(jī)就位

4.4 沖擊作業(yè)成孔

（1）沖孔灌注樁采用泥漿護(hù)壁成孔，泥漿配制用原土造漿最經(jīng)濟(jì)，原土不適宜造漿時(shí)應(yīng)購選高塑性黏土或膨潤土配漿。

（2）該工程樁機(jī)沖孔作業(yè)選用的沖錘直徑是通過地質(zhì)勘查報(bào)告結(jié)合現(xiàn)場試樁獲得的成孔數(shù)據(jù)來確定。Φ800的樁沖錘直徑為750mm，Φ900的樁沖錘直徑為850mm，Φ1000的樁沖錘直徑為950mm。

（3）沖錘沖擊速度控制要點(diǎn)：開始沖孔時(shí)需遵循小水量灌入、慢速度沖擊孔口原則，目的為防止擴(kuò)徑過大；護(hù)筒底腳周圍須慢速?zèng)_進(jìn)，確保護(hù)筒底腳形成一圈泥漿泥膜，同時(shí)放緩沖錘沖擊頻率防止坍孔。

（4）樁基施打順序應(yīng)遵循相鄰樁間距不小于4D、鄰樁成樁齡期大于48h、隔樁跳打法施工原則。當(dāng)出現(xiàn)相鄰樁間距小于4D的情況時(shí)，樁基沖孔作業(yè)必須采用隔樁跳打法，避免出現(xiàn)串漿和連孔問題；或者待鄰樁成樁齡期大于48h，方可進(jìn)行相鄰孔位的沖孔作業(yè)。

（5）成孔深度不得小于設(shè)計(jì)要求孔深，孔深出現(xiàn)超打時(shí)不大于300mm。

（6）成孔的垂直度偏差要求按不大于1%來控制。

（7）沖孔作業(yè)泥漿的配制要點(diǎn)：根據(jù)施工場地土層的地質(zhì)條件調(diào)配出適合沖孔作業(yè)的泥漿，是成孔作業(yè)成敗的關(guān)鍵因素。沖孔作業(yè)全過程中，根據(jù)土層地質(zhì)條件的變化選配不同性能的泥漿護(hù)壁。

4.5 一次清孔作業(yè)

當(dāng)孔底標(biāo)高沖孔至設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，立即停止沖孔作業(yè)，及時(shí)采用漿液置換法進(jìn)行一次清孔作業(yè)。工藝流程：沖孔至設(shè)計(jì)標(biāo)高后即可開始一次清孔，清孔作業(yè)時(shí)首先將沖錘提升至距孔底100～200mm高度，泥漿需不間斷循環(huán)作業(yè)，并頻繁上下串動(dòng)沖錘來提升一次清孔作業(yè)效率。要靈活調(diào)整一次清孔時(shí)間，根據(jù)現(xiàn)場沖錘回落試驗(yàn)檢測沉渣厚度和檢測返漿比重來確定清孔結(jié)束時(shí)間。按設(shè)計(jì)要求控制一次清孔泥漿比重指標(biāo)：進(jìn)漿比重指標(biāo)<1.15、返漿比重指標(biāo)<1.30，沉渣檢測厚度設(shè)計(jì)要求應(yīng)<50mm，一次清孔作業(yè)方可結(jié)束。

4.6 鋼筋籠施工

4.6.1 鋼筋籠預(yù)制

（1）進(jìn)場的鋼筋原材料應(yīng)出具質(zhì)量證明文件和試驗(yàn)檢測報(bào)告單，并送檢復(fù)試合格后方可投入使用。

（2）鋼筋籠的制作標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。該工程采用履帶吊起吊鋼筋籠入孔，因此鋼筋籠可直接按整根樁來通長預(yù)制，鋼筋籠的試拼、焊接作業(yè)全部在預(yù)制場內(nèi)完成。鋼筋連接方式采用電弧焊接的方法，焊接方式分單、雙面搭接焊，單或雙面搭接焊焊縫有效長度分別>10D或5D（D為鋼筋直徑）。相鄰焊接接頭應(yīng)互相錯(cuò)開，確保同一截面內(nèi)鋼筋接頭數(shù)量不超過接頭總數(shù)的50%，相鄰接頭的錯(cuò)開間距不<45D（D為鋼筋直徑）。

（3）鋼筋籠箍筋按設(shè)計(jì)要求采用螺旋箍，主筋間距制作要均勻一致。主筋保護(hù)層設(shè)計(jì)厚度50mm，現(xiàn)場制作鋼筋籠時(shí)采取設(shè)置定位環(huán)或墊塊的措施來保證主筋保護(hù)層厚度。

（4）鋼筋籠制作工藝允許偏差標(biāo)準(zhǔn)：主筋間距為±10mm；箍筋間距為±20mm（加強(qiáng)筋）；鋼筋籠直徑為±10mm；鋼筋籠長度為±50mm。

（5）鋼筋籠預(yù)制注意事項(xiàng):主筋凈距應(yīng)大于混凝土粗骨料粒徑的3倍以上；加筋箍宜設(shè)置于主筋的內(nèi)側(cè)；鋼筋籠內(nèi)徑應(yīng)大于澆筑所用導(dǎo)管接頭處外徑100mm以上。

（6）成品鋼筋籠存放及吊運(yùn)過程需采取防扭轉(zhuǎn)、彎曲、變形措施。

4.6.2 鋼筋籠吊放

（1）一次清孔到位后，將樁機(jī)沖錘提升放置孔外，采用事先預(yù)制的探孔器核驗(yàn)其成孔垂直度及孔徑，保證成孔垂直度及孔徑符合設(shè)計(jì)要求，及時(shí)做好書面記錄。

（2）現(xiàn)場履帶吊吊放鋼筋籠時(shí)需正對孔位、吊直扶正、緩慢吊放、避免擾動(dòng)孔壁（見圖3）。

圖3 鋼筋籠吊放

（3）鋼筋籠吊放至設(shè)計(jì)標(biāo)高后必須采取固定措施，防止混凝土灌注時(shí)籠體出現(xiàn)偏移及上浮情況，并及時(shí)復(fù)核鋼筋籠頂端高程（允許偏差：±20mm）。

4.7 導(dǎo)管安裝及二次清孔作業(yè)

（1）該工程樁基水下混凝土灌注施工采用直徑Φ250mm導(dǎo)管，灌注作業(yè)前應(yīng)準(zhǔn)確測量計(jì)算導(dǎo)管總長度。

（2）導(dǎo)管投入使用前先進(jìn)行水密性試驗(yàn)，檢測導(dǎo)管的管身、接頭及密封圈的密封防滲性能。

（3）履帶吊吊放鋼筋籠到位后，抓緊吊裝導(dǎo)管，導(dǎo)管安裝完成開始第二次清孔作業(yè)。吊放導(dǎo)管時(shí)，導(dǎo)管中軸線應(yīng)對準(zhǔn)孔位中心，導(dǎo)管下放穩(wěn)步順直，避免出現(xiàn)刮蹭鋼筋籠和擾動(dòng)孔壁情況。導(dǎo)管吊裝完成，在導(dǎo)管頂口安裝圓形漏斗，底口距離孔底高度為300~500mm。開啟泥漿泵，循環(huán)泥漿進(jìn)行二次清孔，按設(shè)計(jì)要求控制二次清孔泥漿比重指標(biāo)：進(jìn)漿比重指標(biāo)應(yīng)<1.10、返漿比重指標(biāo)應(yīng)<1.15，沉渣厚度設(shè)計(jì)要求應(yīng)<50mm，清孔時(shí)間視現(xiàn)場情況靈活調(diào)整。

（4）二次清孔作業(yè)結(jié)束后，經(jīng)檢測沉渣厚度和返漿比重都符合設(shè)計(jì)要求時(shí)，及時(shí)開始水下混凝土的灌注工作。

4.8 水下混凝土灌注

灌注混凝土作業(yè)流程見圖4。

圖4 灌注混凝土作業(yè)流程

（1）首斗混凝土的初灌量必須保證導(dǎo)管底口埋置混凝土深度不<1m，因此漏斗容積需要通過現(xiàn)場計(jì)算確定。該工程選用的漏斗容積不<2m3，現(xiàn)場實(shí)際作業(yè)中，先投放隔水球膽，再安裝漏斗錐塞。當(dāng)漏斗灌滿混凝土?xí)r應(yīng)迅速拔起漏斗錐塞，同時(shí)持續(xù)向漏斗內(nèi)灌注補(bǔ)充混凝土，保證混凝土澆筑作業(yè)連續(xù)不間斷。

（2）樁基混凝土灌注作業(yè)通過導(dǎo)管輸送混凝土，現(xiàn)場采用履帶吊起吊穩(wěn)定導(dǎo)管。灌注作業(yè)全過程必須連續(xù)不間斷進(jìn)行。現(xiàn)場灌注作業(yè)間歇時(shí)間和拆除導(dǎo)管消耗時(shí)間都要嚴(yán)格把控，嚴(yán)禁中途停工；混凝土灌注作業(yè)過程中，及時(shí)復(fù)核計(jì)算混凝土面高度，根據(jù)現(xiàn)場數(shù)據(jù)及時(shí)拆除、提升導(dǎo)管。

（3）樁基混凝土灌注作業(yè)過程中，設(shè)專職人員測算混凝土面標(biāo)高和混凝土灌注量，計(jì)算埋管深度及拆除導(dǎo)管節(jié)數(shù)。導(dǎo)管底口埋置混凝土面以下深度應(yīng)不<2~6m，每次起管拆管后的導(dǎo)管底口埋深不宜<4m。兩部罐車運(yùn)混凝土間隔時(shí)間不宜>0.5h，如果出現(xiàn)短時(shí)間間歇情況，及時(shí)小幅度上下竄提導(dǎo)管，保持混凝土的流動(dòng)性。

（4）混凝土灌注作業(yè)結(jié)束前，需采用尺桿反復(fù)插入孔口混凝土面來復(fù)核混凝土面標(biāo)高，保證最終混凝土面標(biāo)高符合設(shè)計(jì)要求。按照設(shè)計(jì)要求混凝土灌注高度應(yīng)超灌出設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高500mm，以保證樁頂混凝土質(zhì)量。

（5）混凝土灌注作業(yè)結(jié)束后，待樁基混凝土達(dá)到初凝狀態(tài)，現(xiàn)場即可移除樁機(jī)、拔起護(hù)筒、回填孔口、整型場地，及時(shí)做好現(xiàn)場泥漿外運(yùn)工作，保證現(xiàn)場安全文明施工。

（6）混凝土試塊留置要求：項(xiàng)目設(shè)置專職人員負(fù)責(zé)混凝土試塊留置工作，每根樁至少留置混凝土試塊不少于1組（3塊/組），試塊需注明樁編號、混凝土強(qiáng)度、留置日期等。嚴(yán)格做好試塊的標(biāo)養(yǎng)工作，達(dá)到齡期及時(shí)安排送檢[5]。

5 結(jié)束語

三盛國際海岸（一期）C區(qū)樁基工程共656根沖孔灌注樁，歷時(shí)90d施工完成，嚴(yán)格按照已審批的檢測方案采取樁基靜載試驗(yàn)，高、低應(yīng)變法、超聲波透射法、鉆孔取芯法等方法對樁基質(zhì)量進(jìn)行了全面檢測，包括樁基豎向抗壓承載力、樁身完整性、有效樁長、樁身混凝土強(qiáng)度和樁底沉渣厚度等，所有參檢樁基各個(gè)檢測項(xiàng)目數(shù)據(jù)全部符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。如今5幢24~33層高層住宅樓已全部封頂，主體沉降觀測數(shù)據(jù)合格且穩(wěn)定。