樁基沖擊成孔的施工工藝分析

葉樣清 楊 詠

（江西省地礦局九一二大隊路橋公司，江西 鷹潭 335000）

1 前言

沖擊鉆成孔施工，利用樁機動力裝置將具有一定重量的沖擊鉆頭，在一定的高度內使鉆頭提升，然后突然使鉆頭自由降落，利用沖擊動能沖擠土層或破碎巖層形成樁孔，再用掏渣筒或其他方法將鉆渣巖屑排出，每次沖擊之后，沖擊鉆頭在鋼絲繩轉向裝置帶動下轉動一定的角度，從而使樁孔得到規則的圓形斷面。本文對樁基沖擊成孔的施工工藝作一分析。

2 沖擊成孔的特點

巖土在沖擊錘的高速加載作用下，不易產生塑性變形，主要表現為脆性增加，瞬時產生很大的接觸應力，有利于巖土裂隙的擴展，形成大體積破碎。樁基沖擊成孔具有如下幾個特點。

①施工時受地質條件影響較小，能有效地鉆進基巖和砂卵石地層，因此可根據設計承載力的大小調整進入基巖深度滿足結構荷載要求。②在含有較大卵礫石層、漂礫石層中施工成孔效率較高。③鉆進時孔內泥漿循環的作用，使得懸浮鉆渣循環至地面排除，并保持了孔壁穩定，泥漿用量少。④設備簡單操作方便，鉆進參數容易掌握，設備移動方便，對鉆具磨損小并且易于維護和保養，機械故障少。⑤沖進過程中，只有提升鉆具時才需要動力，鉆具自由下落沖擊是不消耗動力的，能耗小。和回轉鉆相比，當設備功率相同時，沖擊鉆能施工較大直徑的樁孔。

該方法存在著成孔速度相對較慢和施工噪聲污染的缺點在一定程度上限制了該工藝的應用范圍。

3 樁基沖擊成孔的施工工藝

3.1 測量放線、確定樁位

樁位放樣須經有關部門驗收合格后方能進行開孔施工。根據甲方提供的水準點，采用水準儀做好施工中的高程控制，確保各樁底標高正確。

3.2 埋設護筒

鋼護筒內徑應比樁徑大200mm～400mm,采用挖埋法，護筒底部及四周用粘土填實，護筒的頂端高程，高出地下水位或孔外水位5m，同時滿足高出地面0.3m。護筒的底端埋里深度1m-1.5m，并在頂部焊加強筋和吊耳，開出漿口。鉆進過程中要經常檢查護筒是否發生偏移和下沉，并及時處理。

3.3 鉆機定位

在鉆機就位前，對埋設護筒的位置、深度和垂直度進行復核，以確保樁位的準確性；鉆機就位后，底座和頂端應平穩，不得產生位移和沉陷，對較軟土質采用袋裝砂礫土填平，上鋪雙層枕木的方法。鉆機鉆錘中心和鋼護筒中心位置偏差不得大于2cm。

3.4 鉆孔

開始鉆孔時，加清水在護筒內打漿采用小沖程，待泥漿均勻后方開始鉆進。進尺要適當控制，對護筒底部要慢速鉆進，使底腳處有堅固的泥皮護壁。鉆至護筒底部1m后可按土質情況以正常速度鉆進。鉆進過程中注意土層變化，每進尺2m或在土層變化處必須撈取清渣樣判斷土層，記入鉆孔記錄表并與地質柱狀圖核對。

鉆孔過程中，始終保持孔內水位高出地下水位或河中水位1.5m～2.0m。同時鉆孔的樁與新澆筑完的樁距離不小于5m且在樁距間5m內的任何混凝土灌注樁完成后2小時后，才能開始鉆孔，以避免干擾鄰樁混凝土的凝固。沖程應根據土層情況確定，在通過堅硬密實的砂石時采用高沖程(4m～5m),粘土層圓礫石土層采用低沖程。在礫層或松散的卵石夾土層時采用小沖程 (1m～2m)，并相應提高泥漿的粘度和相對密度。

換漿除渣或其他原因停止鉆時，鉆頭必須提出孔口外，再次開鉆時應由低沖程逐漸加大到正常沖程以免卡鉆。須按時除渣，直到泥漿內含渣量顯著減少，無粗顆粒為止。

3.5 清孔

成孔達到設計標高，孔底地質情況符合規范和設計要求后，清除孔底沉渣，經技術員自檢合格后及時通知現場監理工程師及業主驗收，報驗合格后應及時終孔。但是孔樁不能停止泥漿對孔內的循環工作，否則將造成嚴重的孔內坍塌，從而造成對清理工作結束后的孔樁進行再次回填粘土、沖擊、調制泥漿進行對孔內循環。清孔處理的目的是使孔底厚度、循環液中含鉆渣量和孔壁泥垢厚度符合質量要求或設計要求，也為灌注混凝土創造良好的條件。

3.6 鋼筋籠吊裝

鋼筋籠吊裝時對準孔位，盡量豎直輕放、慢放，遇障礙物可慢起慢落和正反旋轉使之下落，無效時立即停止下落，查明原因后再安裝。不允許高起猛落，強行下放，防止碰撞孔壁而引起坍塌。入孔后牢固定位，容許偏差不大于5cm，并使鋼筋籠處于懸吊狀態。鋼筋籠下至設計標高后，校正其中心位置，采取孔口固定措施，防止灌注混凝土過程中偏移。

3.7 驗孔

灌注樁孔用泥漿循環清除孔底沉渣，鋼筋籠安裝后再次檢查孔底沉渣,采用灌注導管進行二次清孔，直至符合規范及設計要求(孔底沉渣厚底≤50mm)，并經甲方、地勘、設計、現場監理工程師驗收合格后及時進行混凝土澆灌。

3.8 混凝土澆灌

樁孔采用導管法水下灌注，灌注的混凝土靠自重密實。灌注前須正確安裝導管，進行二次清孔，且導管的平直度和密封性須符合要求；配制的混凝土坍落度18cm～22cm，和易性好；為確保初灌量，混凝土用泵送至大儲量漏斗進行初灌，灌注過程中控制好埋管的深度，嚴禁導管拔離混凝土面；為保證樁體澆注質量,砼填心量應大于實際工作量，灌注預留浮漿厚度≥0.5m。

4 施工中常見問題及解決措施

采用沖擊成孔灌注樁進行地基處理過程中，由于施工方法存在差異，往往會產生各種質量事故。經實踐總結，易發生的質量事故主要有以下幾種情況。

4.1 斜孔、彎孔

在施工沖擊成孔灌注樁時，有時施工人員為加快施工進度，加大沖擊速度，致使沖擊錘向巖土中軟弱方向滑移，形成斜孔。若在遇豎向型不規則洞隙的位置沖擊時,易沿洞隙發育位置形成彎孔。

預防措施：在對基巖沖擊時，特別要注意場區各地段的基巖埋深，石芽、溶溝、溶槽、溶蝕裂隙、溶洞等發育特征；放慢沖擊速度，改變沖擊頻率，用低頻率低落距沖擊。

處理措施:對單個石芽或孤石，用預爆或者高低沖程交替沖擊，將石芽或孤石擊碎或擠入孔壁；對溶溝、溶槽，向樁孔內拋填塊石、片石，填入的塊石、片石應高于傾斜面0.5m以上，用低沖程沖擊，將塊石、片石擠入溶溝、溶槽內，沖擊錘全斷面進入巖體后，再進行正常沖擊；如仍未能糾正斜孔、彎孔，用低標號混凝土灌填，待混凝土達到一定強度后，再進行沖擊，直到孔位糾正為止。

4.2 塌孔

施工過程中，塌孔易使樁孔報廢，給施工帶來極大的困難。其產生原因主要是:在飽和粘性土及礫砂層中沖擊時，泥漿比重不夠，泥漿質量達不到要求，不能保證孔壁穩定性；孔內水頭高度不夠或存在承壓水，形成靜水壓力；沖擊錘撞擊孔壁或鋼筋籠下放時撞擊孔壁；由于掏渣后未及時補充泥漿，孔內水流失等而造成孔內水頭高度不夠。

預防措施：根據不同地層，選配相應的泥漿；嚴格按規范及相關工藝要求進行施工，并經常注意孔內泥漿高度，并監控泥漿質量。

處理措施：在飽和粘性土及礫砂層中沖擊時，應控制沖擊速度，選用較大比重、粘度、膠體率的泥漿。或投入粘土塊、塊石、卵石，低錘沖擊，使泥漿濃度增大，將塊石、片石擠入孔壁增強護壁強度；若孔口坍塌時，應立即拆除護筒并回填樁孔，重新埋設；若發生孔內坍塌，判明坍塌位置,回填砂和粘土到塌孔位置以上1m～2m，如果塌孔嚴重，應全部回填至孔口，再重新沖擊；吊入鋼筋籠時應對準孔心豎直插入；清孔時應保證孔內水頭高度，并保證泥漿質量，清孔完成后，應立即進行下道工序；嚴格控制沖程高度和清除孔內石芽或孤石時的炸藥用量。

4.3 卡鉆

造成卡鉆的主要原因有：由于溶溝、溶槽巖面傾斜，頂板厚度不均，鉆孔時容易出現偏孔，需要頻繁糾偏，以致貫穿鉆孔全過程，糾偏過程最容易出現卡鉆；鉆頭轉向裝置不靈活而卡鉆；沖穿溶洞頂板過程太快或鉆頭轉向不靈活致使鉆孔不圓順，形成梅花孔，造成提鉆受阻卡鉆等。

卡鉆的預防與處理措施：經常檢查鉆具、鋼絲繩及鉆頭的磨損程度，消除事故隱患；溶溝、溶槽巖面不規則，傾斜角度較大且已下護筒時，易發生護筒底部卡鉆現象，應回填高出護筒底0.5m的小塊石后,采用“重錘輕打”法鉆進，并適當減緩鉆進速度；卡鉆后若鉆頭可以上下活動，利用鉆機上下提動鉆頭，并用撬棍撥動大繩使鉆頭旋轉，反復多次，一般可提出鉆頭。

5 結束語

沖擊成孔技術在橋梁樁基礎施工中已被廣泛應用，尤其在地質復雜，嵌巖深度較深的樁基中，優勢明顯。當在具體施工時，應注意處理好鉆碴過厚，影響鉆進；水上平臺的穩定性，減小擴孔率；沖擊振動對周邊樁基的影響或造成坍孔等問題。

[1]李世京，等.鉆孔灌注樁施工技術[M].北京：地質出版社，1990.