淺析沖擊成孔灌注樁充盈系數的影響因素及處理辦法

陳 博 王 洋 徐旭東 劉國棟

（1、中國葛洲壩集團房地產開發有限公司，湖北 武漢 430000 2、長江三峽勘測研究院有限公司（武漢），湖北 武漢 430000）

錦繡星城項目位于夷陵區老砂石廠地塊，該項目占地面積76735.76平方米，主要為新建高層住宅樓和商住樓，總建筑面積24.541萬平方米，目前正在進行施工。

1 本工程地質的巖土層自上而下分述如下：

①②③④⑤填土（Qml），灰褐、灰黑色，稍濕-濕，稍密，主要由卵石、漂石、粉質粘土團塊、粉砂土組成，含少量建筑垃圾、砼塊石等，層厚1.7~5.7m。

①-1，填土（Qml），灰黑－黃褐色，濕－飽和，松散。主要成分為淤泥質粉質粘土，夾少量礫卵石，層厚0.0~1.6m。

②粉質粘土層（Q4al），褐色、灰黃色，濕－很濕，可塑狀態，夾薄層粉土條帶。粉質粘土成分以粉粒、粘粒為主，無搖振反應，韌性及干強度較高，層厚0.0~2.9m。

③中粗砂層（Q4al），灰黃色，灰褐色，濕~飽和，稍密，以中砂為主，上部夾少量細砂，下部夾粗砂、礫石及卵石，層厚0.6~6.5m。

④卵石層（Q4al），灰褐色，飽和，中密，以卵石為主，含少量礫石及漂石。其中卵石含量大于70%，主要成分為微風化石英巖、石英砂巖及花崗巖，次棱角-次圓狀，層厚1.2~6.9m。

⑤-1強風化砂巖（K1w），灰紅色，巖體結構已大部分破壞，礦物成分風化嚴重，裂隙發育，巖芯多呈碎塊狀、薄餅狀，巖體較破碎，碎屑結構，泥質膠結，中厚－厚層狀構造，層厚0.5~1.1m。

⑤-2中風化砂巖（K1w），灰紅、灰褐、灰白色，局部夾少量薄層紫紅色泥巖及灰白色礫巖。砂巖造巖礦物以石英、長石及粘土為主，碎屑結構，鈣質膠結，中厚－厚層狀構造。巖體結構部分破壞，風化裂隙不發育。

設計采用鉆孔灌注樁基礎，一期共有工程樁529根，采用反循環工藝施工。樁深范圍內局部有原老砂石廠遺留下來的混凝土廊道基礎，并且砂土層較厚。樁徑為600mm,單樁豎向承載力Ra為1900KN，樁端土層為⑤-2層中風化巖層，樁頂設計相對標高-3.85m。樁身混凝土為C30商品混凝土，由于澆筑時為水下澆筑，實際施工時其配料按高一等級進行配料，坍落度為180mm~200mm，充盈系數控制在1.05~1.25之間，樁的主筋保護層為50mm,樁身混凝土實際灌注高度應比設計標高高1m，但不高出地面，樁頂伸入承臺100mm，樁穿越中粗砂層和卵石層，土的結構性差，施工時應做好泥漿護壁工作，嚴格按照設計和規范要求進行清孔措施，控制孔底沉渣在規定的范圍內，灌注時應注意拔管速率，防止出現縮徑、斷樁等質量問題，合理安排工序，防止對周邊的樁產生不良影響。

錦繡星城由中國葛洲壩集團房地產開發有限公司建設，一期鉆孔灌注樁自2010年5月15日施工開始，在前期施工的樁均出現充盈系數過大的問題，達到1.6左右，針對此情況，中國葛洲壩集團房地產開發有限公司多次組織監理單位，設計單位，勘察單位，施工單位進行研究討論，采取了控制打樁進尺、錘擊高度，泥漿比控制，樁頂標高控制等措施，有效控制了樁充盈系數。

充盈系數是指灌注樁施工時實際混凝土澆筑體積與理論混凝土澆筑量的比值，根據規范《JGJ4-80》要求，灌注樁的充盈系數不得小于1，一般土質為1.1，軟土為1.2~1.3。在保證設計樁長與樁身直徑的情況下，充盈系數控制越合理，混凝土浪費越少，經濟效益也就越高。因此，在灌注樁施工時，如何有效的控制充盈系數，從而提高經濟效益是一個值得探討的問題。

2 鉆頭直徑選取

由于采用的是沖擊鉆孔灌注樁，在成樁鉆孔的過程中，在鉆頭的不斷沖擊下，孔壁的泥土不斷坍塌，造成實際成孔孔徑比樁頭大幾公分左右，鉆頭直徑大小直接影響成孔孔徑，選用適當的鉆頭直徑，避免成孔孔徑超過設計樁徑，是控制充盈系數的一個重要因素。在2010年6月9日，現場各方對100#樁進行了監控，在使用600mm直徑樁頭時，打樁過程中孔深5米內直徑為620mm左右。對此，本項目鉆孔灌注樁后期施工中選用的鉆頭直徑比設計樁徑小2cm,施工中鋼筋籠（上加預制墊塊以保證保護層厚度）下放順利，證明所選用的鉆頭能有效地保證設計樁徑，同時避免了孔徑超大造成混凝土浪費。

3 泥漿護壁厚度控制

泥漿護壁鉆孔灌注樁施工中，在保證正常進尺速度及防塌孔、堵漏要求的前提下，泥漿的稠度偏稀將使泥漿護壁厚度偏薄，而使成孔孔徑相對加大，混凝土澆筑量相對增加。施工現場的土達不到造漿效果，為此錦繡星城項目采用鴉鵲嶺的高嶺土，造漿效果好，稠度大，保證了泥漿護壁的效果。

4 根據巖層調整施工工藝

4.1 硬巖層處理

施工中遇到較硬的巖層時容易發生鉆桿晃動，造成成孔孔徑偏大，或鉆桿偏斜造成樁孔傾斜，樁長加大，從而使混凝土澆筑量增加，充盈系數加大。鉆孔過程中鉆機操作人員要注意進尺情況，如出現鉆桿晃動，跳動，進尺困難等情況，則可判斷遇到較硬巖層。此時鉆機操作人員應適當放慢轉速以減少鉆桿振動，待鉆過硬質巖層后再恢復正常進尺。同時增加垂直度檢測頻率（正常情況下每2m檢測一次，遇硬質巖層可1m左右檢測一次），以便及時進行調整，避免孔徑傾斜造成樁身超過設計長度。

4.2 卵石或流動性土層處理

鉆孔過程中遇到卵石或流動性土層，產生局部塌孔，從而造成局部樁徑增大，增加混凝土澆筑量。鉆孔過程鉆機操作人員應加強對出渣的觀察，如發現進入卵石層或其他流動性大，易坍塌的土層時，應加大護壁泥漿的稠度，同時減小進尺速度，待穿過該層后再恢復正常進尺，可有效避免局部塌孔。由于錦繡星城位于黃柏河和羅河之間，地下水豐富，在局部地段存在暗溝，在施工過程中遇到樁孔垮塌嚴重，無法成孔，對此我們采用更換樁頭類型，加大泥漿護壁和深埋護筒施工方案，先開挖2～3m埋設1cm厚、3m長鋼護筒，然后邊進行打孔邊下鋼護筒，依次分別下2m和1m鋼護筒，共計6m。沖孔時，采用小范圍分部高壓灌入水泥漿，使周圍形成固結。在采用高嶺土護壁方法一定要保證高嶺土不斷填入并加入適量粒徑較大的碎石。灌注混凝土完成后，拔出護筒。采用此方案后，樁基施工得以順利進行，滿足了過程進度要求。由于上部6m使用了護筒護壁，樁身摩擦力減小，經同濟院復核，將樁長進入持力層長度增加一米，以滿足樁基承載力要求。

5 樁頂標高及超灌長度控制不準，造成混凝土超灌量過大

為了保證有效樁長，去除樁頂浮漿的影響，一般灌注樁設計中均會規定樁頂允許超灌長度。錦繡星城項目設計規定允許超灌長度為1m。施工中采用了下述方法，從而有效的避免了超灌過大造成的浪費：

標高測量。測量混凝土護筒表面標高，并明確該標高與理論樁頂標高的關系，通知現場操作人員，在澆筑時用以控制澆筑高度。

澆筑高度控制。混凝土澆筑時，現場人員用測探鉛錘隨時檢查澆筑標高，以便及時了解澆灌頂標高情況，從而控制超灌長度。

除了以上幾種主要原因外，鉆機操作人員的專業水平、材料計劃的控制等都對充盈系數有一定的影響，在沖擊成孔灌注樁施工時均應加以重視。

[1]郝艷霞，金志剛.灌柱樁的造孔與澆筑[J].黑龍江水利科技，2005，09，10.