沖擊成孔灌注樁施工及質量控制

朱建中，宋家武

（重慶建工橋梁工程有限責任公司,重慶400060）

沖擊成孔灌注樁施工及質量控制

朱建中，宋家武

（重慶建工橋梁工程有限責任公司,重慶400060）

該文針對沖擊成孔灌注樁易發成孔質量問題和水下混凝土灌注失敗的特點，詳細介紹了成孔工藝、施工方法和質量控制，以及水下混凝土施工的措施和注意事項。

沖擊成孔；水下混凝土；質量控制

0 引言

沖擊成孔灌注樁在房屋基礎、橋梁基礎以及其他結構工程基礎中得到大量采用，特別是在地質和水文條件惡劣、持力層較深、工期緊的情況下非常普遍。其優點是：施工安全度較高，施工速度較快，不受雨季影響；其缺點是：成本有所增加，質量風險相對較大，環境要求較高。但經過多年的實踐，施工單位已經形成了一整套成熟的施工工藝和方法，對可能出現的質量和環境問題都有了切實可行的應對措施。

沖擊成孔灌注樁質量問題主要表現在成孔、混凝土灌注和成品保護三個方面。在成孔過程中，容易發生偏孔、坍孔地陷、擴孔、縮孔、斜孔等問題；除此之外，還可能因存在地下暗河、溶洞和護壁質量不佳造成的不能保水的問題；在混凝土灌注過程中容易發生穿孔、斷樁、夾渣、鋼筋籠偏位上浮等問題或事故[1]；在成品保護階段容易發生擾動、樁頭鑿出偏差、預留鋼筋受損等問題。為預防和控制上述質量問題或事故，應當從編制方案開始到完工交驗為止涉及的各個方面進行充分的考慮。下面以某工程沖擊成孔樁施工為例，對實施過程的質量控制作簡要介紹。

1 工程概況及特點

本工程基樁設計為摩擦端承樁，單樁長50m，樁徑2.5m，數量為每個（共6個）承臺8根樁按照梅花狀布置，樁間凈距2m。工程地處冰川飄石地帶，可能存在溶洞。覆蓋層為褐色砂粘土，厚度5m左右，其下為砂巖、石灰巖、少量花崗巖，中間夾有泥縫斷層等不良地質。地下水位距離地面約3m,鋼筋籠下端距離孔底2.5m，上端嵌入承臺2.5m，保護層7cm。吊重約7t。混凝土強度等級為C30，水下混凝土灌注，要求不得有Ⅱ類以下基樁出現，且Ⅱ類樁比例不得超過10%。

本沖孔樁工程具有量多、樁徑大、樁較深、地質條件差等特點。

2 工藝流程（見圖1）

圖1 沖擊成孔灌注樁工藝流程圖

3 施工步驟、方法和過程質量控制

3.1 方案編制報批

由總工或技術負責人主持進行方案編制。原則是結合工程特點、實際環境現狀以及施工技術水平實施編制，還包括合同條件、施工圖紙、規范要求等。編制內容包括：該工程基礎分部工程概況及特點、工藝流程、施工進度計劃、資源計劃(包括勞動力、機械設備、材料、資金)、施工準備及施工、施工質量控制、施工安全和環保控制等。編制過程中必須注意兩點，一是方案在項目內審后還要經過公司級技術部門的審核，二是方案具有指導現場具體施工的作用，也就是要細化、全面。該方案必須經過監理工程師和業主的審核批示并認可后進行實施。

3.2 技術交底

技術交底分三級進行，即技術負責人對現場技術管理人員交底，技術管理人員對工班長交底，工班長對操作人員交底。內容包括：工程概況特點、施工方法和具體措施、技術和質量控制要點、安全和環保要求、施工其他注意事項等。技術交底是確保各個環節按照既定方案實施的有效手段，其中技術和質量控制要點是關鍵，交底時必須詳盡，最好落實到每一個工序和具體操作步驟。交底必須有書面記錄[2]。

3.3 測量施工

采用全站儀按照極坐標法進行測量。測量放線前，儀器必須經過有資質的計量檢測單位檢校，并取得合格證。實施前，首先編制一個實施性的測量方案，根據方案和現場情況布置測量基準控制點，然后進行控制測量，將成果報送相關部門經審核批準。具體實施時，一定要注意天氣環境，并保護好儀器設備。本工程視野開闊，溝谷呈U形，儀器架設方便，過程中很方便隨時監控。

3.4 施工準備及鉆機就位

3.4.1 施工用水

該工程采用以自來水為輔、截流抽水蓄水為主的取用水辦法。自來水主要解決生活用水。小溪溝水體清澈，水質經檢測符合施工用水標準；雖然水流量不大，但通過修建蓄水池蓄水可以滿足施工需要。蓄水池容量100m3，水池位于山頭上，水頭差足以將水送達任何一個施工點并具有一定壓力。全橋用50mm鋼管沿線布設主水管，支水管采用鋁塑管或者高壓膠管分流。

3.4.2 施工用電

主墩安置500kVA變壓器一臺，引橋安置400kVA變壓器一臺。沿線用70～90mm2的5芯電纜敷設。現場配備一臺250kW柴油發電機。

3.4.3 施工臨時便道

溝谷地帶比較平緩，還有現成的機耕道可以利用。往兩側山頂擬修建臨時便道。便道以之字形盤旋攀升。寬度8m，坡度不大于7%，最小轉彎半徑10m，路床多為挖方，碾壓后手工鋪以30cm片石，其上撒鋪碎石，局部采用混凝土硬化。挖方路塹設置排水邊溝。整條道路均避開墩位，并盡量少砍伐苗木。

3.4.4 機具準備就位

如果在就位前埋設護筒，則注意保證護筒不偏位。護筒采用8mm厚鋼板卷制，長度3m，以人工挖孔的形式安放到位，溢漿口距離護筒頂口約20cm。由于是群樁承臺，每個臺位只能布置2臺鉆機，考慮對角布置。考慮鉆頭重量約10t，采用25t吊機進行安裝。采用10t慢速往復式卷揚機，進場前檢查性能，進場后進行組裝試運轉。機器就位后，還必須檢查護筒是否偏位。

3.5 鉆進施工

開鉆前，還必須將泥漿池、沉淀池和棄渣場修筑成形，按照規范試配泥漿。采用泥漿泵將泥漿抽送至孔內。再次檢查以上各項準備情況，確定無誤可以開鉆。一旦開鉆，記錄就隨即開始進行。如果發生坍孔，即刻停止鉆進。分析原因，采取如下對策：若護筒過短，則焊接接長護筒用鉆錘強打進土層；如果是地質塌陷，則采取反填重新埋設護筒開鉆的辦法；如果發生偏孔，一是可以采取小鉆掃孔的辦法，或者投擲片石到偏孔位置以上50cm處重新鉆進，有時甚至需要反復進行；如果發生擴孔或縮孔，就要重新確定鉆頭直徑，加焊鉆鐵或者削掉一部分鉆鐵；如果是發生斜孔，一般是地質分界，強弱差距太大，這就要反復投擲較大石塊進行修鉆；如果遇到地下暗河或者溶洞，就要立即報告設計進行研究處理；如果是單點溶洞或暗河且影響區域小，則采取投放石料并灌漿，達到一定時間后再行鉆進；如果大型溶洞或暗河，可能與外界連通且影響較大，一般是請求設計和地質重新確定設計。在鉆進過程中，特別注意防止卡鉆和掉鉆的情況發生。一旦發生卡鉆，就要用小鉆進行試探沖擊，修正后提出鉆頭，并檢查鉆頭和吊繩；如果發生掉鉆，則用打撈鉤勾住鉆頭上的護繩，慢慢將鉆頭提出孔外，同時檢查吊繩，重新固定鉆頭后接著鉆進。

本工程鉆孔樁數量多，一共配備了9臺鉆機。平均每根樁成孔時間為30天，最后用了不到半年的時間完成了所有樁基施工。

3.6 成孔檢驗

到達設計標高后，撈取渣樣，請設計、地質、監理人員進行確認，必要時進行壓碎試驗。一致認為滿足要求后，進行成孔檢驗。除了渣樣確認外，檢驗的內容包括查驗施工記錄，孔徑檢查，垂直度檢查。之前必須準備好檢孔器，按照規范要求，以3倍樁徑長度用鋼筋制作檢孔器，并順暢慢速下放到底為準。垂直度可用吊鉆檢查，每提升3m測一次吊繩夾角或偏位。檢查完畢，將結果逐一填寫到相應表格。檢驗合格，形成會議紀要，并有會簽。

3.7 清孔

采用置換泥漿和撈取殘渣的辦法進行。之前的泥漿濃度較大是為了懸浮鉆渣，此時泥漿濃度應該按照混凝土灌注要求考慮。撈取殘渣使用打渣筒，直徑一般60～80cm，長度2～3m。由于安裝鋼筋籠和連接安裝導管需要一定時間，所以過程中還必須保持泥漿濃度且防止沉淀超厚，可以利用小導管循環泥漿的辦法解決[3]。

3.8 安裝鋼筋籠

首先是對進場原材料查驗合格證明，并進行抽樣檢測，符合要求方可使用。然后按照設計要求進行下料制作，綁扎時注意鋼筋籠的方向并考慮吊裝要求，可以分段設置，吊裝時焊接連接。鋼筋籠就近綁扎成型，采用25t吊機起吊安裝,起吊時，嚴禁扭曲鋼筋籠，更不要將鋼筋籠骨架損毀；一般均要加設起吊扁擔梁，吊點必須焊接牢固，且設置合理；鋼筋籠內側設置有勁性骨架，每下放到骨架位置，就臨時保護固定，去掉骨架十字撐后繼續下放，直到設計位置；當鋼筋籠到位后，與護筒臨時鎖固，并校正準確；與護筒固定也是為了確保鋼筋籠在混凝土灌注時不上浮；如有預留鋼筋，則可考慮混凝土灌注即將完畢時再進行安裝，但速度要快。

3.9 混凝土灌注

3.9.1 原材檢驗

采用普通硅酸鹽42.5#水泥，細度模數2～2.5的中砂，5～20mm碎石，強度指標均應滿足規范要求。使用緩凝早強外加劑，初凝時間不低于15h，不大于24h。

3.9.2 混凝土試配

按照C30配制混凝土，坍落度控制在20cm±2cm范圍，擴展度500mm～600mm，和易性好。

3.9.3 后場準備

采用商品混凝土，罐車運輸，運輸距離5km。

3.9.4 前場準備

漏斗容量12m3，導管直徑340mm，并進行連接閉水、承壓、抗拉試驗，采用電動90kW輸送泵，并備用110kW柴油輸送泵和250kW發電機各一臺。

3.9.5 混凝土灌注[4]

灌注混凝土前，應再次檢查孔底沉渣厚度，滿足規范要求后，開始灌注樁基混凝土。

灌注時采取導管法，施工導管由管徑34cm的管子組成，用裝有墊圈的法蘭盤連接導管。初始灌注時，導管底部至孔底應有25～40cm的距離。在整個灌注時間內，用測探錘測量混凝土面高度，嚴格掌握導管的埋入深度，一般控制在2～3m，任何時候不得少于1m。導管用25t吊機提升，到一定高度時用扁擔、抱箍夾緊導管，進行導管拆除，拆除導管動作要快，時間一般不超過6分鐘。導管提升時應保持位置居中豎直，以防導管偏移，導管的法蘭盤被鋼筋籠卡住，使導管提不起來造成混凝土灌注中斷。混凝土灌注一旦開始就應一氣呵成，中途不得停頓，以免產生斷樁。混凝土面接近設計標高（包括多澆部分）時，應估計混凝土需要量，及時通知后場停盤。灌注結束前撥管要慢，防止混凝土表面軟弱部分擠入導管之下形成“泥心”。

3.9.6 制取混凝土試件和檢驗

在灌注過程中，每樁取試件三組。基于基樁水下混凝土的特點，采用標準養護。7天試壓第一組試件，以作為相鄰孔開孔和基樁超聲波檢測參考依據；28天試壓第二組試件，作為強度評定的依據；第三組為備用試件。超聲波檢測合格后方可進行下一步工序作業。

4 結論

該工程所有樁基按照計劃順利完成，經過檢測，僅有兩根樁為Ⅱ類，其余均為Ⅰ類[5]，達到了預先的質量要求。對于小型未貫穿溶洞，經過上述的處理，也得到了很好的解決。在吊裝過程中，也沒有發生任何安全問題，特別是為夜間進行大型、超長柔軟構件的吊裝連接施工積累了經驗。值得研究的是，相鄰沖孔樁的干擾定量分析和兩輪樁之間的間隔時間控制，以及如何控制鉆頭沖程以減少干擾等。

[1]蔣根謀.建筑施工[M].北京：中國鐵道出版社，2005.

[2]樁基工程手冊編委會.樁基工程手冊[M].北京：中國建筑工業出版社，1995.

[3]李克釧.基礎工程[M].北京：中國鐵道出版社，2008.

[4]殷萬壽.水下地基與基礎[M].北京：中國鐵道出版社，1994.

[5]周景星，王洪瑾，虞石民，等.基礎工程[M].北京：清華大學出版社，1996.

責任編輯:李 紅

Construction and Quality Control over Cast-in-situ Bored Concrete Pile

Based on the characteristics that cast-in-situ bored pile is vulnerable to quality problems and underwater casting concrete to failure,the authors introduce in detail the drilled hole technique,construction methods and quality control as well as the measures and tips for underwater concrete construction.

drilled hole;underwater concrete;quality control

TU74

A

1671-9107（2012）07-0029-03

10.3969／j.issn.1671-9107.2012.07.029

2012-03-26

朱建中(1971-)，男，重慶人，本科，高級工程師，從事建筑施工技術和施工管理工作。