沖孔灌注樁施工要點

劉曉平

(四川大安建筑工程有限責任公司，四川成都 610063)

在樁基礎施工新工藝不斷創新的今天，沖孔灌注樁以其獨特的優勢仍在大型建筑物、構筑物中被廣泛采用。從房屋建筑到公路橋梁的基礎都大量采用灌注樁，而沖孔灌注樁適用于各種復雜的地質構造中施工。可穿透粘性土、砂土、碎石、礫石等，軟硬變化大的巖層，地下水位高或低都能施工。

灌注樁單樁承載力大，樁身剛度大，除能承受較大的豎向荷載外，還能承受較大的橫向荷載，增強建筑物的抗震能力，能有效地抗住邊坡滑動作為抗滑樁、基坑開挖的支護樁，在逆作法施工中作結構柱使用。

由于灌注樁不象預制樁需搬運，需承受打擊或壓樁施工。因而灌注樁的鋼筋配筋率較低，可僅按結構設計的要求配筋。這樣既確保結構受力的需要又節約了鋼筋，降低了成本。

沖孔灌注樁的施工設備簡單、施工成本低可與人工挖孔樁相比擬。但沖孔灌注樁的施工安全性比人工挖孔樁要安全得多。

但沖孔灌注樁的施工環節多，影響樁質量的人為因素較多。如果缺少施工經驗或管理不當，會發生縮徑、斷樁、樁身夾泥等問題嚴重影響樁的承載力。

要確保沖孔灌注樁的施工質量應抓好各施工環節的質量管理。

1 施工前的準備工作

1.1 樁位確定

樁位確定既要確定樁的平面位置又要確定樁的高程。應在現場視線開闊、不妨礙施工的地方設控制點并設置護樁，既作保護用又可作為控制點的預備點，可與主控點相互檢測用。施工中需使用這些控制點時，首先要檢查這些點是否有移動或下沉。

1.2 埋設護筒

護筒用厚6～8 mm 鋼板卷成，內徑比樁徑大20～30 cm，長1.5～2 m。在樁位處挖比護筒外徑大80～100 cm 的圓坑。在坑底填筑30～50 cm 的粘土，分層夯實。護筒放入坑內后可作平面位置和垂直度的調整。同時在護筒周圍用粘土填筑固定和密封護筒外與地面的縫隙。要求護筒的位置偏差不大于5 cm，護筒傾斜不大于1%，護筒頂面高出地面30 cm，并留有出漿口。

1.3 安置鉆機

鉆機應安置在樁位處，其底座處的土壤應是密實的，不得直接安置在不密實的回填土上。不然可能使鉆機底座不均勻沉降，影響施工質量，如果鉆機底座不均勻沉降嚴重還有可能引起鉆機傾翻釀成事故。

鉆機機架安裝就位后要精確測平，平面坐標位置偏差不大于2 cm。此后的沖孔及孔的位置、垂直度都是以機架為基準的。在沖孔過程中應經常檢查，及時糾正機架的傾斜和位移，使沖孔機頂端的起吊鋼絲繩和樁中心在同一垂線上。

1.4 泥漿制備

泥漿在沖孔灌注樁施工中起著重要的作用。泥漿可在孔壁處形成一層泥皮，因泥漿的密度大于水的密度，形成的壓強差可阻隔孔外地下水的滲入，保護孔壁不坍塌。同時因泥漿的密度大，使沖孔產生的渣土、碎石產生的浮力更大，易被流動的泥漿帶出孔外。泥漿還可起到冷卻和潤滑的作用。

要求用優質黃泥制作泥漿，如能用膨潤土則更好。泥漿的密度以1.15～1.20 含砂率少于3%為好。

如果工地地表素土質量較好，也可用原土造漿，即在護筒內注入清水，直接投入粘土，用沖擊錐以小沖程反復沖擊造漿。

2 沖孔灌注樁施工

2.1 沖孔

一般選用平底鉆頭，沖孔時沖程的大小和泥漿的密度與通過的土層情況有關。開始時采用小沖程，并加大泥漿密度，反復沖擊使孔壁堅實，進尺速度不大于0.5 m/h。在通過堅巖層時采用4～5 m 大沖程，使巖層破碎。在任何情況下最大沖程不宜超過6 m，以防卡鉆及沖壞孔壁或使孔徑不圓。在易坍塌或易滲漏地層如粉砂層采用小沖程，進尺速度在0.3 m/h，并提高泥漿密度，確保形成穩定的孔壁，避免漏漿和塌孔。

如果基巖面傾斜大或高低不平時應回填片石碎石至偏孔以上0.3～0.5 m 處，低錘快打，造成一個平臺后，再轉入正常沖孔。

在沖孔施工過程中，每進尺2～3 m 應檢查孔直徑及圓度和垂直度。并檢查沖擊錐的磨損情況及時修理補焊。

如果在沖孔施工中發現有塌孔現象應立即提起沖擊錐，向孔內拋填片石、碎石、粘土并補充泥漿。同時應將人員、設備撤離工作面至安全的位置。如果情況嚴重可向塌孔內灌入低標號的混凝土。待孔內情況穩定后再按正常程序重新開始沖孔施工。

2.2 清孔

沖孔施工時大部分渣土、碎石等隨著沖洗泥漿被帶出樁孔。清孔就是要清除殘存于孔底的沉淀物。

2.2.1 正循環清孔

正循環清孔一般適用于淤泥層、砂土層、基巖層，施工的樁孔直徑不宜大于800 mm，否則清孔效果較差。可將沖擊錐提離孔底80～100 mm，輸入密度1.05～1.08 的新泥漿，清洗孔底把樁孔內有大量渣土、碎石的泥漿置換出來。孔內泥漿的上返流速應不小于0.25 m/s。

2.2.2 反循環清孔

一般用泵吸反循環清孔，適用于孔徑大于600 mm 的樁孔。清孔時送入孔內的泥漿密度不宜大于1.05，不得少于砂石泵的排量。

還可用壓風機清孔，空氣吸泥機清孔、吸泥泵導管清孔、砂漿置換等清孔方式。

2.3 鋼筋籠的保護與沉放

2.3.1 鋼筋籠的保護

(1)在易變形的位置增設架立筋，并與主筋綁扎牢固，提高鋼筋籠的剛度。

(2)在鋼筋籠內縱向安設臨時支撐或立柱，在當鋼筋籠插入樁孔時再拆除，可循環使用。

2.3.2 鋼筋籠的沉放與連接

受鋼筋的可使用長度及起重機械起重能力及防止起吊時鋼筋籠變形的限制。單個鋼筋籠的長度是受到一定的限制的。

先插入樁孔內鋼筋籠可用型鋼穿過鋼筋籠固定在護筒上，此時應調整鋼筋籠的位置。在制作鋼筋籠時應每隔1 m在箍筋的圓周上穿好滾動式混凝土墊塊以確保混凝土保護層的厚度。

此時再將上部鋼筋籠吊起與下部鋼筋按規定要求焊接后即可將鋼筋籠全部插入樁孔內。

待鋼筋籠安裝完畢后，檢測鋼筋籠的高度確認鋼筋籠是否沉入樁孔底部。如未全部沉入樁孔底部，不得用強力施壓或敲擊鋼筋籠，應撥出鋼筋籠找明原因后重新插入。

在灌注混凝土前應再次清孔，測定沉渣厚度，固定鋼筋籠防止上浮。

2.4 灌注水下混凝土

2.4.1 導管使用前應進行拼接、密封、過球、承壓、接頭抗拉的檢查

在導管外表面用紅色油漆標注好長度，可每50 cm 標注一處，以便施工中控制導管埋置深度。

導管固定于樁孔中間應垂直，底端離樁孔底30～40 cm以利混凝土的流動。

2.4.2 開導管首批混凝土用量計算

水下灌注混凝土開導管時，漏斗和貯料斗內必須儲備一定量的混凝土，以保證能完全排除導管內水或泥漿，并使管口埋于至少0.8 m 深的流態混凝土中。

例如某工程已知灌注樁直徑1.5 m，樁孔深35 m，擴孔率取8%，導管內徑0.3 m，要求埋于混凝土中深度不小于1 m，導管底端距樁孔底0.3 m，混凝土重度為24 kN/m3，泥漿重度為12 kN/m3。

(1)開導管時首批混凝土量V。

(2)導管上料漏斗應距樁頂的高度hc。

取實際落注混凝土樁頂距設計樁頂高0.5 m，取超壓強為75 kN/m2。

式中:HC為首批混凝土要求澆灌深度(m);

HD為管底到樁孔底的高度，一般為0.3～0.4 m;

HE為導管的埋設深度，一般為0.8～1.2 m;

h1為樁孔內混凝土達到HC時，導管內混凝土柱與導管外水壓平衡所需高度(m);

HW為樁孔內泥漿深度;

γw為樁孔內泥漿的重度，取11～12 kN/m3;

γC為混凝土重度，取24 kN/m3。

(3)混凝土灌注過程應連續進行，嚴禁中途停工。同時注意觀察管內混凝土下降和樁孔內泥漿升降情況。如發現混凝土堵在導管內流動不暢或不流動，可輕輕上下抖動導管，但不能將導管提得過高。

為防止鋼筋籠上浮，除了將鋼筋籠固定在護筒處的措施，在灌注混凝土時，當混凝土頂面高出鋼筋籠底部2～3 m時應及時將導管提升，導管埋入深度為2～6 m，及時拆除多余的導管，要防止導管零件、工具掉入樁孔，拆下的導管及時洗干凈。

為確保樁頂混凝土質量，在樁頂設計標高以上應超灌0.5～1 m。在拔出最后一段導管時，速度要緩慢，防止樁頂沉淀的泥漿進入樁頂。

混凝土灌注完畢后不要急于清理孔口表面的泥漿等，應在8 h 后樁身混凝土已凝結達到穩定狀態后再清理。

3 灌注混凝土時的常見故障

3.1 隔水栓卡在導管內

隔水栓卡在導管內可能是隔水栓翻轉或膠墊過大被卡住;導管不直或變形也易被卡住，可用長桿沖搗，否則只能拆下導管處理。按筆者經驗如用球膽作隔水栓從未發生過被卡的問題。

3.2 導管內進泥漿

導管內進泥漿一般是導管連接處密封不好，或首批混凝土量不足未能封住導管口。

只能撥出導管清除已灌入混凝土，重新灌注。

3.3 斷樁

斷樁的原因一是混凝土面測量不準導管提升過高，致使泥漿進入。二是樁孔上部發生坍塌或孔底沉渣過多，在混凝土的沖擊下進入樁內。三是導管密封不好，漏入泥漿。

3.4 導管堵塞

導管堵塞的原因一是導管變形或內壁有混凝土硬結。二是混凝土的質量差產生離析粗骨科卡入隔水栓或在隔水栓上形成架橋現象。三是導管漏泥漿，改變了混凝土的性能。如果不能用長桿插搗或抖動導管解決，則只能撥出導管處理。

4 結束語

沖孔灌注樁雖然有很多缺點如噪聲大、泥漿排放污染環境等。但沖孔灌注樁的設備簡單、成本低、施工安全、適用面廣等優點，得到廣大建筑設計、建筑施工人員的垂青。盡管目前樁基施工的新工藝、新技術、新材料不斷涌現，沖孔灌注樁仍有強大的生命力。但要確保沖孔灌注樁的質量，不僅應做好本文提出的各點。還有很多工作需做，如樁孔坐標、垂直度、沉渣、孔壁情況的檢測，水下混凝土既要流動性好又要強度高還要粘聚性好等，這些問題需不斷地研究提高。