沖孔灌注樁施工流程與質(zhì)量控制要點(diǎn)

莫礎(chǔ)寧

（梧州市東泰國(guó)有資產(chǎn)經(jīng)營(yíng)有限公司 廣西梧州 543000）

1 沖孔灌注樁技術(shù)概述

1.1 沖孔灌注樁技術(shù)的原理

沖孔灌注樁技術(shù)是通過使用沖樁機(jī)的沖錘做自由落體運(yùn)動(dòng)沖擊巖體成孔，在巖體中形成孔徑、孔深等符合設(shè)計(jì)文件要求的樁孔，經(jīng)清孔后，樁孔內(nèi)護(hù)壁泥漿各項(xiàng)指標(biāo)（含砂率、比重和粘度）達(dá)到水下混凝土灌注規(guī)范要求，樁孔驗(yàn)收通過后安放鋼筋籠，安裝水下混凝土灌注導(dǎo)管（俗稱下導(dǎo)管），灌注水下混凝土從而形成承載樁。沖孔樁水下混凝土灌注技術(shù)原理是：①要預(yù)備好足夠且質(zhì)量?jī)?yōu)良的水下混凝土。混凝土的拌合質(zhì)量，直接關(guān)系到樁孔的灌注質(zhì)量，混凝土的拌合不均勻、塌落度過低或過高，造成混凝土在導(dǎo)管內(nèi)流動(dòng)性過低、卡管，無(wú)法繼續(xù)進(jìn)行水下混凝土灌注，容易造成斷樁以至于灌樁失敗。②要順利灌注首盤水下混凝土。首盤混凝土灌注前要在灌注漏斗內(nèi)先安放隔水塞，待灌注漏斗準(zhǔn)備裝滿混凝土的時(shí)候，快速放開隔水塞，快速灌注水下混凝土，利用隔水塞和混凝土快速灌注的動(dòng)能，將孔底的泥漿沉渣迅速排開翻起，短時(shí)間內(nèi)水下混凝土埋沒導(dǎo)管出料口，盡量減少了泥漿對(duì)混凝土的浸淅、侵蝕，以保證混凝土的質(zhì)量與強(qiáng)度。③要控制水下混凝土灌注速度和導(dǎo)管埋置于混凝土內(nèi)深度。待混凝土埋沒導(dǎo)管口一定深度時(shí)（經(jīng)驗(yàn)做法是控制在埋沒導(dǎo)管出料口2m左右），漸漸降低混凝土的灌注速度，直至合適的混凝土灌注速度（約為全速灌注的1/3），讓混凝土從中央向四周均勻地?cái)U(kuò)散，防止混凝土灌注速度過快，混凝土內(nèi)形成空腔包含泥漿，確保混凝土灌注是與樁孔內(nèi)的泥漿或水是隔開的，保證混凝土的灌注質(zhì)量。④要精確控制樁孔內(nèi)混凝土灌注高程。由于樁的混凝土灌注過程是在水下進(jìn)行的，無(wú)法直接觀察，樁孔內(nèi)混凝土灌注高程須時(shí)不時(shí)利用測(cè)繩測(cè)量，計(jì)算導(dǎo)管口埋沒混凝土內(nèi)深度，判斷拆導(dǎo)管時(shí)機(jī)和確定拆管長(zhǎng)度，反算剩余混凝土灌注方量，提前通知混凝土拌合站出料尾方，合理安排混凝土灌注工作連續(xù)有序進(jìn)行，讓樁孔內(nèi)混凝土順利灌注至目標(biāo)高程。

沖孔灌注樁施工中任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都將會(huì)影響整條樁基甚至于分部分項(xiàng)工程的質(zhì)量和進(jìn)度。技術(shù)人員在施工前應(yīng)該仔細(xì)審閱圖紙，對(duì)施工人員進(jìn)行技術(shù)交底，操作規(guī)范要達(dá)到技術(shù)要求，對(duì)出現(xiàn)的問題及時(shí)分析處理，保證樁基施工質(zhì)量。

圖1 沖孔灌注樁施工流程圖

1.2 沖孔灌注樁技術(shù)特點(diǎn)

沖孔灌注樁的基本工序技術(shù)控制特點(diǎn)是“開孔→沖孔→成孔→安放鋼筋籠→下導(dǎo)管→灌注水下混凝土→成樁”。由于沖孔灌注樁混凝土灌注的過程是在泥漿中進(jìn)行的，工程技術(shù)要求高，施工難度較大，樁的質(zhì)量相對(duì)于梁、柱、墩等地上（±0以上）構(gòu)造物較難控制，但是，沖孔灌注樁技術(shù)施工具有較強(qiáng)的工地條件適用性，施工場(chǎng)地要求不高，野外、城區(qū)施工均可滿足工作面要求，特別是有入巖深度要求的孔樁，成孔質(zhì)量、效率高，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)和技術(shù)參數(shù)要求能夠容易滿足，性價(jià)比頗高，適用于地下水豐富、砂性土質(zhì)等地質(zhì)條件復(fù)雜地段工程，工程應(yīng)用廣泛，例如橋梁樁基、地下連續(xù)墻、建筑工程樁等等是常用的工程樁基成孔成樁方法。沖孔灌注樁和傳統(tǒng)的錘擊技術(shù)施工相比還有著成孔直徑較大、噪音小的優(yōu)點(diǎn)。正、反循環(huán)沖孔法是沖孔灌注樁施工中常用的兩種方法，運(yùn)用泥漿循環(huán)系統(tǒng)可以將樁孔中的沉渣通過泥漿帶送，實(shí)現(xiàn)樁孔清孔、清底的目的，最終成孔。在建造樁基時(shí)，需要注意管理孔內(nèi)的泥漿質(zhì)量和液面高度，確保樁孔內(nèi)灌注水下混凝土的質(zhì)量穩(wěn)定，保證工程樁基建設(shè)的整體質(zhì)量。

2 沖孔灌注樁施工流程及質(zhì)量控制要點(diǎn)

2.1 實(shí)地勘察

實(shí)地勘察是沖孔灌注樁施工前需要進(jìn)行的工作，對(duì)施工區(qū)域的環(huán)境以及土質(zhì)等方面進(jìn)行勘察，登記好每項(xiàng)勘察的數(shù)據(jù)以及結(jié)果，用于后期開展的分析以及施工工序、機(jī)械和進(jìn)度的參考依據(jù)。要了解施工點(diǎn)的地理環(huán)境，掌握地質(zhì)資料，根據(jù)實(shí)際狀況選用合適的施工設(shè)備；于施工前對(duì)圖紙進(jìn)行分析，保證施工方案是可行的。還要對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)使用的機(jī)械設(shè)備的性能進(jìn)行檢測(cè)，以免因?yàn)楣こ虣C(jī)械無(wú)法運(yùn)行而對(duì)工程的進(jìn)度產(chǎn)生影響。

2.2 制定合理的施工方案

科學(xué)合理的施工方案是根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙和工程的實(shí)際需求以及前期的實(shí)地勘察數(shù)據(jù)與分析結(jié)果得出的。在對(duì)施工方案進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)需要注意必須遵守保證施工質(zhì)量、文明施工以及前期勘察與實(shí)驗(yàn)所得到的數(shù)據(jù)等方面的規(guī)定與結(jié)果，嚴(yán)格的遵守相關(guān)規(guī)定是保證工程施工是科學(xué)合理進(jìn)行的，是工程質(zhì)量得到有效保證的關(guān)鍵方面。

2.3 埋設(shè)護(hù)筒和開挖孔樁

沖孔灌注樁進(jìn)行開孔工序一定要嚴(yán)格遵守施工工序和設(shè)計(jì)圖紙要求，利用全站儀進(jìn)行樁孔的測(cè)量放線作業(yè)，經(jīng)多次校驗(yàn)后，確定樁孔位置，埋設(shè)鋼護(hù)筒，完成開孔，進(jìn)行挖孔。埋設(shè)鋼護(hù)筒是沖孔灌注樁技術(shù)的重要環(huán)節(jié)，首先，利用全站儀進(jìn)行定位，在設(shè)計(jì)樁體定位放樣并規(guī)范其在設(shè)計(jì)中的準(zhǔn)確位置，然后根據(jù)放樣點(diǎn)進(jìn)行護(hù)筒的埋設(shè)工作，要注意的是，護(hù)筒圓心要和樁體的中心位置保持一致，護(hù)筒確保垂直度，不能出現(xiàn)偏倒、傾斜情況，在沖孔作業(yè)時(shí)也要要嚴(yán)格地保證其處于垂直狀態(tài)，并且要和周圍巖體（泥土）穩(wěn)固粘結(jié)起來，不能松動(dòng)、縫隙以免影響樁體在灌注時(shí)出行傾斜和不穩(wěn)固。開孔時(shí)需要注意的是：兩個(gè)相連的樁孔距離很近，不能同時(shí)開孔，需要分隔至安全距離的另一個(gè)樁位才能進(jìn)行下一個(gè)開孔作業(yè)，以避免孔壁坍塌的情況發(fā)生；剛開孔時(shí)還需要控制好沖擊樁頭沖擊高度，不得大拉大錘，應(yīng)底錘密擊。沖孔時(shí)需要注意的是：樁機(jī)應(yīng)架立水平、穩(wěn)固和位置準(zhǔn)確，沖擊鉆頭與護(hù)筒中心的允許偏差應(yīng)在±2cm范圍內(nèi)，沖孔工作應(yīng)不間斷地完成，不得無(wú)故停機(jī)，直至成孔。成孔后還要注意的是：當(dāng)樁孔入巖深度、孔深符合設(shè)計(jì)和規(guī)范要求時(shí)（終孔），移開樁機(jī)進(jìn)行清孔，然后進(jìn)行樁孔驗(yàn)收，驗(yàn)收通過后應(yīng)立即安放鋼筋籠、下導(dǎo)管等施工工序，各項(xiàng)施工工序必須緊密相接，禁止工序停頓，而且樁孔內(nèi)泥漿要保持液面高度和循環(huán)流動(dòng)狀態(tài)，直至開始灌注水下混凝土，目的都是防止孔壁坍塌。成孔后要及時(shí)進(jìn)行水下混凝土灌注工作，間隔時(shí)間不能過長(zhǎng)，過長(zhǎng)將導(dǎo)致泥漿的沉淀。

2.4 泥漿的配制和清孔

泥漿的拌制與配制，因?yàn)槟酀{主要由膨脹土、水、纖維素等組成，在沖孔前，需要安置設(shè)計(jì)圖紙和規(guī)范要求制備好泥漿，施工現(xiàn)場(chǎng)中泥漿與水的比重就是“泥漿比重”，“泥漿比重”這個(gè)參數(shù)對(duì)于泥漿在沖孔壁上形成的泥皮質(zhì)量有著直接的重要關(guān)系，直觀的受力分析就是“孔壁外地下水的靜壓低于樁孔內(nèi)泥漿的靜壓，泥漿中的泥土小顆粒不斷地填滿孔壁縫隙，形成一道泥皮，隔絕樁孔與地下水的聯(lián)系，保持樁孔內(nèi)靜壓平衡，最終實(shí)現(xiàn)孔壁與周邊巖體（圍巖）受力平衡，保持孔壁的相對(duì)穩(wěn)定，防止孔壁坍塌的出現(xiàn)”。然而，泥漿和清孔又是另外的一層關(guān)系，那就是“泥漿含砂率”，這一參數(shù)表征了清孔質(zhì)量，對(duì)樁孔內(nèi)沉渣厚度有著直接聯(lián)系和影響水下混凝土的灌注質(zhì)量（夾泥、夾砂、鏤空等），最終影響成樁質(zhì)量。護(hù)壁選用的泥漿還要要有足夠的“泥漿黏度”確保滿足護(hù)壁需要，樁孔內(nèi)液面高度應(yīng)比正常地下水位高1m以上，一般控制在護(hù)筒頂部以下30～60cm。

2.5 安放鋼筋籠和下導(dǎo)管

在成孔后，安放鋼筋籠之前，一定要對(duì)樁孔（垂直度、孔徑、孔深）進(jìn)行再次檢查，確保這些后，再起吊并安放鋼筋籠。吊裝鋼筋時(shí)，要仔細(xì)檢查起吊設(shè)備和鋼筋吊點(diǎn)正確。在放置鋼筋籠時(shí)，要小心謹(jǐn)慎保證鋼筋籠準(zhǔn)確的安放在孔洞中，避免因?yàn)榈醴胚^程中定位不準(zhǔn)確而造成鋼筋籠變形或者錯(cuò)位。完成安放鋼筋籠后要馬上進(jìn)行下導(dǎo)管工序，導(dǎo)管應(yīng)在樁孔中間穩(wěn)步沉放，不能觸碰鋼筋籠、偏位，以免導(dǎo)管在提升時(shí)鋼筋籠卡管，無(wú)法提起。導(dǎo)管出料口距孔底要滿足規(guī)范要求，一般控制在25～40cm。導(dǎo)管使用前要進(jìn)行閉水試驗(yàn)（水密、承壓）和接頭抗拉試驗(yàn)，合格后方可進(jìn)行下道工序。下導(dǎo)管后要再次進(jìn)行清孔，避免沉渣過厚，并要及時(shí)進(jìn)行下道灌注水下混凝土工序，間隔時(shí)間不宜過長(zhǎng)。

2.6 灌注水下混凝土

安放好鋼筋籠后，在灌注水下混凝土實(shí)施之前，必須進(jìn)行再次量孔和測(cè)定孔底沉渣厚度，必要時(shí)進(jìn)行二次清底，而且還要進(jìn)一步檢查樁孔質(zhì)量，觀察其內(nèi)壁有無(wú)脫落和底部有無(wú)積水的情況。出料前，要完成水下混凝土配合比的設(shè)計(jì)，由于灌注樁水下混凝土有較高的坍落度要求，坍落度須控制在180～220mm，并要有一定的流動(dòng)性，而且水下混凝土也會(huì)多少受到泥漿的侵蝕，所以水下混凝土強(qiáng)度應(yīng)使用大于設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)的配比和加入適量的緩凝劑，使總平均值達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)，且要達(dá)到95%保證率。根據(jù)灌注樁直徑、導(dǎo)管懸空高度、導(dǎo)管最小埋置深度確定混凝土方量，實(shí)際施工過程中首盤混凝土方量必須足夠。進(jìn)行灌注前，必須檢查好試驗(yàn)水下混凝土的拌合質(zhì)量，禁止使用質(zhì)量不合格的水下混凝土，必要時(shí)需返廠處理。在灌注時(shí)，要適當(dāng)控制混凝土灌注速度，確保灌注正常、連續(xù)進(jìn)行。灌注過程中要經(jīng)常的略微的提升導(dǎo)管，使混凝土均勻的進(jìn)入樁孔內(nèi)。每盤水下混凝土灌注完成后都要及時(shí)的測(cè)量孔深，計(jì)算出導(dǎo)管埋置深度并反復(fù)核對(duì)，埋置導(dǎo)管深度適宜在2～6m，判斷拆導(dǎo)管時(shí)機(jī)和確定拆管長(zhǎng)度，防止導(dǎo)管拔漏，反算剩余混凝土灌注方量，提前通知混凝土拌合站出料尾方，合理安排混凝土灌注工作連續(xù)有序進(jìn)行，讓樁孔內(nèi)混凝土順利灌注至目標(biāo)高程。灌注目標(biāo)高程比設(shè)計(jì)高程高1m左右，待混凝土硬度達(dá)到規(guī)范要求后，進(jìn)行人工砍樁頭。

3 結(jié)束語(yǔ)

沖孔灌注樁有著成本低、操作簡(jiǎn)易及適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用于各種施工項(xiàng)目。在進(jìn)行沖孔灌注樁時(shí)要求操作人員仔細(xì)做好每一步工作，對(duì)沖孔灌注全過程進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，仔細(xì)分析問題并采取嚴(yán)謹(jǐn)有效的措施予以補(bǔ)救，對(duì)癥下藥，切不可盲目套用理論知識(shí)。

[1]孫向芳.沖孔灌注樁施工技術(shù)與質(zhì)量控制研究.華中科技大學(xué)，2015（7）.

[2]蔡學(xué)亮.大跨度預(yù)應(yīng)力混凝土施工質(zhì)量控制措施[J].中國(guó)房地產(chǎn)，2012（6）.

[3]周文智.灌注樁后壓漿技術(shù)的機(jī)理與功效[D].北京：北京工業(yè)大學(xué)，2016.