沖孔灌注樁施工常見問題及應對措施

張京佑

（廣東粵華發電有限責任公司）

0 引言

樁基礎因其穩定性好、承載力高、沉降小等優點，是現代建（構）筑物中應用最廣、最常見的基礎結構形式之一，在全世界范圍它都有著悠久的歷史。在距今約12000 年的智利文化遺跡中可見到樁的雛型；國內考古發現的最早的樁基礎是在浙江余姚河姆渡遺址中發現的埋在地下的木樁，它們與木底架上的木梁、木板及上部屋架，構成了南方典型的干欄式建筑（架空式建筑物），距今約有7000 年。而在我國宋代的經典建筑著作《營造法式》中的“壕寨功限”亦載有“筑臨水基……每岸長五尺，釘樁一條。長一丈七尺，徑五寸至六寸皆可用?！钡淖龇?。隨著經濟的發展及科技的進步，現代樁基礎已經因地制宜地發展出各類形式以滿足不同的建筑需求，其中主要的劃分有：按樁體所用材料可分成鋼樁、混凝土樁、組合材料樁等；按施工機械及成樁工藝可分成長螺旋鉆孔灌注樁、人工挖孔灌注樁、潛水鉆成孔關注樁、回旋鉆成孔灌注樁、旋挖（含短螺旋）鉆成孔灌注樁、沖擊鉆成孔灌注樁、沉管灌注樁、靜壓管樁、錘擊管樁等；按受力狀態可分成抗壓樁、抗拔樁、水平受荷樁、復合受荷樁等。具體樁型與成樁工藝選取可參見《建筑樁基技術規范》（JGJ94-2008）中的附錄A。本文主要針對具有代表性的采用簡易沖孔樁機施工的沖孔灌注樁在施工過程中常遇的問題及其應對措施進行論述。

1 工程應用及一般施工流程

作者曾參與過多個電力工程的建設，其中大部分工程的樁基礎主要采用沖孔灌注樁。沖孔灌注樁擁有工藝成熟、打樁設備簡單（常用簡易沖孔樁機施工，俗稱“手拉錘”）、施工費用經濟、承載力高等優點，而且對穿越不同地層的適應性較好，在淤泥層和砂層較厚的典型的淤積、沖積地質條件也可以使用，再者還能沖擊穿越有舊基礎、大孤石和有建筑垃圾回填的場地等，在改建、擴建工程中采用有優勢。

圖1 簡易沖孔樁機

沖孔灌注樁的施工流程一般為：樁位測量定位→埋設護筒及樁機就位→沖擊成孔及泥漿循環→持力層判定及終孔判定→一次清孔→吊放鋼筋籠及導管→二次清孔→水下灌注混凝土及逐節提升導管→拔出護筒→成樁養護→質量檢測。

2 施工常見問題及應對措施

2.1 地質條件復雜，終孔判別困難

因沖孔灌注樁施工為地下隱蔽工程，在地質條件復雜的區域施工不容易判斷是否達到持力層面或是否達到終孔條件。工程樁一般選用中風化巖層或微風化巖層作為持力層，為了更直觀方便地進行巖面及終孔判別，常在打樁施工前進行施工勘察（超前鉆），鉆孔布置應參照前期已完成的工程詳勘成果并結合經濟性綜合考慮，必要時可一樁一孔布置。對于嵌巖樁，應鉆入持力層巖面之下3 到5 倍樁徑，并應穿越夾層、溶洞、破碎帶等，到達穩定地層，實際工作中常按照鉆入持力層巖面不少于3m（大直徑樁不少于5m）控制，并注意對大孤石的判別。結合工程詳勘及超前鉆成果，地質工代可更快速準確地確定巖面及判定終孔。

同時，有了鉆孔的巖層數據，可借助各類的CAD 軟件、勘察專業軟件或其他三維軟件繪制三維的地質曲面圖指導打樁施工。圖2 為某直徑120m 圓形煤場的三維地質曲面及樁圖，作者根據該工程的詳勘及超前鉆資料繪制而成。隨著打樁施工的進行，持續地記錄繪制每根樁圖，可直觀地為后續施工的相鄰樁提供參照，并為查詢各樁的深度、體積等信息提供便利。

圖2

2.2 掉錘

由于沖孔樁機的樁錘是循環往復地工作，主鋼絲繩承受周期性的荷載，特別是鋼絲繩繩卡處或樁錘轉向裝置吊環與鋼絲繩接觸處容易產生磨損、破壞，以致掉錘。為避免掉錘情況的發生，施工時應選用質優無斷絲的鋼絲繩，且其安全系數應不小于12，吊環與鋼絲繩接觸處應設置槽型護鐵保護，施工過程中亦要定期檢查鋼絲繩、繩卡等易損部位，必要時進行更換。在樁錘上部應焊有打撈杠或打撈環，以備掉錘時可馬上用打撈鉤打撈樁錘。若發生掉錘事故且在地面采用打撈鉤打撈失敗，則只能由潛水員下孔進行打撈作業或廢掉樁孔變更設計，這樣會存在較大的安全風險，或增大費用耗費時間，所以施工時要盡量避免發生掉錘。

2.3 塌孔造成擴孔或頸縮

在淤泥、淤泥質土、砂層等軟弱土層中沖擊鉆進，若無采取有效措施，樁孔易出現塌孔現像導致成樁擴大；在終孔后澆筑水下混凝土時發生塌孔則會導致樁身頸縮、夾泥或斷樁。對于此類土層，應向樁孔投入黏土造漿，增加泥漿的相對密度至1.30～1.50，讓樁孔孔壁形成較厚的穩定的泥皮護壁，防止塌孔。對不同的土層沖孔時泥漿相對密度要求可參考《建筑樁基技術規范》（JGJ94-2008）的表6.3.13；或者可根據具體的地質情況，有條件時選擇合適長度的長護筒，讓其埋置范圍穿越軟弱土層，達到支護孔壁的目的。

2.4 成孔不垂直、偏孔

當土層（巖層）軟硬不一、起伏較大時，沖擊鉆進過程中容易形成偏孔而影響成樁質量。樁錘落至孔底時若鋼絲繩出現較大的擺幅則可判斷孔底傾斜不平，可向樁孔內填入20～30cm 大小的片石，填充孔底約30～50cm厚，并進行小沖程沖擊修平孔底。

2.5 樁芯出現蜂窩孔洞、溝槽

沖孔灌注樁施工完成后，時有出現小應變及鉆芯檢測判定樁的完整性不合格，鉆芯取出的混凝土芯樣有蜂窩、溝槽甚至骨料松散、膠結差的現象，原因主要是施工過程中未有效地使樁身混凝土密實。為防止出現類似情況，應關注并做好下述幾方面：

⑴水下灌注混凝土坍落度應大于180mm，且混凝土應有較好的和易性；

⑵混凝土灌注過程中應估算好樁孔內混凝土面及導管底部的高差，保證導管埋置在混凝土內2～6m，且應保證導管連接可靠、密封良好；

⑶提升導管切忌過快，應保持慢速穩定提升，每次提管后應進行若干次回插，利用導管對混凝土進行插搗。

2.6 工程量爭議

沖孔灌注樁施工為地下隱蔽工程，為減少工程結算的爭議，甲、乙雙方一般采用單價合同，故準確地簽證工程量十分關鍵。實際工程中，可能存在有各種原因造成計量不準，甚至可能會有打樁工人為多計工程量而造假數據，所以成樁后測量孔深應由建設方代表、監理人員、施工方代表共同見證計量，以確保工程造價受控。

另外，根據不同的樁基檢測方案，需要預先考慮相應的檢測配合工作，例如包括樁內埋置聲測管、樁頭開挖、樁帽制作、樁頭破除（破除樁頂設計標高以上的泛漿層，并保護好樁頂錨筋）、樁頂打磨等等，此類工作涉及較大工程量，應明確在相應的工程承包合同中，避免漏項造成爭議。

3 結語

沖孔灌注樁已經在國內應用了數十年，隨著工程技術的發展，打樁設備亦在不斷地改良和創新，就如在簡易沖孔樁機上加裝一套自動打樁配件則可有效提高打樁效率和降低勞動力成本，又如旋挖鉆機的普及更是令樁施工的效率及質量有了質的提升。但直至現時，使用簡易沖孔樁機施工的灌注樁依然在各類工程中被廣泛采用，對于多數的地質條件和場地環境，其仍具備優良的適用性和經濟性。