建筑工程沖孔灌注樁基礎施工技術的踐行探討

康 偉

（中鐵十六局集團有限公司，北京 100000）

在我國建筑領域快速發(fā)展的大背景下，建筑施工技術水平也在不斷提高。其中，沖孔灌注樁技術因其負面影響較小、靈活性較強、單樁承載力大等特點在建筑施工中得到廣泛應用。作為建筑施工中比較常用的基礎性施工技術，沖孔灌注樁技術的合理應用直接關系到建筑工程施工效果。但是，如果未能對沖孔灌注樁施工細節(jié)做到良好把控，建筑工程整體施工也極易出現(xiàn)質量偏差，影響其順利交付。

1 沖孔灌注樁技術原理分析

沖孔即沖擊鉆發(fā)揮效用所致，保證帶鉆刃沖錘有效提升，并以自由下落做沖擊動作，實現(xiàn)巖層削切目的，并排出碎渣而后成孔，其技術原理如圖1 所示。

圖1 沖孔灌注樁技術原理

一般情況下，沖擊鉆機可分為兩種形式：一種為鋼絲繩式，另一種為鉆桿式。其中，鋼絲繩式具有鉆孔直徑較大等特點，可依照設計樁徑改變鉆頭大小，錘重也可根據(jù)樁徑大小確定，一般控制在3 000～10 000kg；鉆桿式具有鉆孔直徑較小、整體作業(yè)效率較低等特點，常規(guī)情況下很少應用。

沖孔灌注樁技術的適用范圍一般為黏土層、砂土層、裂隙發(fā)育地層、填土層、碎石土層等。一般情況下，樁孔直徑在600～2 500mm 之間，沖孔深度最大約為300m。

2 建筑工程沖孔灌注樁基礎施工技術實際應用研究

關于建筑工程沖孔灌注樁基礎施工技術的應用，本文將結合實際建筑工程案例，深入分析沖孔灌注樁技術應用要點及其具體落實情況。

2.1 工程概況

本工程位于某市新區(qū)新場鎮(zhèn)，東至楊輝路、南至新環(huán)南路、西至眾安路、北至新環(huán)南路中心線以北210m，主要包括1 號、2 號標準養(yǎng)老所和地下汽車庫。1 號、2 號標準養(yǎng)老所為地上26 層、地下1 層，地下1 層為車庫。建筑結構為鋼框架-防屈曲鋼板剪力墻結構。工程具體建設信息見表1。

表1 工程項目基礎信息

2.2 地質情況

在工程施工正式開始的前期階段需要開展地質勘察工作，專業(yè)技術人員要深入現(xiàn)場保證勘察結果精準。該地地質勘察情況為：素填土（以多期回填形式為主，回填時間在4～10 年，大部分固結已完成）、卵石、全風化花崗巖、中風化花崗巖。

2.3 沖孔灌注樁基礎施工技術的踐行路徑

2.3.1 規(guī)劃現(xiàn)場準備工作

在沖孔灌注樁基礎施工正式開始前，應結合實際工況，確定技術標準、準備相關材料、選擇施工作業(yè)人員和引進建筑機械設備。同時，本工程建設涉及企業(yè)還要構建專門的質量管理團隊，以保證事前準備工作充分落實。施工單位在樁機正式進場前也要做好場地清理、平整工作，保證裝機運行穩(wěn)定、高效。此外，施工單位要對兩排樁間的泥漿池進行挖設，結合建設實況做出綜合性考量，保證面積合理。泥漿池的挖設可控制長為10m、寬2m、高1m，還要在泥漿池四周加設護欄。

2.3.2 制訂施工方案

沖孔灌注樁基礎施工方案應結合本工程建設實況制訂。對高層建筑來說，在施工方案制訂中，要明確提升樁基礎上拔力、水平承載力的重要作用，規(guī)避建筑傾斜問題。同時，還要考量軟土地基等特殊情況，這直接關系到樁基礎抗震性能。總的來看，施工方案制訂中應重點考慮樁基礎承載力變形可能性，提前進行地質勘察作業(yè)，保證施工方案制訂中能夠有精準數(shù)據(jù)支持。

2.3.3 測量定位

在沖孔灌注樁技術應用中，完成施工方案制訂后，可開展測量定位作業(yè)。該項工作的開展需要依照施工圖紙，全面掌握樁位線測量定位，測量過程要注重發(fā)揮全站儀設備效用，定位放樣則要利用鋼卷直尺。整個流程如下：

①樁基施工場地控制軸線放出，要嚴格按照施工圖紙標準完成，樁位線一般自軸線引出，現(xiàn)場作業(yè)人員要對此做好標識。

②在樁位中心坐標定位精準完成后，可利用鋼筋等做出較為明顯的標志。整個樁位控制圓中心點還要依照該標識設置，而樁半徑長直接等于圓半徑長，按照該標準繪制圓，即為樁位控制圓。

③針對已完成標記軸線和樁位坐標，還要進行更進一步檢查，規(guī)避標記缺失問題，即使出現(xiàn)此類問題，也要做到迅速補充。

④在測量放線過程中，所得樁位坐標、軸線等都要做到及時有效復核。

2.3.4 護筒制作與埋設

根據(jù)本工程地質勘察所獲結果表明，土質第1 層——素填土，具備較為松散的特點，針對此展開鉆孔作業(yè)，極易引發(fā)塌孔問題。因此，為有效規(guī)避這一問題，現(xiàn)場工作人員需要確定樁中心點為圓心，保證鋼護筒埋設更具針對性。護筒直徑、高度的確定最好控制為前者1m、后者2m，材料最好為鋼板卷制鋼護筒。常規(guī)情況下，實際施工中的護筒埋深應控制在1.5m，即使是鋼護筒頂面，也要在地面上約30cm 位置。在具體埋設作業(yè)完成后，鋼護筒周圍要及時壓實、擠緊，該步驟需要利用黏土分層，保證密實度理想，避免下沉、松動問題。此外，樁機安裝操作要確保鉆頭中心、樁孔、護筒處于同一水平線，偏差不能超過50mm。

2.3.5 制備泥漿、循環(huán)系統(tǒng)設置

現(xiàn)場泥漿制備原料一般為膨潤土，其作用為保護孔壁、懸浮沖渣。遇到較為特殊的情況時，選用黏性土也可完成該項操作，當然，黏性土本身含砂率要在4%以上、黏性也應更大，并及時添加泥漿處理劑。在本工程施工中，泥漿制備指標見表2。

表2 泥漿制備指標參數(shù)

在確定參數(shù)指標后，要做好循環(huán)系統(tǒng)設置工作，每一樁基、每兩墩之間均要設置一個泥漿池。泥漿池開挖至少要滿足兩根樁所需泥漿量，其坡度應結合地質情況確定比例，一般以1 ∶0.25 和1 ∶0.5 為準。在本工程中，每個泥漿池都會有制漿池和鉆渣沉淀池，中間位置上口處應設置流漿通道（500mm），保證沉淀池泥漿實現(xiàn)循環(huán)使用。如果發(fā)生沉淀池泥漿指標超標現(xiàn)象，應堵住泥漿通道，利用機械撈渣至制漿池泥漿指標契合鉆孔標準。而后，作業(yè)人員應結合現(xiàn)場實際情況，設置1 個或1 個以上的泥漿池，以發(fā)揮泥漿收集和外運作用。在泥漿池設置中，注意不可以設置樁位，要使用挖掘機開挖地面，挖掘機走機過程中要保護人員安全和已完成樁基。此外，在沖孔灌注樁施工中會有大量泥漿產生，因此，在施工現(xiàn)場要設置足量泥漿車，這是泥漿及時外運的基礎性前提。

2.3.6 沖擊鉆孔

沖擊鉆孔施工對沖孔灌注樁質量的影響十分明顯著。在成孔初期階段，錘高應確定為0.4m，慢進輕壓、低錘沖擊，保證孔壁平整。當鉆桿進入鉆孔，要提升鉆進速度，錘高提升至2m，整個過程沖擊錘會將鉆孔內泥砂擊碎并擠入孔壁，以提升孔壁密實度。但是，這一過程也會出現(xiàn)大量土石渣，對鉆進造成不良影響，需要將孔內殘渣及時排出，一般會使用撈渣桶掏渣，其長度一般在1.8m、直徑在400mm，撈渣時間要控制在2h/次。此外，為杜絕塌孔問題，要密切關注孔內泥漿的補給，如果后續(xù)沖孔操作遭遇泥漿較稀問題，還要添加黏性土來增稠。

2.3.7 導管安裝、二次清孔

安裝導管應注意兩點：第一，灌注前要精準測量導管總長度。第二，導管投入使用前要進行水密性試驗，檢查其各個部位密封防滲性能。在二次清孔作業(yè)中，履帶吊吊放鋼筋籠到位后，導管要抓緊吊裝，二次清孔要在導管安裝完成后進行。在導管吊放過程中，其軸線要對準孔位中心，導管下方也要順直、平穩(wěn)，規(guī)避擾動壁孔、剮蹭鋼筋籠等問題發(fā)生。完成導管吊裝后，將圓形漏斗置于其頂口位置，保證孔底高度距底口約300mm，并開啟泥漿泵，推進二次清孔作業(yè)順利開展。二次清孔泥漿的比重指標確認應參照設計標準，進泵要在1.10 以下、返泵要在1.15 以下，沉渣厚度≤50mm，整個清孔作業(yè)的時間要根據(jù)工程建設實際設置，保證其科學、合理。在完成二次清孔作業(yè)后，確定一系列參數(shù)標準符合工程設計要求和標準，可開始水下混凝土灌注施工。

2.3.8 水下混凝土灌注

水下混凝土灌注對沖孔灌注樁技術的貫徹應用有明顯影響，屬于其重要環(huán)節(jié)之一。施工人員在正式開展此項作業(yè)前期，要保證技術準備工作充分落實，這是確保水下混凝土灌注施工高效完成的基礎。在本研究的工程建設中，要確定樁身等級為C35，并確定其坍落度在180～220mm 之間。在整個施工過程中，如果現(xiàn)場攪拌作業(yè)充分完成后，要把漿液運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，現(xiàn)場有儲料斗能夠裝載。在這一操作過程中，要重點關注儲料斗狀態(tài)是否正常。儲料斗裝滿后，剪除混凝土活塞，整體灌注操作需要利用導管，儲料斗內混凝土面已經下降并到達底部，要及時添加，并控制導管提升速度、混凝土上升速度等。混凝土灌注完成后，樁基混凝土達到初凝狀態(tài)，即可拔起護筒，移除樁基，回填孔口，做好泥漿外運。然后，專職人員要負責混凝土試塊留置，每根樁試塊留置要在1 組以上，一般1 組3 塊，每一試塊都要注明留置日期、樁編號、強度等，做好標樣，在其到達齡期即送檢。送檢結果保證混凝土符合工程建設強度后，可將樁頭多余混凝土清除，沖孔灌注樁即成樁。

在完成上述沖孔灌注樁基礎施工后，現(xiàn)場作業(yè)人員還要做好質量控制，如針對漏漿問題應立即停止鉆進作業(yè)，并回填黏土堵塞，嚴重時可加設臨時鋼護筒。而如果發(fā)生堵管問題，施工人員要上下振搗導管，使混凝土流動速度加快，以解決堵管問題。

2.4 沖孔灌注樁承載力測試

2.4.1 測試原理

采用雙荷載箱自平衡法試驗，測試沖孔灌注樁承載力。在試驗過程中，荷載箱設備的具體操作順序應按照以下相關要求進行實操：

①保證荷載箱在運行加載狀態(tài)下把荷載箱的下段樁加載到破壞狀態(tài)之中，同時，荷載箱下段以上樁身并沒有達到極限狀態(tài)，至此，該試驗第一步已經完成。

②經過一段時間間隔（間隔時間契合休止期要求即可）進行試驗第二步，及時打開下荷載箱出油閥，將上荷載箱加載到中段樁身側阻，并將其發(fā)揮到極限，之后關閉下荷載箱的出油閥，繼續(xù)進行加載，以保證上段樁身側阻能夠發(fā)揮到極限。

2.4.2 確定設備位置

關于設備儀器位置確定，首先，保證荷載箱具體位置在平衡點位置上，而樁身則要以荷載箱為界限劃分為上、下兩段，樁身上段自重、樁側摩阻力之和與樁身下段二者之和保持相等。其次，樁身軸力計布設要以自平衡試驗為依托，提供樁側樁端極限承載力、分層極限摩阻力等，需埋設樁身測力元件進行樁身軸力檢測。按樁周土體分層情況，在主要土層交界處埋設樁身軸力計，忽略土層亞層、薄層，基于以上原則，各軸力計埋設位置如下：

第1 斷面：樁頂處設標定斷面。

第2 斷面：第②層粉土與第③層粉質黏土之間，與地坪之間的距離為12.2m。

第3 斷面：第③層粉質黏土與第⑤層粉質黏土之間，與地坪之間的距離為20.1m。

第4 斷面：第⑤層粉質黏土與第⑥層粉質黏土之間，與地坪之間的距離為32.6m。

第5 斷面：第⑥層粉質黏土與第⑦層粉質黏土之間，與地坪之間的距離為42.5m。

第6 斷面：第⑦層粉質黏土與第⑧層粉質黏土之間，與地坪之間的距離為59.0m。

第7 斷面：上荷載箱位置，距地坪68.4m。

第8 斷面：第⑧層粉質黏土與第⑨層粉質黏土間；距地坪76.0m。

第9 斷面：下荷載箱位置距樁頂88.4m。

第10 斷面：樁端以上2.0m，距地坪106.4m。

2.4.3 荷載箱布控

荷載箱安裝是試樁鋼筋籠制作的關鍵，直接影響試驗數(shù)據(jù)能否準確無誤采集，制作要求較高。為了解決因荷載箱內徑小導致導管下放難的問題，在荷載箱上板焊接喇叭筋，其上端與主筋進行焊接、下端則要與上板內邊緣焊接，其作用體現(xiàn)在導向與整體性增強上。現(xiàn)場施工過程中要注意保護荷載箱和電纜線，不得受撞擊和焊渣損傷。

2.4.4 “L”形加強筋設計

為了使主筋與荷載箱之間的連接更加牢固，防止吊裝脫落，在主筋內側焊接“L”形鋼筋，另一端與荷載箱的頂?shù)装暹M行焊接。保持鋼筋籠起吊中荷載箱水平度，并確保下放過程中主筋與荷載箱之間不脫焊。

2.4.5 注漿管加工

本試樁工程中的聲測管“一管兩用”，在檢樁完成后又發(fā)揮注漿管作用，既節(jié)省了鋼材，又減少了鋼管貫穿荷載箱時帶來的復雜工序。每根注漿管（聲測管）管底3 方向需要有9 個注漿孔，上、下注漿孔間距控制在6cm，直徑為Φ10mm。為防止泥漿進入，每個注漿孔處要套上厚1.5mm、長20cm 的橡膠管，并以防水膠帶封口、鐵絲扎緊，確保其單向閥性。為了防止荷載試驗損壞注漿管，在荷載箱區(qū)域設置位移護管、密封管接頭，減小第一次荷載試驗對后續(xù)注漿的影響。

2.4.6 荷載試驗結果

①注漿前加載的確定：下荷載箱需要進行分級加載，具體增量是1 404×2（kN），第一次進行2 級增加，然后是逐級增加，在試驗樁加載到15 444×2（kN），保證沉降穩(wěn)定，其下段樁已至極限荷載，這時就需要終止加載并卸載。上荷載箱也需要分級加載，其增量是1 512×2（kN），具體加載過程與下荷載箱相同，直至加載到16 632×2（kN），沉降穩(wěn)定后，關閉下荷載箱出油閥，繼續(xù)加載至31 632×2（kN），下段樁身已達到極限荷載，這時就需要終止加載并卸載。

②注漿之后的加載：下荷載箱需要分級加載，增量為1 979×2（kN），操作與注漿前基本一致，在試驗樁到23 748×2（kN），沉降并沒有穩(wěn)定，但是，已至極限荷載，這時就需要終止加載并卸載。上荷載箱也需要分級加載，增量為2 016×2（kN），加載至18 144×2（kN），沉降穩(wěn)定后，關閉下荷載箱出油閥，繼續(xù)加載至32 256×2（kN），下段樁身已達到極限荷載，故終止加載并卸載。

經計算整理后，荷載試驗結果見表3。

表3 荷載試驗結果

3 結語

在建筑工程施工中，貫徹落實沖孔灌注樁基礎施工技術直接關系到建筑工程施工質量及后期投入使用。本文從沖孔灌注樁技術原理分析、建筑工程沖孔灌注樁基礎施工技術的實際應用研究兩個角度出發(fā)，重點剖析并闡述了沖孔灌注樁基礎施工技術的重點環(huán)節(jié)流程，并結合實際建筑工程案例，分析了沖孔灌注樁技術對建筑工程使用壽命有效延長的重要意義，希望能夠為我國建筑工程基礎施工作業(yè)規(guī)劃提供一定建議、思路。同時，也希望在沖孔灌注樁基礎施工技術的應用中，提高我國建筑工程建設水平和建設質量。