郭小周
深圳市合创建设工程顾问有限公司 518000
摘要：随着现代科技的日新月异，工程技术也朝着多样化的方向高速发展，更加符合现代工程建设的施工工艺应运而生。工程质量随着科技的发展也日益得到提升，工程质量得以保证，是人民生命财产安全的可靠的保障，工程的质量一旦出现问题，产生的社会、经济后果将不可估量。冲孔灌注桩被广泛的应用于地基基础工程，施工工序复杂繁琐，技术要求较高，工艺比较复杂，稍有疏忽很容易出现质量问题。本文对冲孔灌注桩施工工艺流程与质量控制进行了分析。
关键词：冲孔灌注桩，施工工艺，质量控制
引言
随着我国建筑业的兴起，人们对建筑质量的要求不断提高。基础结构是工程施工过程中的关键，是后期施工过程中质量的保证。在此基础上，人们研究相关的技术手段，以确保相应的施工质量更加突出。采用冲孔灌注桩技术手段，可有效提高工程施工质量。在施工过程中，应加强对打孔灌注桩施工工艺的严格监督，确保每个环节都能达标，避免对后期施工的影响，更好地体现所建建筑物的性能和价值。
1冲孔灌注桩技术概述
冲孔灌注桩技术是通过使用冲桩机的冲锤做自由落体运动冲击岩体成孔，在岩体中形成孔径、孔深等符合设计文件要求的桩孔，经清孔后，桩孔内护壁泥浆各项指标（含砂率、比重和粘度）达到水下混凝土灌注规范要求，桩孔验收通过后安放钢筋笼，安装水下混凝土灌注导管（俗称下导管），灌注水下混凝土从而形成承载桩。冲孔桩水下混凝土灌注技术原理是：①要预备好足够且质量优良的水下混凝土。混凝土的拌合质量，直接关系到桩孔的灌注质量，混凝土的拌合不均匀、塌落度过低或过高，造成混凝土在导管内流动性过低、卡管，无法继续进行水下混凝土灌注，容易造成断桩以至于灌桩失败。②要顺利灌注首盘水下混凝土。首盘混凝土灌注前要在灌注漏斗内先安放隔水塞，待灌注漏斗准备装满混凝土的时候，快速放开隔水塞，快速灌注水下混凝土，利用隔水塞和混凝土快速灌注的动能，将孔底的泥浆沉渣迅速排开翻起，短时间内水下混凝土埋没导管出料口，尽量减少了泥浆对混凝土的浸淅、侵蚀，以保证混凝土的质量与强度。③要控制水下混凝土灌注速度和导管埋置于混凝土内深度。待混凝土埋没导管口一定深度时（经验做法是控制在埋没导管出料口2m左右），渐渐降低混凝土的灌注速度，直至合适的混凝土灌注速度（约为全速灌注的1/3），让混凝土从中央向四周均匀地扩散，防止混凝土灌注速度过快，混凝土内形成空腔包含泥浆，确保混凝土灌注是与桩孔内的泥浆或水是隔开的，保证混凝土的灌注质量。④要精确控制桩孔内混凝土灌注高程。由于桩的混凝土灌注过程是在水下进行的，无法直接观察，桩孔内混凝土灌注高程须时不时利用测绳测量，计算导管口埋没混凝土内深度，判断拆导管时机和确定拆管长度，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连续有序进行，让桩孔内混凝土顺利灌注至目标高程。
2冲孔灌注桩施工工艺流程
2.1实地勘察
实地勘察是冲孔灌注桩施工前需要进行的工作，对施工区域的环境以及土质等方面进行勘察，登记好每项勘察的数据以及结果，用于后期开展的分析以及施工工序、机械和进度的参考依据。要了解施工点的地理环境，掌握地质资料，根据实际状况选用合适的施工设备；于施工前对图纸进行分析，保证施工方案是可行的。还要对施工现场使用的机械设备的性能进行检测，以免因为工程机械无法运行而对工程的进度产生影响。
2.2制定合理的施工方案
科学合理的施工方案是根据设计图纸和工程的实际需求以及前期的实地勘察数据与分析结果得出的。在对施工方案进行设计时需要注意必须遵守保证施工质量、文明施工以及前期勘察与实验所得到的数据等方面的规定与结果，严格的遵守相关规定是保证工程施工是科学合理进行的，是工程质量得到有效保证的关键方面。
2.3放置冲孔机
冲孔机的放置一定要平整，切忌高低不平所带来的冲孔过程中的机器倾斜，孔位偏离等现象在进行正式的作业之前，施工人员一定要做好清理工作，这也是必要的准备工作。之后，我们还要进行细致的测量，根据施工图纸的要求，准切的测量出水准点和桩基轴线定位点，并做好标注测量工作是冲孔灌注桩施工中的重要准备工作，涉及到了准备阶段和施工过程的多项测量，像测量仪器的精度标定和校验、对设计单位的测量资料进行核查等。
2.4定位放线
定位放线主要是通过桩位的平面图和测量的数据进行做好测量控制网，保证控制点牢固。对其位置和高程也要定时的测量和校正。
2.5护筒埋设
护筒埋设是钻孔施工开始的标志，埋设护筒关系着其平面位置与竖直度的准确与否以及其脚底与周围联系是否紧密。这些都直接影响了成孔成桩的质量。所以在护筒埋设过程中更要注重质量。在埋设时，首先要对护筒的中心轴线用经纬仪对正，严格的测定桩位的中心位置以及要保持护筒竖直，护筒位置一旦确定，我们就要保证其平直稳定，空位也要保证不能坍塌。护筒埋设完之后测量出护筒口高程，作为桩孔的开孔标高。
2.4泥浆制备及处理
桩基成孔造浆，在各施工桥台旁开挖基坑，一个作为泥浆循环池，一个为泥浆沉淀池，并设置过滤网分离钻渣，两个泥浆池用泥浆槽连接。并设置过滤网分离钻渣，两个泥浆池用泥浆槽连接。
2.5冲击成孔
(1)冲击锤起吊应平稳，防止冲撞护筒和孔壁；进出孔口时，严禁孔口附近站人，防止发生钻锤撞击人身事故；因故停钻时，孔口应加盖保护，严禁钻锤留在孔内，以防埋钻；(2)冲击成孔的过程中，应该对钢丝绳上作标记，并记录数据，对于整个以控制冲程的控制应该严格按照规范的要求进行控制，并且在冲击到底后要及时调整，收绳提起冲击钻头，只有这样才能防止钢丝绳缠绕冲击钻具或反缠卷筒；(3)开孔时应控制整个结构的施工质量，根据以往的经验应该先在护筒内加满泥浆，地层较松散时，并在适当的地方对比向孔内投入适量粘土、碎石等，用短冲程(不大于1m)、勤冲击的方法钻进。
2.6清孔
在钻孔达到设计标准以及在孔径、孔深、空位、竖直度等检查无误后，应当立即清孔，我们重用的清孔方法有射水清孔法、真空吸泥渣法、换浆法等，根据实际情况应当选择合适的清孔方法。
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2.7安放钢筋笼和下导管
在成孔后，安放钢筋笼之前，一定要对桩孔（垂直度、孔径、孔深）进行再次检查，确保这些后，再起吊并安放钢筋笼。吊装钢筋时，要仔细检查起吊设备和钢筋吊点正确。在放置钢筋笼时，要小心谨慎保证钢筋笼准确的安放在孔洞中，避免因为吊放过程中定位不准确而造成钢筋笼变形或者错位。完成安放钢筋笼后要马上进行下导管工序，导管应在桩孔中间稳步沉放，不能触碰钢筋笼、偏位，以免导管在提升时钢筋笼卡管，无法提起。导管出料口距孔底要满足规范要求，一般控制在25～40cm。导管使用前要进行闭水试验（水密、承压）和接头抗拉试验，合格后方可进行下道工序。下导管后要再次进行清孔，避免沉渣过厚，并要及时进行下道灌注水下混凝土工序，间隔时间不宜过长。
2.8灌注水下混凝土
安放好钢筋笼后，在灌注水下混凝土实施之前，必须进行再次量孔和测定孔底沉渣厚度，必要时进行二次清底，而且还要进一步检查桩孔质量，观察其内壁有无脱落和底部有无积水的情况。出料前，要完成水下混凝土配合比的设计，由于灌注桩水下混凝土有较高的坍落度要求，坍落度须控制在 180～220mm，并要有一定的流动性，而且水下混凝土也会多少受到泥浆的侵蚀，所以水下混凝土强度应使用大于设计标号的配比和加入适量的缓凝剂，使总平均值达到设计标号，且要达到 95%保证率。根据灌注桩直径、导管悬空高度、导管最小埋置深度确定混凝土方量，实际施工过程中首盘混凝土方量必须足够。进行灌注前，必须检查好试验水下混凝土的拌合质量，禁止使用质量不合格的水下混凝土，必要时需返厂处理。在灌注时，要适当控制混凝土灌注速度，确保灌注正常、连续进行。灌注过程中要经常的略微的提升导管，使混凝土均匀的进入孔内。每盘水下混凝土灌注完成后都要及时的测量孔深，计算出导管埋置深度并反复核对，埋置导管深度适宜在 2～6m，判断拆导管时机和确定拆管长度，防止导管拔漏，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连续有序进行，让桩孔内混凝土顺利灌注至目标高程。灌注目标高程比设计高程高 1m 左右，待混凝土硬度达到规范要求后，进行人工砍桩头。
3冲孔灌注桩施工常见问题
3.1 坍孔
孔壁倒塌问题在冲孔灌注桩施工处理中具有较大的危险性，它主要发生在冲孔和成孔阶段。导致坍塌的原因有很多，如下所示:
1) 在进行施工过程中，由于操作过程的不严密，导致桩锤或钢骨架对孔壁造成一定的损伤。
2) 由于泥浆浓度不达标，或是由于孔内的静水压力降低所致，也可能是由于孔中的泥浆水位可能低于孔外水位。
3) 在冲孔过程中速度过快，由于土质松软，导致所打孔洞与预先设计孔洞的规格不一致。
4) 在公路桥梁桩基钻孔施工过程中，常常会遇到随机分布孤石，由于形状大小各异、厚度不一，孔内状况复杂，穿透孤石成孔难度较大，在这类地层中施工钻孔桩钻进效率低，钻具寿命短，易产生卡钻、斜孔、掉钻头、塌孔等事故，成孔速度也较慢，严重影响施工的正常进度，有的甚至因施工无法进展而不得不变更设计，花费成本较高，经济效益差。该类地层常用的钻进方法：开挖法、冲击反循环钻进法、冲抓锥钻进法、回转钻进法、爆破法。常见的爆破法有人工挖孔炸石成孔法、钻孔爆破法。爆破法常和其它方法相结合使用。
3.2 冲孔偏斜
冲孔是冲孔灌注桩施工技术的基础，冲孔灌注桩能否成功成型，与冲孔操作过程中是否出现垂直度的偏差密切相关。出现这种偏差的原因有很多，如下所示:
1) 就机械设施方面来讲，冲桩机导杆是否垂直、桩架是否牢固、
部件是否经检查无误等直接关系到所打孔洞是否垂直。
2) 就施工土质来讲，施工的土质层是否均匀，也关系到所打孔洞是否垂直。
3) 就施工过程来讲，在进行冲孔过程中，遇到突发情况未进行及时处理，比如: 在冲孔过程中遇到较大的岩石; 或者进行施工的岩层倾斜等。
3.3 冲击钻头被卡
在冲孔灌注桩施工技术的实际操作过程中，时常会出现钻头卡住的现象，这类现象主要是由于在施工前未进行合理有效的规划设计或施工前未对地层进行详细的勘察，导致施工时所选钻头型号不当; 再者可能是由于土层自身的不光滑问题所导致。
4施工过程中质量控制
4.1避免斜孔、扩孔、塌孔
为避免出现斜孔、扩孔以及塌孔，首先应保证钻机底座牢固可靠，防止其产生水平位移和局部沉降，其次为保证泥浆的优良性能应选择优质的水泥，孔内外水头高差应大于2m。同时通过调整钻进的速度来保持孔壁质量与稳定。
4.2预防桩孔缩径
主要从三个方面进行控制:(1)采用优质泥浆持续清渣护壁；(2)在软塑状粘土层缓慢成孔，并随时准备换浆；(3)根据试桩时冲孔参数、地层反馈与桩身质量检测情况，调整钻机操作。
4.3预防糊钻、卡钻、掉钻
为保证不出现糊钻、卡钻、掉钻情况，应加强冲击钻以及回旋钻的检查。在每次进行开钻前必须进行检查，对于有缺陷比如隐蔽裂缝或者结构损耗的钻具，严禁使用，且钻进速度控制在中低速范围。作业过程中也应加强检查。对于冲击钻，主要加强其关键部位，如钻头、钢丝绳、钢丝绳与卡扣连接处、钢丝绳接头处的磨损和锈蚀情况检查，出现问题应及时检修或者更换。而回旋钻主要针对钻头、钻杆与连接件间、钻杆法兰连接的检查，禁止机具疲劳作业。最后，停钻和拆杆前，必须将钻头离孔底30cm以上，且需3h以内断续翻浆循环。
4.4预防成孔灌注砼时堵管、断桩现象出现
(1)安排专门的人员负责原材料的验收和使用，可以提高灌注的速度以及材料如混凝土的级配；
(2)在操作过程中如果出现了堵管，首先在导管埋深至少2m的前提下，采取上下吊插导管振捣的方法可以帮助砼的下溜；
(3)为预防断桩，在导管使用前，通过试压、拉伸试验，并舍弃、替换残久或壁厚较薄的导管。
4.5钢筋笼上浮
预防钢筋笼上浮，在操作时应将混凝土充分拌合从而具备良好的流动性。另外在灌注接近钢筋笼底部时，为防止混凝土对钢筋造成大的冲击而应采取缓慢灌注的方式。
5结束语
冲孔灌注桩有着成本低、操作简易及适应性强的优势，被广泛应用于各种施工项目。在进行冲孔灌注桩时要求操作人员仔细做好每一步工作，对冲孔灌注全过程进行严格的质量控制，及时发现问题，仔细分析问题并采取严谨有效的措施予以补救，对症下药，切不可盲目套用理论知识。
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论文作者:郭小周
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第23期
论文发表时间:2018/12/12
标签：冲孔论文; 混凝土论文; 导管论文; 水下论文; 泥浆论文; 钢筋论文; 过程中论文; 《建筑学研究前沿》2018年第23期论文;