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【摘 要】本文主要针对冲孔灌注桩的施工技术及质量管理展开了探讨，通过结合具体的工程实例，对施工工艺及质量控制作了详细的阐述，并针对常见问题给出了一系列相应的预防措施，以期能为有关方面的需要提供参考借鉴。
【关键词】冲孔灌注桩；施工技术；质量管理
随着我国建筑施工的发展，冲孔灌注桩的应用也越来越广泛。因此，也对冲孔灌注桩的施工有了更高的要求。施工方应该要针对灌注桩工程的施工重点及难点，采取有效的技术措施做好工程施工及质量管理。基于此，本文就冲孔灌注桩的施工技术及质量管理进行了探讨，相信对有关方面的需要能有一定的帮助。
1 工程概况
某工程桩基础设计等级为甲级，其中7#楼为地下2层地上41层，建筑高度127.4m；8#楼为地下2层地上43层，建筑高度133.6m；9#楼为地下1层地上41层，建筑高度127.4m；±0.000相当于高程9.600m。
本工程主楼192根Φ1300mm冲孔灌注桩，单桩抗压承载力特征值12000kN；地下室206根Φ800mm冲孔灌注桩，单桩抗压承载力特征值5000kN；桩端应全截面进入持力层深度不少于1m，且有效桩长不少于6m，桩长必须根据地质实际情况进行调整，施工时应以有效桩长和进入持力层深度双控，选取（8）中风化花岗岩作为桩基持力层，桩身混凝土强度等级C40，按水下混凝土配料，粗骨料最大粒径<40mm，选用中粗砂，含砂率为40%～50%，坍落度180～220mm，水泥用量不小于360kg/m3，主筋保护层厚70mm。
2 工艺原理
冲孔灌注桩全称是冲击钻成孔灌注桩，其原理是利用卷扬机悬吊冲击重锤自由下落的能量冲击岩土并将其击碎，同时对孔中泵送泥浆，形成高浓度泥浆循环造壁，击碎的石渣则因泥浆作用悬浮上升并被带出桩位，如此反复冲击最终形成桩孔，经清渣处理后即可进行成桩工艺。
3 施工工艺及质量控制
工艺流程：场地平整→桩位放样→埋设护筒→冲击钻机就位→冲孔→清孔→钢筋笼（含注浆管、声测管）安立→安放导管→二次清孔→水下混凝土浇筑→移位。关键工艺如下：
（1）施工准备：桩位定点测量放线；做好现场排水系统，换浆池、沉浆沟开挖工作；进场材料送检；临时用水用电架设和铺设；场地平整；8台冲击钻机机械设备维护。
（2）埋设护筒：用全站仪导线复核业主提供的坐标控制点，并测出施工桩位及保护副桩。规划好桩机进场路线、制浆池位置、弃碴场地。在桩位位置挖掘机开挖、人工配合修整1.5m深埋设护筒，护筒采用6mm厚钢板焊制而成，其内径大于冲锤直径200mm，并高出地面0.5m，以防地表水流入孔内，其上部开设1个溢浆孔。
（3）冲孔：护筒埋设好后，桩机就位，使冲击锤中心对准护筒中心，偏差控制在≤±20mm。开始低锤密击，锤高0.4～0.6m，并及时加片石，砂砾和粘土泥浆护壁，使孔壁挤压密实，直至孔深达护筒底以下3～4m后，才加快速度，将锤提高至2.5m以上转入正常冲击。冲孔时及时将孔内残渣排出，每冲击1～2m，排渣一次，并定时补浆，直至设计深度。每冲击1～2m检查一次成孔的垂直度，如发生斜孔、塌孔或护筒周围冒浆时，立即停机。采取相应措施后再进行施工。
（4）清孔：冲孔施工时大部分渣土、碎石等随着冲洗泥浆被带出桩孔。清孔就是要清除残存于孔底的沉淀物。
（5）钢筋笼的制作及安立：钢筋笼根据桩长分节制作。钢筋下料、弯制在现场加工场统一制作，吊装入孔时再逐节接长利用机械连接套筒连成整体。要求主筋平直、箍筋圆顺、尺寸准确，分段后主筋接头要相互错开，保证同一截面内的接头数目不多于主筋根数的50%。相邻钢筋接头错开，在35d钢筋直径且不小于50cm范围内，接头不应超过50%。钢筋笼制作时，在钢筋笼内设三角支撑，以防止钢筋笼发生局部变形。钢筋骨架的保护层7cm，采用在主筋外侧焊耳筋，耳筋每隔2m焊一道，每一道焊4个。钢筋笼就位后，将吊环固定在护筒壁上，以防止混凝土灌注时钢筋笼上浮。
（6）注浆管安立：为了使桩的竖向承载力满足设计要求，并增加桩的质量稳定性，减少桩基沉降，本工程的每根工程桩均须采用桩端后注浆工艺，以消除冲孔灌注桩桩端沉渣的不利影响，并对桩端一定范围内的土体进行加固。注浆装置由注浆管、注浆阀和注浆器组成。注浆管采用Φ25×3.25（Q345B钢管），每桩设置2根，沿钢筋笼周边对称布置且与加劲箍绑扎牢固，注浆管连接接头应采用螺纹连接，接头处应缠绕止水胶带，长度直达孔底，管内光洁、管底连接注浆阀。注浆管宜在24h内开孔。注浆阀应采用单向阀，注浆阀应能承受1MPa以上静水压力，并应具备逆止功能；注浆阀外部保护应能抵抗砂石等硬质物的刮撞而不致使管阀受损。注浆器下端宜呈锐角状，其环向呈梅花状均匀分布出浆孔；孔径不应大于8mm，下孔时出浆孔应采用胶布或橡胶包裹。注浆器下部应伸出桩端以下200～500mm，上端宜高出地面0.2m，上口须用堵头封闭。浆液的水灰比不宜大于0.5，可掺入适量的减水剂；注浆压力宜为5～10MPa，流量不宜超过75L/min，每根注浆水泥用量（以吨计）应不少于1.5～1.8d（d为桩径，单位为米）。后注浆作业应于成桩2d后开始，且注浆作业点与成孔作业点的距离不宜小于8～10m。应对同一根桩的各注浆导管依次实施等量注浆；对于群桩注浆宜先外围后内部。当满足下列条件时可终止注浆：注浆总量和注浆压力均达到设计要求；注浆量已达到设计值的75%，且注浆压力超过设计值。
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（7）水下混凝土灌注：开灌前储料斗内有足以将导管的底端一次性埋入水下混凝土中1.2m以上深度的混凝土储存量。混凝土坍落度按配合比要求控制在200±20mm。随着混凝土的上升，适当提升和拆卸导管，导管底端埋入混凝土面以下保持2～6m。在水下混凝土灌注过程中，派专人测量管内外混凝土面的高差及导管埋深，填写好水下混凝土灌注记录表。控制最后一次混凝土的灌注量，在设计桩顶标高1m以上，桩身混凝土充盈系数不小于1.1。
4 常见问题及预防措施
（1）护筒冒水。护筒外壁冒水，严重的会引起地基下沉，护筒倾斜和移位，造成钻孔偏斜，甚至无法施工。
形成原因：埋设护筒的周围土不密实，或护筒水位差太大，或钻头起落时碰撞。
防治措施：在埋筒时，坑底与四周应选用最佳含水量的粘土分层夯实。在护筒的适当高度开孔，使护筒内保持1.0～1.5m的水位高度。钻头起落时，应防止碰撞护筒。发现护筒冒水时，应立即停止钻孔，用粘土在四周填实加固，若护筒严重下沉或移位时，则应重新安装护筒。
（2）缩孔。个别灌注桩成孔后孔内局部段出现孔径小于设计孔径现象。
形成原因：塑性土的膨胀。
预治措施：采用优质泥浆，降低失水量；成孔时，加大泵量，加快成孔速度，在成孔一段时间内，孔壁形成泥皮，则孔壁不会渗水，亦不会引起膨胀；另在导正器外侧焊接一定数量的合金刀片，在冲进或起冲时起到扫孔作用。用上下反复扫孔的办法来扩大孔径。
（3）塌孔。塌孔现象常发生在地层结构中有较厚的砂层、卵石层和淤泥层等夹层部位的成孔过程。
形成原因：在松软砂层中进尺太快，泥浆相对密度不够及其它泥浆性能指标不符合要求，使孔壁未形成竖实泥皮；由于出渣后未及时补充泥浆（或水），或河水、潮水上涨，或孔内出现承压水，或钻孔通过砂砾等强透水层，孔内水流失等而造成孔内水位高度不够；清孔操作不当；吊入钢筋骨架时碰撞孔壁。
防治措施：在松散粉砂土或流砂中钻进时，应控制进尺速度，选用较大相对密度、粘度、胶体率的泥浆或高质量泥浆。冲击钻成孔时投入粘土、掺片、卵石，低冲程锺击使粘土膏、片、卵石挤入孔壁起护壁作用；汛期或潮汐地区水位变化过大时，应采取升高护筒，增高水头，修排水沟等措施保证水头相对稳定；清孔时应指定专人补浆（或水），保证孔内必要的水头高度；吊入钢筋骨架时应对准钻孔中心竖直插入，严防触及孔壁。
（4）桩底沉渣量过多。
形成原因：清孔不干净或未进行二次清孔；泥浆比重过小或泥浆注入量不足而难于将沉渣浮起；钢筋笼吊放过程中，未对准孔位而碰撞孔壁使泥土坍落桩底；清孔后，待灌时间过长，致使泥浆沉积。
防治措施：采用性能较好的泥浆，控制泥浆的比重和粘度，不要用清水进行置换。钢筋笼吊放时，使钢筋笼的中心与桩中心保持一致，避免碰撞孔壁。下完钢筋笼后，检查沉渣量，如沉渣量超过规范要求，则应利用导管进行二次清孔，直至孔口返浆比重及沉渣厚度均符合规范要求。开始灌注混凝土时，导管底部至孔底的距离宜0.3～0.5m，应有足够的混凝土储备量，使导管一次埋入混凝土面以下1.0m以上，以利用混凝土的巨大冲击力溅除孔底沉渣，达到清除孔底沉渣的目的。
（5）钢筋笼上浮。钢筋笼上浮经常发生在冲孔桩施工的最后环节一水下混凝土的灌注过程中。
形成原因：混凝土灌注时间较长，表层混凝土已近终凝，形成硬壳，混凝土与钢筋笼间产生一定的握裹力，混凝土从导管流出后向上移动，会带动钢筋笼上浮；在混凝土灌注至钢筋笼处，导管底端距钢筋笼底端过近，灌注的混凝土从导管口流出后冲击力较大，推动了钢筋笼向上浮动。
防治措施：尽量缩短混凝土的整体灌注时间，若整体灌注时间较长时，应采取措施延长混凝土的初凝时间；当导管底端接近钢筋笼底端时，适当放慢灌注速度，并控制好导管的埋深，以减少混凝土的上冲力。
（6）断桩、夹层。在灌注桩施工中，由于导管提升控制不当，设备不良及水文地质条件等的影响，极容易发生断桩和夹层现象。
形成原因：在混凝土浇筑过程中，导管提升量过大而露出混凝土面，然后不做任何处理又插回混凝土中继续施工；首次混凝土下料不足，造成导管埋深较浅；桩身出现空洞体。混凝土产生离析造成凝固后不密实坚硬，个别孔段产生疏松、空洞现象。
防治措施：认真量测混凝土浇注面，严格控制导管埋深，避免出现量测误差。导管埋深若过深可能会因为混凝土已初凝，使导管不能拔出；若过浅又会因混凝土在翻浆过程中不停地扰动孔壁产生夹泥，出现脱管现象，形成夹泥或断桩；准确算出全孔及首次灌注孔段的混凝土需要量。特别要注意到基岩中的孔径扩展情况，防止导管埋深不足造成断桩；严格控制混凝土配合比，使其具有良好的和易性、流动性，坍落度控制在18～22cm。
5 结语
综上所述，冲孔灌注桩是工程建设中非常重要的一方面，它关系到整个工程质量的好坏，关系到国家和人民的生命财产的安全，因此，施工方要加强对冲孔灌注桩基质量的控制与管理，从而确保整个工程的质量。
参考文献：
[1]唐冠华、唐恩祥.浅谈钻孔灌注桩的施工技术与质量控制[J].建材发展导向.2010（08）.
[2]符伟军.冲孔灌注桩的施工技术与质量控制[J].大众科技.2008（02）.
论文作者:余坚荣
论文发表刊物:《低碳地产》2016年9期
论文发表时间:2016/9/5
标签：混凝土论文; 冲孔论文; 钢筋论文; 导管论文; 泥浆论文; 注浆论文; 沉渣论文; 《低碳地产》2016年9期论文;