沖孔灌注樁施工技術與質量控制
——泉州某公司廠區(qū)工程沖孔灌注樁施工過程案例解析

（福建萬寶建設有限公司，福建 泉州 362012）

1 工程概況

泉州天嬌婦幼衛(wèi)生用品有限公司廠區(qū)位于泉州市洛江區(qū)雙陽華僑經濟開發(fā)區(qū)，總建筑面積76 520.83 m2，該工程擬建設3棟5層生產車間，根據(jù)規(guī)范要求及使用功能，該項目為二級重要工程，結合工程地質條件及地基方案設計，該項目的場地及地基的復雜程度均為二級。進場施工前需對該項目場地進行初勘及詳勘檢測，明確地基承載力等相關數(shù)據(jù)。根據(jù)地基方案施工圖及施工范圍，主要針對一期（2#車間）進行樁基施工，該工程范圍內的樁基數(shù)量共計65根。樁直徑為1.7 m，樁長約為6 m～16 m，具體樁長根據(jù)千億設計集團有限公司要求的樁入巖深度來確定。樁端持力層為中風化花崗巖層。單樁抗壓承載力特征值11 000 kN，單樁抗壓極限承載力標準值22 000 kN。

2 沖孔灌注樁施工原理及施工工藝

2.1 施工原理

通常情況下沖孔灌注樁施工需要用到的設備有沖擊樁錘等，其中樁錘的形式主要有2種，分別為空心錘和實心錘。沖擊樁錘一般是通過沖擊式裝置反復沖擊樁孔，利用樁錘自身重量以及較大的沖擊作用進行樁孔施工。樁孔底部的土石在沖孔過程中，因沖擊作用導致破碎并擠壓進周邊孔壁內，不斷地沖擊施工，直至樁錘施工至持力層中。沖孔灌注樁施工通常用漿泵進行孔底的清渣工作，將孔底泥漿雜物排出的同時還能夠保護孔壁。

2.2 施工工藝

對于沖孔灌注樁來說，整個施工過程是利用沖擊式裝置和卷揚機將樁錘提起，再以較大的沖擊能量向下多次沖擊，通過沖擊作用實現(xiàn)沖孔，將孔底的土石和土層等破碎并擠壓。土石擊碎后會隨著樁錘的沖擊擠到周邊的孔壁內，在沖擊過程中，可以通過漿泵同時將泥漿和未被擠壓到孔壁內的石渣排出，不僅能夠降低沖孔的阻力，提高沖孔灌注樁的施工效率，還可以保護孔壁，避免孔壁在沖孔過程中出現(xiàn)塌落[1]。

3 沖孔灌注樁主要施工問題

在進行沖孔灌注樁的施工過程中，容易出現(xiàn)較多施工質量問題，其中較為普遍的有：孔身彎曲或傾斜；堵管問題；孔底的碎石沉渣過多、未及時清理；孔壁坍塌等。為了提高樁孔施工效率，保證樁身質量，需加強過程質量管理措施，主要分為以下2個方面：1）孔身彎曲或傾斜。在沖孔灌注樁施工時，利用樁錘沖孔的過程中一般會出現(xiàn)孔身彎曲或傾斜現(xiàn)象。樁錘借助自身重量進行沖孔，如果在沖孔過程中發(fā)現(xiàn)孔身彎曲或傾斜現(xiàn)象，需及時進行糾偏工作，一般可以通過對偏斜部位開展多次反復沖孔，從而實現(xiàn)孔身糾偏作用。如果孔身傾斜現(xiàn)象比較嚴重，無法通過糾偏歸正，則需要對樁孔進行回填重新沖孔施工，否則將會嚴重影響孔灌注樁的施工質量。2）堵管問題。高層建筑樁基礎施工常采用沖孔灌注樁，混凝土澆筑需通過導管進行運輸及灌注，因此常常發(fā)生堵管問題。在進行混凝土灌注前，需要提前對導管進行檢測，排查導管進水或堵管問題，避免在澆筑過程中出現(xiàn)堵管導致混凝土澆筑不連續(xù)，進而影響樁身的澆筑質量。對混凝土的塌落度及配合比進行試驗，確保其相關參數(shù)滿足規(guī)范設計要求，嚴格控制樁身鋼筋籠的間距及混凝土的振搗攪拌效果。3）孔底的碎石沉渣過多與孔壁坍塌：樁錘在沖孔過程中會對孔底的土石及土層進行破碎，部分碎石未擠入周邊孔壁內，就會堆積在孔底，如果不及時進行清理，則會影響下一次沖孔效果，降低樁錘施工效率，阻礙作用過大；孔壁在清理過程中，因操作不規(guī)范，對孔壁進行碰撞或清孔過程較復雜，導致孔壁失去支撐作用發(fā)生坍塌。為了防止以上問題的出現(xiàn)，在進行沖孔灌注樁施工前，應結合地質勘察報告，制定合理的施工及成品保護方案，及時對孔底沉渣進行清潔，合理縮短孔壁清潔時間，借助護筒等工具保證孔壁的有效支撐。

4 沖孔灌注樁主要施工技術

4.1 埋設護筒與灌漿沖孔

為了避免孔壁坍塌，可在孔口處埋設護筒，護筒一般由鋼板制成，其直徑略大于樁身直徑。通常情況下，可結合現(xiàn)場土層條件及施工方案確定護筒的埋設深度，同時為了避免雜物或垃圾掉入樁孔內，可將護筒的頂端部分埋設略高于地面，且不低于地下水位，避免地下水在施工過程中滲流進孔底，造成積水。護筒可提前進行挖土埋設，一般通過錘擊或壓重振動等方式將護筒埋設于孔內。埋設護筒時，應保證護筒的垂平度，如果發(fā)現(xiàn)傾斜應及時進行糾偏工作。

在進行沖孔施工時，需在鉆機啟動前進行泥漿灌注，如果孔底本身有積水，為了便于造漿，可通過添加黏土的方式利用鉆機多次攪拌沖擊。結合現(xiàn)場地質情況及土層分布，選擇合適的鉆機沖程，制定科學的沖孔施工方案。為避免泥漿在沖孔過程中溢出，應時刻觀察孔內的水位情況，不得低于地下水位1.5 m以上，且不得超出護筒的最頂端[2]。成孔過程中，會產生大量沉渣，應及時進行排除及清理孔底，避免沉渣過后影響成樁質量。

4.2 清孔及鉆孔質量要求

在完成沖孔后，需要及時對孔底進行清理工作，清除孔內多余的沉渣、碎石及泥漿，確保各項參數(shù)滿足設計及施工標準，待驗收通過后才可以進行鋼筋籠下放及混凝土的灌注工作。一般通過抽漿的方式進行孔底清潔，將底部明顯的雜物掏出后，進行樁孔深度、直徑及垂平度的復核，再通過離心吸泥泵把孔底多余的積水或泥漿抽出，避免清孔時間過長導致孔壁坍塌，嚴格規(guī)范清孔操作。

在進行樁孔深度、直徑及垂平度等相關指標的復核工作時，通常要求樁孔深度、直徑必須滿足設計及規(guī)范要求，樁身應保持水平，其垂直度偏差應控制在1%范圍內。當孔底清潔完成后，需進行必要的驗收工作，待驗收合格后才可以進行鋼筋籠的下放，下放鋼筋籠的過程中避免對孔壁進行碰撞，保證鋼筋籠垂直居中后進行混凝土的灌注，灌注應該盡可能連續(xù)、不間斷，保證灌注質量。

樁孔深度通?？梢越柚鷾y量繩進行準確測量，但在測量前，應對測量繩進行必要的校核工作，確保其測量數(shù)據(jù)的客觀性及真實性。樁孔孔位的準確性需根據(jù)圖紙開展嚴格復核。由表1可知，關于鉆孔質量的各項指標及容許偏差。

4.3 水下混凝土灌注施工注意事項

完成鋼筋籠下放后，需對樁孔進行混凝土灌注，因樁孔較深，為保證澆筑質量及效果，通常借助混凝土輸送泵進行混凝土澆筑，將攪拌好后的混凝土拌合料通過導管輸送至孔底，由下往上，邊灌注邊提升導管，盡可能保證混凝土的連續(xù)灌注，避免堵管等問題的出現(xiàn)而影響成樁質量。在進行灌注前，需提前對混凝土的配合比、密實性及塌落度等參數(shù)進行檢測，確保其各項指標均能滿足規(guī)范設計要求。在進行灌注時，要及時提升導管，避免拔管不及時導致樁身混凝土的不均勻性或灌注缺陷，輸送混凝土時，應根據(jù)拔管速度及灌注時間調整混凝土泵送料速度，避免送料過快或過慢，如實記錄灌注過程中的相關參數(shù)及異常現(xiàn)象，為后期樁身質量檢測提供相關根據(jù)及參考。在保證樁身混凝土強度滿足要求的前提下，可通過超聲波無損檢測的方式對成樁進行質量檢測。為了保證水下混凝土的灌注效果，通常采用導管法進行施工[3]，具體施工步驟如圖1所示。

圖1 導管法施工步驟示意圖

在進行混凝土灌注時，應嚴格控制混凝土的送料速度及導管提升速度，盡可能地增強剪球時混凝土下落的沖擊作用，從而達到排除沉渣及擠壓密實作用。剛進行混凝土灌注施工時，導管應從高于孔底不低于300 mm處進行灌注，邊灌注邊提升導管，控制拔管速度，避免速度過慢導致拔管難度加大。在即將完成混凝土的灌注時，應令混凝土灌注高度適當高于設計標高，至少需要高于設計標高800 mm，待混凝土達到強度要求后，對超出部分混凝土進行切割鑿除[4]。

表1 鉆孔質量的各項指標及容許偏差

5 鉆孔灌注樁的質量控制

為了加強成樁施工質量管理要求，在施工全過程中，應對鉆孔灌注樁的施工機械設備進行故障排查、嚴格控制施工材料的相關出廠證明，以確保材料的合格性、加強施工技術人員的交底培訓及安全文明施工意識。

為了保證水下混凝土的灌注效果，通常采用導管法進行施工，在灌注過程中會出現(xiàn)一定程度的離析現(xiàn)象，從而影響成樁質量。為了有效地控制混凝土的離析現(xiàn)象，可通過調整配合比的方式降低離析程度，所以，在進行混凝土灌注前，需根據(jù)現(xiàn)場實際情況、方案設計及規(guī)范要求進行合理配合比的設計及校驗；在批量施工過程中，應客觀記錄相關配合比及保留混凝土試件，以便后期校核混凝土強度。

對于沖孔灌注樁在混凝土灌注時導管的防治策略：首先，因為發(fā)生機械故障或者停電等原因導致混凝士在導管內的停留時間超過了初凝時間，從而導致無法流動而堵管造成的，應在灌注前進行精心準備，特別備用機械，同時應采取措施，加快灌注速度，必要時可摻入緩凝劑，延緩混凝土初凝時間，如果灌注時時間已久，孔內首批混凝土已初凝，導管又堵，只有重新安設鉆機，處理鋼筋籠、導管，重新鉆孔成樁；其次，因為混凝土的配合比出現(xiàn)問題，導致混凝土性能指標尤其是其流動性能不足，可用吊繩抖動導管，或用長竿沖搗導管，或在導管上安附者或振搗器等，使其下落。如仍不能下落，須將導管連同混凝土一起拔出，進行清理整修，然后重新安裝，采用以上方法重新灌注。

對于沖孔灌注樁在混凝土灌注過程中坍孔的防治策略：首先，發(fā)生坍孔要查明原因，首先要排除影響因素，然后用吸泥機吸出坍入孔中的泥土，如果不繼續(xù)坍孔，可正常灌注，可能浪費部分混凝土；其次，如果坍孔仍不能停止，且坍塌部位較深，直接導管拔出，鋼筋籠取出，在以摻砂礫的黏土進行回填，當回填土沉實時機成熟后，再重新鉆孔成樁。

孔底沉渣過厚主要是因為護壁泥漿選用不當、清孔清渣程度不足、施工歷時過長、混凝土灌注量不足且未設置隔水栓等造成?？椎壮猎档亩嗌賹τ阢@孔灌注樁的承載能力有著至關重要的影響。減少孔底沉渣則是一個系統(tǒng)的綜合工程，需要從鉆孔開始，通過控制鉆進時的轉速和鉆壓，直到二次清孔砼灌注為止，通過中間的每一道工序的認真操作和采用合理有效的施工工藝才能達到預期目標。

選擇合適的鉆孔泥漿指標，鉆孔灌注樁主要靠泥漿的靜壓力來平衡土對孔壁的壓力。因此，在施工過程中，應根據(jù)鉆進過程中各土層的情況，選擇合適的鉆孔泥漿指標，確保在孔璧形成有效的泥皮保護層。根據(jù)施工規(guī)范及施工經驗，當采用正循環(huán)成孔工藝時，在黏土和亞黏土土層中，泥漿的密度應控制在1.1～1.2；在砂和較厚的夾砂層中，泥漿的密度應控制在1.1～1.3；在穿過砂夾卵石層或容易塌孔的土層中時，泥漿密度應控制在1.3～1.5；風化巖層中泥漿密度在1.2～1.4。泥漿制備原料一般選用高塑性黏土或膨潤土，同時根據(jù)不同要求可以摻入適里的外加劑，提高泥漿膠體和穩(wěn)定性，增加護壁作用。

為了控制鉆孔灌注樁的成樁質量，在完成每一道施工步驟后，應按照規(guī)范要求和技術標準驗收合格后，才可以進行下一道施工，待所有施工步驟完成后才可以繼續(xù)隱蔽，否則一旦發(fā)現(xiàn)樁身質量問題，將會造成較大的整改成本浪費。在進行質量檢查時，應該盡可能地避免對成樁的破壞性檢測，主要以無損檢測方法為主，嚴格按照規(guī)范要求進行檢測，避免因操作不規(guī)范等造成檢查結果偏差，從而影響數(shù)據(jù)客觀性。在鉆孔灌注樁施工的全過程中，應加強施工人員的規(guī)范施工意識，加強監(jiān)理作用，保證每一步施工質量均滿足規(guī)范要求，為鉆孔灌注樁的合格質量提供有力保障。

6 結論

在建筑工程項目的施工過程中，沖孔灌注樁是極其關鍵的一項組成部分，對沖孔灌注樁的施工質量進行有效的控制，能夠在極大程度地提高建筑工程的質量水平。所以，對沖孔灌注樁的施工技術進行充分討論，明確成樁質量控制措施，得出以下2個結論：1）沖孔灌注樁在混凝土灌注過程中導管堵塞，應加快灌注速度，必要時可摻入緩凝劑。發(fā)生坍孔時，用吸泥機吸出坍入孔中的泥土或直接將導管拔出，鋼筋籠取出，重新鉆孔成樁。2）孔底沉渣過厚原因主要是護壁泥漿選用不當、清孔清渣程度不足、施工歷時過長、混凝土灌注量不足且未設置隔水栓等造成，清孔需要從鉆孔開始，通過控制鉆進時的轉速和鉆壓，直到二次清孔砼灌注為止。

樁質量控制措施能夠為建筑工程項目施工質量提供強有力的保障，完善沖孔灌注樁的各項工作流程，嚴控各項施工質量，加強對施工技術要求的過程管控及規(guī)范化施工，進一步提高成樁質量水平，有效提高建筑施工的安全性及規(guī)范性。