沖孔灌注樁施工質量控制分析

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摘要:沖孔灌注樁具有成樁速度快、樁身質量可靠、施工簡便等特點。文章以某建筑工程為例，以地質和水文條件為基礎，分析沖孔灌注樁成孔、清孔、放置鋼筋籠、澆筑混凝土等工藝，討論沖孔和灌注階段的坍孔、漏漿、偏孔、導管進水、堵管、鋼筋籠上浮等質量問題及防治措施。

關鍵詞:沖孔灌注樁；關鍵技術；質量通病；防治措施

1工程概況

本項目位于東南沿海城市，總用地面積為26374.347m2，總建筑面積約133306.27m2，其中:地上建筑面積為87719.48m2，地下建筑面積為45566.79m2。建設內容包括辦公、酒店及商業配套設施。

2沖孔灌注樁的設計及工藝

沖孔灌注樁施工工藝涉及幾個步驟，包括成孔、清孔、放置鋼筋籠、澆筑混凝土等。本項目沖孔灌注樁設計總樁數為204根，其中抗壓樁96根、抗壓兼抗拔樁108根；樁徑為Φ800～Φ1500；鋼筋規格包括Φ8、Φ10、Φ14、Φ16、Φ20；沖孔灌注樁強度等級為C40，水泥標號為P.O42.5R；管樁采用預應力高強混凝土，標號為PHC500A-125A。施工流程如圖1所示。

3沖孔灌注樁施工關鍵技術

3.1沖孔。沖孔是保障樁位、樁長、樁徑等技術指標的關鍵步驟，主要技術控制要點有:1場地平整。更換軟土、夯實土層、清除雜物，在樁機底部設置枕木，增強樁機的穩定性。2埋設護筒。護筒能夠引導沖孔錘頭，使泥漿在筒內形成水壓力，避免孔壁坍塌。本項目護筒采用6mm鋼板卷制，每節高度約2.0m，接縫處采用橡膠圈密封，護筒內徑應比樁徑略大。本項目以黏性土或砂質土為主，護筒埋設深度應大于1.5m，筒壁超出地面30cm或地下水位1.5m，筒壁周邊黏土分層夯實。3制作泥漿。泥漿能夠保護筒壁、循環沖渣、減少沖孔阻力。本項目采用黏性土為泥漿基材，技術指標為:黏度控制在16～22s，膠體率大于0.95，含砂率小于0.04。泥漿循環系統由泥漿池、儲漿池、沉淀池等構成。4沖孔施工。本項目采用CZ-6D沖孔樁機，額定功率為550KW。沖孔前對各樁位進行相互校驗，保障沖繩重心與樁機重心吻合。根據土層特點采用不同的沖孔操作。沖孔過程中，若護筒底部陶土不能及時懸浮，將影響沖擊進度，所以要及時換上掏渣筒，將筒內底部渣土掏盡。地層土質交替區間應及時驗孔，采用比鋼筋籠略大的檢孔器，考察沖孔直徑。3.2清孔。清孔是清除灌注樁孔位中的雜質或沉淀物，降低孔底淤泥堆積厚度，提高灌注樁端頭的承載力。清孔工作應在沖孔結束后立即進行，以免雜質堆積增加清孔難度，甚至塌孔。本項目采用換漿清孔法，經歷二次清孔。當沖錘達到設計深度并進入持力層時，進行第一次清孔。向沖孔內注入高粘度泥漿，通過泥漿的粘結和流速將孔底砂石帶出。必要時，可將松散的粘土投入孔內，以沖錘反復沖擊，將底部泥漿打散。清孔后用手摸帶出的泥漿，感覺是否有粗粒感。當完成鋼筋籠或導管安裝后，要實施第二次清孔，其重點是清除孔底沉淀泥漿或因鋼筋籠撞擊孔壁而形成的泥漿。清孔后，要實施成孔檢驗，并滿足施工偏差要求：孔的中心位置偏差，群樁應小于10cm，單排樁應小于5cm；孔位傾斜度應小于0.01；孔深應超過設計深度5cm，孔徑應大于設計孔徑0.5～3.0cm；孔內沉渣厚度小于5cm。3.3鋼筋籠捆扎。鋼筋籠制作是沖孔灌注樁施工的核心步驟，關系到沖孔灌注樁的結構強度。主要質量控制措施有:1分段預制。鋼筋籠以適宜長度分段，分段過長可能造成鋼筋籠彎曲，分段過短則可能增加鋼筋籠焊接工作量。2鋼筋焊接。在焊接時，主筋和配筋應具有適當的搭接長度，本項目搭接長度應大于10倍鋼筋直徑。焊點數量以滿足焊接強度為基礎，實現焊點全覆蓋。3設置鋼筋籠保護層。為保證鋼筋籠保護層的厚度，防止鋼筋籠在入孔過程中撞擊孔壁。本項目在鋼筋籠豎向適當距離上設置穿心圓墊塊，墊塊應大于鋼筋籠直徑，并能在孔洞內實現自由旋轉，部分區域的鋼筋籠墊塊應適度加厚。3.4混凝土灌注。混凝土灌注是沖孔灌注樁的成孔工藝，主要涉及:鋼筋籠運輸和吊裝、導管制作與吊放、水下混凝土澆筑等工藝。1鋼筋籠運輸與吊裝。保證鋼筋籠骨架形狀不變是運輸和吊裝鋼筋籠的關鍵，放置鋼筋籠時每隔4米應設置一處支點，保證鋼筋籠整體懸空。鋼筋籠吊裝前應對孔徑、孔深、傾斜度、孔底殘渣等進行全面處理。吊裝著力點應設置在靠近端頭的1/4~1/5處。鋼筋籠起吊后，應對準孔徑中心，逐段緩慢放置，直至到達孔底。鋼筋籠放置應避免碰撞孔壁，保持孔洞內水位，若遇放置困難，應順時針、逆時針旋轉或清理殘渣后再放入。鋼筋籠放置深度誤差應控制在5cm以內。2導管制作與吊放。導管是沖孔灌注樁混凝土澆筑的工具。本項目導管采用3mm厚鋼板卷制、焊接而成。由于孔深較大，導管分段制作、逐段焊接。根據混凝土流速、沖孔灌注樁樁徑及樁長，本項目導管長度設定為25cm，每節導管長度約2m，底部首節導管長度約4～6m，頂部首節導管兩側應設置耳環，便于用鋼絲繩穿拉。導管內壁應保持光滑、圓潤、無雜質，各段導管連接處應設置焊接法蘭，其厚度約10mm。導管制作完成后應進行水密性試驗，導管充盈15min以上無滲水為合格。導管上段設置漏斗，便于混凝土注入灌注樁內，漏斗壁應高出水位4～6m。3水下混凝土灌注。水下混凝土灌注是沖孔灌注樁施工的關鍵，其質量控制要點為:①采用大量混凝土初灌。利用混凝土的勢能沖開孔底殘渣，然后測量混凝土高度，計算導管埋設深度，準備混凝土灌注；②混凝土灌注中，導管埋入混凝土深度應適度。本項目控制在2～6m，若埋入過深，可能導致導管提拔困難，若埋入過淺，則可能導致灌注混凝土外溢；③混凝土灌注應盡可能連續、不間斷，注意漏斗中混凝土下降面和導管中混凝土下降面，保持均勻連續灌注。

4沖孔灌注樁常見質量問題及防治措施

沖孔灌注樁施工工藝較為復雜，本項目施工中對沖孔和灌注階段的各質量問題采取預防措施，取得良好的施工效果。4.1沖孔階段沖孔階段的質量問題主要有:坍孔、漏漿、偏孔等。坍孔即灌注樁沖孔內部坍塌；漏漿即泥漿在透水性或流動性較強的地層中向護筒外溢出；偏孔即灌注樁孔洞豎向不垂直。1坍孔的防治:提升（或下落沖錘、清理殘渣、防止鋼筋籠對孔壁的碰撞；沖孔時孔內泥漿量不足，使孔內承壓水低于孔外，孔壁在壓力差作用下被破壞；在流沙、軟泥、風化巖等地層，沖錘掘進速度較快，沖錘掘進或鋼筋籠放置時要確保垂直上下；護筒附近要設置泥漿密封層；流沙或松散土層掘進時，要提高泥漿密度，降低掘進速度。2漏漿的防治:護筒接縫縫隙、埋設深度不足、回填土較松散等，造成護筒接縫處漏漿；水頭較高使得護筒接縫處水壓偏大，導致接縫漏漿。增加泥漿的粘度；在回填土中增加卵石、碎石塊等，以增強回填土的強度；護筒接縫處應采用棉塞封堵，增強密封性。3偏孔的防治:樁基立架不穩定、土層松軟、沖孔沖擊中遇到大石塊導致沖錘偏斜。樁基及設備安裝過程中，應嚴格校正；若遇沖孔傾斜，應填入小石子、粘土后重新沖錘；若地層中有較大的石塊，可采用沖錘反復錘擊，打碎石塊。4.2灌注階段灌注階段常見的質量問題是導管進水、堵管、鋼筋籠上浮。1導管進水的防治:導管接縫不嚴或接縫破損；導管提升速度較快，導管底部超過混凝土面，水泥從管道底部進入。若導管破損嚴重，應將孔底混凝土吸出，重新埋設導管；確保導管插入混凝土的深度，通常不少于0.5m。2堵管的防治:導管內存在凝結混凝土塊；混凝土粘結性較差，骨料在導管內堆積；混凝土及大塊石造成導管阻塞；由于混凝土澆筑不連續導致混凝土在導管內集聚。加強對混凝土攪拌時間即塌落度的控制，塌落度控制在18～22cm；骨料粒徑應控制在鋼筋籠主筋直徑的1/4。3鋼筋籠上浮的防治:鋼筋籠初始位置較高，混凝土流動性較小，導管在混凝土中埋設深度較大，導管因混凝土阻尼而上浮；孔內懸浮顆粒較多，形成密實的砂層，當砂層上升至鋼筋籠底部時，托起鋼筋籠。鋼筋籠與孔口牢固固定；添加外加劑減少混凝土在孔內的流動性；若鋼筋籠上浮，應停止灌注，計算導管埋設深度及混凝土標高，在提升導管后再進行澆注。

5結語

沖孔灌注樁作為一種成熟的樁基工藝，因其施工機械安裝簡單、進出場地方便、成樁速度快、樁身質量可靠而得到廣泛的應用。本文結合具體工程案例，研究了沖孔灌注樁的基本原理、施工步驟、質量問題及防治措施，具有一定的參考價值。

參考文獻:

[1]施峰,林清意,章東,黃陽.軟土地區沖孔灌注樁質量的檢測[J].建筑科學,2014,(5).

[2]王家全,朱存金,李磊.巖溶地區沖孔灌注樁質量檢測和缺陷處理[J].工業建筑,2012,(12).

作者:莊超平 單位:廈門海文創投資有限公司