冲孔灌注桩施工质量控制分析

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摘要:冲孔灌注桩具有成桩速度快、桩身质量可靠、施工简便等特点。文章以某建筑工程为例，以地质和水文条件为基础，分析冲孔灌注桩成孔、清孔、放置钢筋笼、浇筑混凝土等工艺，讨论冲孔和灌注阶段的坍孔、漏浆、偏孔、导管进水、堵管、钢筋笼上浮等质量问题及防治措施。

关键词:冲孔灌注桩；关键技术；质量通病；防治措施

1工程概况

本项目位于东南沿海城市，总用地面积为26374.347m2，总建筑面积约133306.27m2，其中:地上建筑面积为87719.48m2，地下建筑面积为45566.79m2。建设内容包括办公、酒店及商业配套设施。

2冲孔灌注桩的设计及工艺

冲孔灌注桩施工工艺涉及几个步骤，包括成孔、清孔、放置钢筋笼、浇筑混凝土等。本项目冲孔灌注桩设计总桩数为204根，其中抗压桩96根、抗压兼抗拔桩108根；桩径为Φ800～Φ1500；钢筋规格包括Φ8、Φ10、Φ14、Φ16、Φ20；冲孔灌注桩强度等级为C40，水泥标号为P.O42.5R；管桩采用预应力高强混凝土，标号为PHC500A-125A。施工流程如图1所示。

3冲孔灌注桩施工关键技术

3.1冲孔。冲孔是保障桩位、桩长、桩径等技术指标的关键步骤，主要技术控制要点有:1场地平整。更换软土、夯实土层、清除杂物，在桩机底部设置枕木，增强桩机的稳定性。2埋设护筒。护筒能够引导冲孔锤头，使泥浆在筒内形成水压力，避免孔壁坍塌。本项目护筒采用6mm钢板卷制，每节高度约2.0m，接缝处采用橡胶圈密封，护筒内径应比桩径略大。本项目以黏性土或砂质土为主，护筒埋设深度应大于1.5m，筒壁超出地面30cm或地下水位1.5m，筒壁周边黏土分层夯实。3制作泥浆。泥浆能够保护筒壁、循环冲渣、减少冲孔阻力。本项目采用黏性土为泥浆基材，技术指标为:黏度控制在16～22s，胶体率大于0.95，含砂率小于0.04。泥浆循环系统由泥浆池、储浆池、沉淀池等构成。4冲孔施工。本项目采用CZ-6D冲孔桩机，额定功率为550KW。冲孔前对各桩位进行相互校验，保障冲绳重心与桩机重心吻合。根据土层特点采用不同的冲孔操作。冲孔过程中，若护筒底部陶土不能及时悬浮，将影响冲击进度，所以要及时换上掏渣筒，将筒内底部渣土掏尽。地层土质交替区间应及时验孔，采用比钢筋笼略大的检孔器，考察冲孔直径。3.2清孔。清孔是清除灌注桩孔位中的杂质或沉淀物，降低孔底淤泥堆积厚度，提高灌注桩端头的承载力。清孔工作应在冲孔结束后立即进行，以免杂质堆积增加清孔难度，甚至塌孔。本项目采用换浆清孔法，经历二次清孔。当冲锤达到设计深度并进入持力层时，进行第一次清孔。向冲孔内注入高粘度泥浆，通过泥浆的粘结和流速将孔底砂石带出。必要时，可将松散的粘土投入孔内，以冲锤反复冲击，将底部泥浆打散。清孔后用手摸带出的泥浆，感觉是否有粗粒感。当完成钢筋笼或导管安装后，要实施第二次清孔，其重点是清除孔底沉淀泥浆或因钢筋笼撞击孔壁而形成的泥浆。清孔后，要实施成孔检验，并满足施工偏差要求：孔的中心位置偏差，群桩应小于10cm，单排桩应小于5cm；孔位倾斜度应小于0.01；孔深应超过设计深度5cm，孔径应大于设计孔径0.5～3.0cm；孔内沉渣厚度小于5cm。3.3钢筋笼捆扎。钢筋笼制作是冲孔灌注桩施工的核心步骤，关系到冲孔灌注桩的结构强度。主要质量控制措施有:1分段预制。钢筋笼以适宜长度分段，分段过长可能造成钢筋笼弯曲，分段过短则可能增加钢筋笼焊接工作量。2钢筋焊接。在焊接时，主筋和配筋应具有适当的搭接长度，本项目搭接长度应大于10倍钢筋直径。焊点数量以满足焊接强度为基础，实现焊点全覆盖。3设置钢筋笼保护层。为保证钢筋笼保护层的厚度，防止钢筋笼在入孔过程中撞击孔壁。本项目在钢筋笼竖向适当距离上设置穿心圆垫块，垫块应大于钢筋笼直径，并能在孔洞内实现自由旋转，部分区域的钢筋笼垫块应适度加厚。3.4混凝土灌注。混凝土灌注是冲孔灌注桩的成孔工艺，主要涉及:钢筋笼运输和吊装、导管制作与吊放、水下混凝土浇筑等工艺。1钢筋笼运输与吊装。保证钢筋笼骨架形状不变是运输和吊装钢筋笼的关键，放置钢筋笼时每隔4米应设置一处支点，保证钢筋笼整体悬空。钢筋笼吊装前应对孔径、孔深、倾斜度、孔底残渣等进行全面处理。吊装着力点应设置在靠近端头的1/4~1/5处。钢筋笼起吊后，应对准孔径中心，逐段缓慢放置，直至到达孔底。钢筋笼放置应避免碰撞孔壁，保持孔洞内水位，若遇放置困难，应顺时针、逆时针旋转或清理残渣后再放入。钢筋笼放置深度误差应控制在5cm以内。2导管制作与吊放。导管是冲孔灌注桩混凝土浇筑的工具。本项目导管采用3mm厚钢板卷制、焊接而成。由于孔深较大，导管分段制作、逐段焊接。根据混凝土流速、冲孔灌注桩桩径及桩长，本项目导管长度设定为25cm，每节导管长度约2m，底部首节导管长度约4～6m，顶部首节导管两侧应设置耳环，便于用钢丝绳穿拉。导管内壁应保持光滑、圆润、无杂质，各段导管连接处应设置焊接法兰，其厚度约10mm。导管制作完成后应进行水密性试验，导管充盈15min以上无渗水为合格。导管上段设置漏斗，便于混凝土注入灌注桩内，漏斗壁应高出水位4～6m。3水下混凝土灌注。水下混凝土灌注是冲孔灌注桩施工的关键，其质量控制要点为:①采用大量混凝土初灌。利用混凝土的势能冲开孔底残渣，然后测量混凝土高度，计算导管埋设深度，准备混凝土灌注；②混凝土灌注中，导管埋入混凝土深度应适度。本项目控制在2～6m，若埋入过深，可能导致导管提拔困难，若埋入过浅，则可能导致灌注混凝土外溢；③混凝土灌注应尽可能连续、不间断，注意漏斗中混凝土下降面和导管中混凝土下降面，保持均匀连续灌注。

4冲孔灌注桩常见质量问题及防治措施

冲孔灌注桩施工工艺较为复杂，本项目施工中对冲孔和灌注阶段的各质量问题采取预防措施，取得良好的施工效果。4.1冲孔阶段冲孔阶段的质量问题主要有:坍孔、漏浆、偏孔等。坍孔即灌注桩冲孔内部坍塌；漏浆即泥浆在透水性或流动性较强的地层中向护筒外溢出；偏孔即灌注桩孔洞竖向不垂直。1坍孔的防治:提升（或下落冲锤、清理残渣、防止钢筋笼对孔壁的碰撞；冲孔时孔内泥浆量不足，使孔内承压水低于孔外，孔壁在压力差作用下被破坏；在流沙、软泥、风化岩等地层，冲锤掘进速度较快，冲锤掘进或钢筋笼放置时要确保垂直上下；护筒附近要设置泥浆密封层；流沙或松散土层掘进时，要提高泥浆密度，降低掘进速度。2漏浆的防治:护筒接缝缝隙、埋设深度不足、回填土较松散等，造成护筒接缝处漏浆；水头较高使得护筒接缝处水压偏大，导致接缝漏浆。增加泥浆的粘度；在回填土中增加卵石、碎石块等，以增强回填土的强度；护筒接缝处应采用棉塞封堵，增强密封性。3偏孔的防治:桩基立架不稳定、土层松软、冲孔冲击中遇到大石块导致冲锤偏斜。桩基及设备安装过程中，应严格校正；若遇冲孔倾斜，应填入小石子、粘土后重新冲锤；若地层中有较大的石块，可采用冲锤反复锤击，打碎石块。4.2灌注阶段灌注阶段常见的质量问题是导管进水、堵管、钢筋笼上浮。1导管进水的防治:导管接缝不严或接缝破损；导管提升速度较快，导管底部超过混凝土面，水泥从管道底部进入。若导管破损严重，应将孔底混凝土吸出，重新埋设导管；确保导管插入混凝土的深度，通常不少于0.5m。2堵管的防治:导管内存在凝结混凝土块；混凝土粘结性较差，骨料在导管内堆积；混凝土及大块石造成导管阻塞；由于混凝土浇筑不连续导致混凝土在导管内集聚。加强对混凝土搅拌时间即塌落度的控制，塌落度控制在18～22cm；骨料粒径应控制在钢筋笼主筋直径的1/4。3钢筋笼上浮的防治:钢筋笼初始位置较高，混凝土流动性较小，导管在混凝土中埋设深度较大，导管因混凝土阻尼而上浮；孔内悬浮颗粒较多，形成密实的砂层，当砂层上升至钢筋笼底部时，托起钢筋笼。钢筋笼与孔口牢固固定；添加外加剂减少混凝土在孔内的流动性；若钢筋笼上浮，应停止灌注，计算导管埋设深度及混凝土标高，在提升导管后再进行浇注。

5结语

冲孔灌注桩作为一种成熟的桩基工艺，因其施工机械安装简单、进出场地方便、成桩速度快、桩身质量可靠而得到广泛的应用。本文结合具体工程案例，研究了冲孔灌注桩的基本原理、施工步骤、质量问题及防治措施，具有一定的参考价值。

参考文献:

[1]施峰,林清意,章东,黄阳.软土地区冲孔灌注桩质量的检测[J].建筑科学,2014,(5).

[2]王家全,朱存金,李磊.岩溶地区冲孔灌注桩质量检测和缺陷处理[J].工业建筑,2012,(12).

作者:庄超平 单位:厦门海文创投资有限公司