关键词：冲孔灌注桩；施工；研究
我国经济社会繁荣发展，促使建筑工程施工技术不断革新，冲孔灌注桩施工技术在建筑工程领域也广泛应用，但冲孔灌注桩施工牵涉方面较广，影响因素多，必须对冲孔灌注桩技术进行深入研究，把握施工技术要点，有目的的进行施工质量控制，才能保证整个工程顺利进行。
1冲孔灌注桩概述
冲孔灌注桩技术是通过冲桩机的冲锤做自由落体运动冲击土体成孔，采用泥浆护壁技术，在土体中形成孔径、孔深符合设计要求的孔体，清理孔底残渣，安装钢筋笼，应用导管法进行水下混凝土灌注形成工程桩。其主要工艺有测量放线、泥浆制备、埋设护筒、桩机定位、冲击钻进、清孔、安放钢筋笼、安装导管、二次清孔、水下混凝土灌注，具体流程见图1。
图1 冲孔灌注桩施工工艺
2工程概况
本工程为某中学宿舍楼，采用钢筋混凝土框架结构和钻孔灌注桩基础，建筑面积5036m2。本工程为6层框架结构，首层层高为4.5米，二至六层高度为3.2米，楼间高度为4.1米，水池高度为2.7米，首层建筑面积为726.75平方米，，建筑总面积为5036平方米。本工程使用冲孔灌注桩，承载方式为端承桩，桩端持力层第三层砂质黏性土层或4-1层全风化花岗岩层，共计92根桩。钢筋笼φ600纵筋为HRB8Φ14，钢筋笼φ700纵筋为HRB10Φ14，箍筋为螺旋箍HPB235Φ8@200，混凝土为C25水下混凝土灌注。
3冲孔灌注桩施工技术
3.1泥浆制备
泥浆作用：在孔壁形成泥皮稳定孔壁、悬浮钻渣、润滑钻具、排渣。其组成及要求：①水：水的PH值7～8之间，不含杂质；②粘土（或膨润土）：塑性指数大于25，粒径小于0.005mm颗粒含量多于总量的50%，相对密度为1.1～1.5；③添加剂：无机：纯碱等促使颗粒分散、防止凝聚下沉；有机：丹宁液、拷胶液等降低粘度。
3.2埋设护筒
在测量放线后，定出桩位中心，需要要在桩位中心四周埋设护筒。护筒采用圆形钢筒状，其中心与桩位中心一致，定位要精确。护筒的的主要作用是在施工过程中能够有效控制桩位，并引导钻头顺利钻进；一般情况护筒比地面高出20cm以上，能够防止施工中地面水回流；护筒设置较高，可以保持筒体内水头高度，进一步增加孔内的水压力，有利于孔壁稳定。在本工程中，护筒直径为1.3m，高度为2m，钢板厚10mm，顶端设置溢浆孔。定好桩位后采用挖掘机进行护筒埋设，护筒顶面高程比地面高30cm，能够满足水头有效高度；回填时，要分层夯实回填，最后再校核护筒中心，确保护筒中心与桩位中心一致。
3.3桩机就位与钻孔
钻机能够承受钻具和其他辅助设备的重量，具有一定的刚度，具有足够的高度；钻孔过程中，钻头中心、护筒中心、桩位中心保持三心一致，保证钻头钻进的准确度。钻架必须保持平稳，不发生位移、倾斜和沉陷；钻进过程中，必须经常检查钻机是否发生沉陷、倾斜，否则会严重影响成孔的垂直度。
钻机就位后，调整钻头位置，保证钻进的准确。刚开始钻进时保持锤高0.5m，低锤密击，并用制备好的泥浆进行护壁，保证桩孔的稳定。待钻进4m深度以后，将冲锤提高至2～4m，进入快速钻进，进入正常工作状态。钻进过程中，一定要及时检查孔内泥浆高度，保持稳定的水头高度，在孔壁上形成厚厚的稳定层，保证整个钻进过程中不塌孔。
3.4清孔
冲孔灌注桩施工中，钻渣是在泥浆的悬浮作用与泥浆一同排除，但一般会有大粒径的石块与泥浆沉于孔底，如果不予清理，将形成软弱的下卧层，严重影响基桩的承载力。因此，钻孔到指定深度时，一定要进行清孔，保证孔底干净，使混凝土与基岩结合起来，形成稳固的桩基础。在本工程中采用置浆法清孔，钻孔到设计深度时，以小冲程扰动桩底钻渣，使其与泥浆一起悬浮，保证沉渣厚度、泥浆比重达到规范要求时，清孔工作可以停止。
3.5钢筋笼制作与安装
钢筋骨架加工场制作完成，钢筋骨架型号、位置安放必须准确。钢筋笼外侧设置控制保护层厚度的垫块（砼保护层厚度为60mm），其间距竖向为2m，横向圆周不得小于4处，顶端应设置吊环。钢筋笼可以分段制作，采用平板车运至现场，吊装和运输要保证钢筋笼不变形。钢筋笼每段连接时，纵向主筋可采用焊接或机械套筒连接，同一截面接头数量要满足规范要求。
3.6安放导管与二次清孔
导管是灌注水中混凝土的主要工具之一，导管用钢管制成，它的内径应光洁，大小一致，无局部凸凹，每节两端焊有法兰，以备互相连接；在一端法兰盘的附近焊一个小吊耳，供固定提升钢丝绳用，上下两节的接头间应垫宽度与法兰宽相等的橡皮圈（厚2-4mm）。最下面一节导管长度一般为4-5m，且下端不用法兰，另备0.7-1.5m长的导管一节连接漏斗下面，以便调节漏斗的高程，防止提升导管时法兰牵挂钢筋笼，使用锥形活套，将法兰盘包住。导管接头要求严密不漏，使用前用水或风试压（300kPa），以免管内漏水影响混凝土质量。
二次清孔在导管下放后，利用导管进行，二次清孔泥浆比重控制在1.15～1.2，粘度≤28s，含砂率≤8%，孔底沉渣厚度≤50mm。在清孔过程中，安排专门人员随时补给孔内泥浆，保证孔内泥浆高度，有效的维持孔壁稳定。清孔完毕后，要在最短的时间内组织水下混凝土灌注，防止间隔时间过长，钻渣和泥浆再次沉淀，给施工带来不利影响。
3.7水下混凝土灌注
水下混凝土灌注是冲孔灌注桩施工中最关键的阶段，现场技术人员必须考虑充盈系数，严格计算好混凝土用量，确保混凝土连续浇筑。灌注水中混凝土应选用恰当的灌注强度（灌注强度指每小时内向每平方米的钻孔横截面积灌入混凝土数量。当选用过小的灌注强度时，则一根桩的灌注时间就很长，发生灌注事故的可能性将增多；如选用过大的灌注强度，虽可缩短灌注时间，但势必增加拌合机台数和相应的其它设备及人力，所以要综合考虑混凝土量和适当的灌注时间。
灌注前，在料斗内灌入0.2m左右的1：1.5水泥砂浆。灌注第一斗混凝土时，要计算好首斗混凝土量，保证导管埋置深度为4米。首斗料达到计算值时，提起隔水塞，使混凝土在自身重力作用下，挤压泥浆上浮，保证导管埋置深度在4m左右。正常灌注过程中，要做好施工记录，每次拔出导管都要保证其埋置深度为2～5m，严禁超拔。灌注过程中，要保证灌注的连续性和均匀性，中间尽量不间歇。最后一次灌注砼量，应高出桩顶设计标高0.6～0.8m。待养生结束后，采用风镐进行破桩头，直至达到设计高程。
4常见事故及预防措施
由于冲孔灌注桩施工技术工序较多，工艺较复杂，受地质、气候、环境及人员技能等多种因素影响，经常会出现导管漏水、挂住钢筋笼、卡管、断桩、钢筋笼上浮等施工问题，工程技术人员要提前做好施工预案，针对不同的问题，积极采取预防措施，确保施工过程顺利进行。
（1）导管漏水
发现导管漏水，应立即查明原因，若位置靠近导管上面，浸水不大，可继续灌注。若漏水严重，则应设法堵漏或更换漏水的导管节。
（2）挂住钢筋笼
当提升导管，发现钢筋笼一同被提起时，应将导管下降一些，并转动导管使它移到钻孔中央，则可脱开卡挂处，集训进行拔管。
（3）卡管
当由于混凝土坍落度太小，流动性差，并且夹有大粒径石料，或混凝土拌和不均匀，运输中严重离析、导管漏水，混凝土遇水冲洗后，骨料集中在一处时；混凝土在导管中停留过久，隔水球卡在套管中发生卡管时，可在容许的导管埋入深度范围内，略为提升导管，或用提升后猛然下沉的方法来抖动导管。
（4）断桩
断桩形成的原因多种多样，其主要原因有：灌注中间间歇时间过长，造成最上层混凝土发生凝固，流动性较差，而继续灌注的混凝土顶破表层而上升，将有泥浆的表层覆盖包裹，造成断桩；现场人员计算失误，造成拔管提出混凝土表面，造成泥浆与混凝土混在一起，形成断桩。
补救措施：如断桩位置较深，断桩处承受的弯矩不大，可用压浆方法处理。如果摩擦桩发生夹泥层事故的位置较深，且该处承受的弯矩不大时，在满足设计荷载要求的情况下，也可不作处理。端承桩发生夹泥层应按照断桩处理。如断桩位置较深，该处承受较大的弯矩，为了加强其处理后的抗弯性能，照上述方法用小于桩身钢筋笼内径的钻头在钻桩中心钻孔穿过断桩处以下一定的深度。用高压水冲洗后，在此孔中插进小钢轨或钢筋束，然后灌注混凝土或压浆填满。如断桩处靠近地面，而断桩后又停止灌注混凝土，可视具体情况，用打入长的钢护筒或沉入沉井等办法，排水清除钻碴并对桩头作必要的凿除清理后，再灌注混凝土到达桩顶设计高程。
（5）浮笼（钢筋笼随着混凝土的灌注而隆起事故）
防止措施：当混凝土将要接近骨架时，应减慢灌注混凝土速度，或将导管适当的深埋（此时导管下口是在骨架下端以下），以减少混凝土的向上冲击力，当钢筋骨架埋入混凝土已有相当的深度，则把导管下口提升到高于钢筋骨架下端适当距离的地方。
5结语
冲孔灌注桩技术是建筑工程基础施工中常用的施工技术，本宿舍工程施工中，从施工准备、测量放线、泥浆制备、埋设护筒、钻机就位、冲击成孔、清孔、安放导管、二次清孔及水下混凝土浇筑等全过程进行严格施工控制，每道工序验收合格再进行下一工序；针对冲孔灌注桩经常出现的施工质量问题，要提前做好施工预案，遇到问题采取积极有效的解决措施，使施工质量得到保障，为同类工程开展提供借鉴经验。
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论文作者:李海燕
论文发表刊物:《防护工程》2018年第21期
论文发表时间:2018/11/22
标签：冲孔论文; 导管论文; 混凝土论文; 泥浆论文; 钢筋论文; 钻孔论文; 施工技术论文; 《防护工程》2018年第21期论文;