冲击钻孔灌注桩施工实践与认识

孟宪中　胡先法　王峰　张成沛

摘要：通过陕西省府谷电厂一期（2×600MW）冲击钻孔灌注桩施工实践，介绍了施工设备，成孔、成桩工艺，常见事故的预防、处理措施等。本工程均取得较好效果，初步显示了基岩冲击钻孔灌注桩成孔、成桩工艺用于建筑桩基础施工的优越性，该技术首先应用于陕西省府谷电厂工程，大大提高了桩基施工的安全性，取得了良好的经济、社会效益，为以后电厂高层建筑工程桩基施工提供了宝贵的施工经验。

关键词：冲击成孔灌注桩单桩承裁力

中图分类号：TU7 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）08（c）-0045-02

该项目位于陕西省府谷县庙沟门镇沙梁峁村，北距庙沟门镇3km，东距府谷县城约50km，府谷～庙沟门镇～准格尔公路紧邻厂区北侧通过，交通较为便利。

根据勘察资料，厂区原始地貌主要由黄土低山丘陵和阶地组成，其中厂区北侧为沙梁川河右岸阶地，南侧为黄土梁峁与河流阶地过渡带的低山丘陵区，中偏北部为阴峁沟与黄土梁峁及沙梁川阶地的过渡区域，工程地质条件较为复杂，岩土工程性能差异大。本着以人为本，和谐发展的原则，为了抢工期，抓进度，在施工过程中，克服重重困难，及时采取各种有效措施，大大提高了工作效率，提前完成了施工任务，赢得了参建单位、业主单位的一致好评。

1施工方案及技术质量控制标准

1.1 施工工艺流程

本次冲击钻孔灌注桩施工采用的主要设备型号为CZ-22（右图、下表）的冲击钻机及灌注和钢筋笼制作等设备，正循环施工工艺。施工工艺流程如下：桩位放线、钻机就位、校正水平与垂直度、成孔、清孔、制作钢筋笼、下钢筋笼、二次清孔（孔底沉渣厚）下导管、混凝土灌注、留取试块、养护。

1.2 施工质量控制要点及控制方法

为确保工程质量，施工时应对各环节，尤其是关键工序严格控制。本次冲击成孔灌注桩施工重点控制的环节及措施。

1.3 各工序施工及质量控制标准

1.3.1 桩位测量放线

工程桩位置测放及标高测量所用仪器为全站仪、水准仪和塔尺。

根据业主提供的基准点和水准点建立测量控制网，桩位依据控制网采用全站仪测放。

1.3.2 成孔

根据场地岩土工程资料，本次选用CZ-30型冲击钻机成孔，并配备适宜地层条件的冲击钻头。根据设计任务书要求，钻孔灌注桩径为800mm，桩长根据场地地质资料以桩端进入中等风化基岩不少于3m为原则。

成孔施工流程工艺如下。

埋设护筒→钻机就位→钻进→终孔→钻机移动到下一孔。

（1）埋设护筒。

埋设护筒由冲击钻机完成，埋设深度为2.0m。护筒用8.0mm厚钢板卷制造而成，内径比设计桩径大200mm，即为1000mm。护筒埋设前先根据桩位引出四角控制桩，控制桩用￠10钢筋制作，打入土中至少0.3m。

护筒埋设时护筒顶比地面高出20cm，偏差不大于20mm，并保证护筒垂直和护筒上口水平。就位后，周围填涂并振实，避免漏浆。

护筒埋设完成后，现场技术人员及时测量护筒标高，以此作为下步工序控制依据。

（2）钻进。

开孔前钻机对位以控制桩位十字线控制，钻头对准十字线交点，符合偏差要求后开始钻进。

根据场地上部回填土层后的特点，本工程质量控制的要点在于对孔底沉渣的控制，而控制沉渣的关键取决于成孔所采用泥浆的指标。本次泥浆的制备主要采用当地红粘土火碱加清水搅拌而成。泥浆参数确定遵循以下原则。

①钻进过程能满足成孔过程的控制要求。

②成孔后，在等待混凝土浇筑的时间内，孔底沉渣厚度不超过规范和设计技术要求（≤50mm）。

根据上述原则，结合本工程地层特点，施工采用泥浆参数为：比重1.18～1.21、粘度18～19S、砂率小于5%。

由于本工程为嵌岩桩，为确保工程质量，控制孔底沉渣厚度是本工程重点解决的问题，本工程沉渣厚度控制标准不大于50mm。另外，在钻进过程中还要防止出现孔斜现象。

钻进过程中应认真填写施工成孔记录，详细记录地层变化、进尺快慢、泥浆参数、钻进过程中出现的问题处理措施及其效果等。

本次在制桩成孔过程中未出现缩颈，塌孔现象。

（3）成孔质量验收。

成孔完成后经验收合格后方可进入下一道工序施工。成孔验收标准及偏差要求应满足表表1。

1.3.3 钢筋笼制作

（1）钢筋验收。

本次试验试、锚桩施工，钢筋采用山西鑫海实业股份有限公司生产的钢材。钢筋进场后，先对钢筋进行验收，钢筋笼制作前，先进行焊接试验。

（2）钢筋笼制作。

本工程钢筋笼分为2节制作，主筋焊接采用电弧焊。钢筋笼的绑扎、焊接质量、外形尺寸、主筋接头间距等依据设计与施工规范要求进行。钢筋笼制作前，主筋、盘条要调直，钢筋表面的锈蚀污垢应清除。

①主筋采用電弧对焊，且按50%错开接头，间距不小于800mm，主筋焊接采用E50焊条，箍筋焊接采用E43焊条。

②钢筋笼成形时，应将主筋接头错开，同一截面接头数量不超过主筋数量的50%，相邻接头纵向间距应大于35d，且不小于800mm。

（3）钢筋笼制作允许偏差。

钢筋笼制作允许偏差按照表2要求控制。

为防止钢筋笼在运输吊装过程中发生变形，本次钢筋笼分2节制作。钢筋笼安装允许偏差见表3。

1.3.4 砼搅拌及运输

（1）砼搅拌及其运输设备。

由于本工程混凝土总用量和日用量较大，因此本次混凝土采用一台强制性搅拌机现场搅拌，出料到储料斗中，直接起吊灌注砼。

（2）混凝土原材料及配比。

本工程桩基采用的原材料为：水泥采用神东天隆集团府谷天桥水泥厂生产的水泥：碎石采用山西保德的石子；砂子采用陕西府谷当地的中砂。

配合比及材料试验委托由陕西省质量技术监督局颁发具有计量认证的榆林市神府开发区建设工程质量检测站进行。

本次桩基试验试桩桩身混凝土强度等级为C30，试桩桩头混凝土强度等级为C45。其中，强度等级为C30混凝土配合比为：水泥∶砂∶石子∶水=1∶1.57∶2.25∶0.47，含砂率为40%～45%，坍落度要求在180～220mm，水灰比为0.47；强度等级为C45混凝土配合比为：水泥：砂：石子：水：外加剂=1∶1.03∶1.83∶0.31∶0.02，含砂率为40%～45%，坍落度要求在180～220mm，水灰比为0.3。

选用中砂的细度模数为2.6，粗骨料最大粒径不大于35mm。

（3）搅拌过程控制。

①搅拌前应根据配合比通知单和搅拌机容量计算出每盘料的各种原材料用量，并根据此调好计量设备，进行试搅拌，确保设备能正常运行。

②原材料计量偏差应符合规范要求，见表4。

③每盘最短搅拌时间不少于90s，以保证混凝土有良好的和易性。

④搅拌过程中每班检测混凝土坍落度不少于3次。认真做好搅拌记录。

⑤定期检查和校核计量系统，保证计量系统准确。

（4）试块制作。

根据《建筑桩基技术规范》（JGJ-94）和《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）中的有关规定，每根桩制作一组试块，每组3件。试块经工地建设工程质量检测站试验结果，所有试块的抗压强度在33.0～53.2MPa，平均值为44.2 MPa，其强度满足设计要求。

1.3.5 混凝土灌注

混凝土灌注采用导管法，导管内径为280mm，导管之间采用丝扣连接，提升机械采用钻机。

（1）钢筋笼的吊放和定位。

钢筋笼吊放时采用三点起吊，以防其产生变形过大。

在钢筋笼外部每隔4m设置一道混凝土垫块，每道四个，垫块采用砼滚轴定位轮，其直径为10cm，中间采用箍筋贯通，焊接在主筋上，充分保证保护层厚度不小于设计要求。

在放置钢筋笼过程中，钢筋笼要保持竖直，钢筋笼中心线与桩孔中心尽量重合，向下放时速度要慢，减少钢筋笼对孔壁的摩擦。

钢筋笼安放时采用双吊钩吊筋将钢筋笼固定在设计标高，防止钢筋笼掉落孔底。

（2）下设导管。

导管试验前进行水密试验，检验其密封性。经过计算，本工程试水压力不小于0.7MPa。检验合格后导管方能使用。

导管下设总长度应根据砼灌注前设计孔深确定，保证导管下端据孔底30～50cm，导管下设的节数和总长度应记录在《钻孔桩水下灌注混凝土灌注记录》上。

（3）二次清孔。

导管下设挖成后及时测量沉渣厚度。本工程必须确保灌注前沉渣不大于5cm。若沉渣超标应用导管采用反循环抽砂泵进行二次清孔，直到孔内沉渣厚度满足设计和规范要求方可进行灌注。

清孔后孔底沉渣及泥浆指标应符合表5要求。

（4）水下砼灌注。

①初灌量。

初灌量是水下砼灌注的关键指标，初灌后导管埋深不小于1m。

②初灌时用球胆作为隔水塞。混凝土运至孔口后，先检查其和易性和坍落度，满足设计要求才可灌入。

③灌注过程中要及时用测绳测量砼上升高度，计算导管埋深，确保导管拆卸长度，并记录在《钻孔桩水下灌注混凝土灌注记录》上。本工程要求最小埋深不小于2m，最大不大于6m。

④为确保桩顶混凝土质量，在桩顶设计标高基础上超灌一定量的混凝土，本工程超灌高度控制在50cm。

⑤砼灌注前要做好施工组织协调，保证连续灌注，每根桩争取在2h内完成。在灌注混凝土时要匀速浇筑，减少混凝土对孔壁的冲击力。

混凝土在灌注过程中各个桩均匀连续，未出现异常现象。

（5）护筒拔起。

灌注完成后，应慢慢拔出护筒，防止落入大土块，影响桩顶混凝土质量。

2结语

嵌岩冲击灌注桩成孔、成桩工艺用于建筑桩基础的施工，初步显示了一定的优越性。如在复杂地层条件下，用人工挖孔工艺不能实施的嵌岩冲击桩，用冲击钻的工艺即可解决，从而满足建筑物对桩基础承载力的要求。因此这项技术无论从钻头结构或施工工艺等方面都值得进一步探索。

参考文献

[1]史佩栋.桩基工程手册（桩和桩基础手册）[M].北京：人民交通出版社，2008.

[2] JGJ94-94（现JGJ94-2008），建筑桩基技术规范.中华人民共和国建设部[S].北京：中国建筑工业出版社，1995（现2008）.

[3] GB50202-2002，建筑地基基础工程施工质量验收規范[S].中华人民共和国建设部.北京：中国计划出版社出版，2002.