冲孔灌注桩施工要点

刘晓平

(四川大安建筑工程有限责任公司，四川成都 610063)

在桩基础施工新工艺不断创新的今天，冲孔灌注桩以其独特的优势仍在大型建筑物、构筑物中被广泛采用。从房屋建筑到公路桥梁的基础都大量采用灌注桩，而冲孔灌注桩适用于各种复杂的地质构造中施工。可穿透粘性土、砂土、碎石、砾石等，软硬变化大的岩层，地下水位高或低都能施工。

灌注桩单桩承载力大，桩身刚度大，除能承受较大的竖向荷载外，还能承受较大的横向荷载，增强建筑物的抗震能力，能有效地抗住边坡滑动作为抗滑桩、基坑开挖的支护桩，在逆作法施工中作结构柱使用。

由于灌注桩不象预制桩需搬运，需承受打击或压桩施工。因而灌注桩的钢筋配筋率较低，可仅按结构设计的要求配筋。这样既确保结构受力的需要又节约了钢筋，降低了成本。

冲孔灌注桩的施工设备简单、施工成本低可与人工挖孔桩相比拟。但冲孔灌注桩的施工安全性比人工挖孔桩要安全得多。

但冲孔灌注桩的施工环节多，影响桩质量的人为因素较多。如果缺少施工经验或管理不当，会发生缩径、断桩、桩身夹泥等问题严重影响桩的承载力。

要确保冲孔灌注桩的施工质量应抓好各施工环节的质量管理。

1 施工前的准备工作

1.1 桩位确定

桩位确定既要确定桩的平面位置又要确定桩的高程。应在现场视线开阔、不妨碍施工的地方设控制点并设置护桩，既作保护用又可作为控制点的预备点，可与主控点相互检测用。施工中需使用这些控制点时，首先要检查这些点是否有移动或下沉。

1.2 埋设护筒

护筒用厚6～8 mm 钢板卷成，内径比桩径大20～30 cm，长1.5～2 m。在桩位处挖比护筒外径大80～100 cm 的圆坑。在坑底填筑30～50 cm 的粘土，分层夯实。护筒放入坑内后可作平面位置和垂直度的调整。同时在护筒周围用粘土填筑固定和密封护筒外与地面的缝隙。要求护筒的位置偏差不大于5 cm，护筒倾斜不大于1%，护筒顶面高出地面30 cm，并留有出浆口。

1.3 安置钻机

钻机应安置在桩位处，其底座处的土壤应是密实的，不得直接安置在不密实的回填土上。不然可能使钻机底座不均匀沉降，影响施工质量，如果钻机底座不均匀沉降严重还有可能引起钻机倾翻酿成事故。

钻机机架安装就位后要精确测平，平面坐标位置偏差不大于2 cm。此后的冲孔及孔的位置、垂直度都是以机架为基准的。在冲孔过程中应经常检查，及时纠正机架的倾斜和位移，使冲孔机顶端的起吊钢丝绳和桩中心在同一垂线上。

1.4 泥浆制备

泥浆在冲孔灌注桩施工中起着重要的作用。泥浆可在孔壁处形成一层泥皮，因泥浆的密度大于水的密度，形成的压强差可阻隔孔外地下水的渗入，保护孔壁不坍塌。同时因泥浆的密度大，使冲孔产生的渣土、碎石产生的浮力更大，易被流动的泥浆带出孔外。泥浆还可起到冷却和润滑的作用。

要求用优质黄泥制作泥浆，如能用膨润土则更好。泥浆的密度以1.15～1.20 含砂率少于3%为好。

如果工地地表素土质量较好，也可用原土造浆，即在护筒内注入清水，直接投入粘土，用冲击锥以小冲程反复冲击造浆。

2 冲孔灌注桩施工

2.1 冲孔

一般选用平底钻头，冲孔时冲程的大小和泥浆的密度与通过的土层情况有关。开始时采用小冲程，并加大泥浆密度，反复冲击使孔壁坚实，进尺速度不大于0.5 m/h。在通过坚岩层时采用4～5 m 大冲程，使岩层破碎。在任何情况下最大冲程不宜超过6 m，以防卡钻及冲坏孔壁或使孔径不圆。在易坍塌或易渗漏地层如粉砂层采用小冲程，进尺速度在0.3 m/h，并提高泥浆密度，确保形成稳定的孔壁，避免漏浆和塌孔。

如果基岩面倾斜大或高低不平时应回填片石碎石至偏孔以上0.3～0.5 m 处，低锤快打，造成一个平台后，再转入正常冲孔。

在冲孔施工过程中，每进尺2～3 m 应检查孔直径及圆度和垂直度。并检查冲击锥的磨损情况及时修理补焊。

如果在冲孔施工中发现有塌孔现象应立即提起冲击锥，向孔内抛填片石、碎石、粘土并补充泥浆。同时应将人员、设备撤离工作面至安全的位置。如果情况严重可向塌孔内灌入低标号的混凝土。待孔内情况稳定后再按正常程序重新开始冲孔施工。

2.2 清孔

冲孔施工时大部分渣土、碎石等随着冲洗泥浆被带出桩孔。清孔就是要清除残存于孔底的沉淀物。

2.2.1 正循环清孔

正循环清孔一般适用于淤泥层、砂土层、基岩层，施工的桩孔直径不宜大于800 mm，否则清孔效果较差。可将冲击锥提离孔底80～100 mm，输入密度1.05～1.08 的新泥浆，清洗孔底把桩孔内有大量渣土、碎石的泥浆置换出来。孔内泥浆的上返流速应不小于0.25 m/s。

2.2.2 反循环清孔

一般用泵吸反循环清孔，适用于孔径大于600 mm 的桩孔。清孔时送入孔内的泥浆密度不宜大于1.05，不得少于砂石泵的排量。

还可用压风机清孔，空气吸泥机清孔、吸泥泵导管清孔、砂浆置换等清孔方式。

2.3 钢筋笼的保护与沉放

2.3.1 钢筋笼的保护

(1)在易变形的位置增设架立筋，并与主筋绑扎牢固，提高钢筋笼的刚度。

(2)在钢筋笼内纵向安设临时支撑或立柱，在当钢筋笼插入桩孔时再拆除，可循环使用。

2.3.2 钢筋笼的沉放与连接

受钢筋的可使用长度及起重机械起重能力及防止起吊时钢筋笼变形的限制。单个钢筋笼的长度是受到一定的限制的。

先插入桩孔内钢筋笼可用型钢穿过钢筋笼固定在护筒上，此时应调整钢筋笼的位置。在制作钢筋笼时应每隔1 m在箍筋的圆周上穿好滚动式混凝土垫块以确保混凝土保护层的厚度。

此时再将上部钢筋笼吊起与下部钢筋按规定要求焊接后即可将钢筋笼全部插入桩孔内。

待钢筋笼安装完毕后，检测钢筋笼的高度确认钢筋笼是否沉入桩孔底部。如未全部沉入桩孔底部，不得用强力施压或敲击钢筋笼，应拨出钢筋笼找明原因后重新插入。

在灌注混凝土前应再次清孔，测定沉渣厚度，固定钢筋笼防止上浮。

2.4 灌注水下混凝土

2.4.1 导管使用前应进行拼接、密封、过球、承压、接头抗拉的检查

在导管外表面用红色油漆标注好长度，可每50 cm 标注一处，以便施工中控制导管埋置深度。

导管固定于桩孔中间应垂直，底端离桩孔底30～40 cm以利混凝土的流动。

2.4.2 开导管首批混凝土用量计算

水下灌注混凝土开导管时，漏斗和贮料斗内必须储备一定量的混凝土，以保证能完全排除导管内水或泥浆，并使管口埋于至少0.8 m 深的流态混凝土中。

例如某工程已知灌注桩直径1.5 m，桩孔深35 m，扩孔率取8%，导管内径0.3 m，要求埋于混凝土中深度不小于1 m，导管底端距桩孔底0.3 m，混凝土重度为24 kN/m3，泥浆重度为12 kN/m3。

(1)开导管时首批混凝土量V。

(2)导管上料漏斗应距桩顶的高度hc。

取实际落注混凝土桩顶距设计桩顶高0.5 m，取超压强为75 kN/m2。

式中:HC为首批混凝土要求浇灌深度(m);

HD为管底到桩孔底的高度，一般为0.3～0.4 m;

HE为导管的埋设深度，一般为0.8～1.2 m;

h1为桩孔内混凝土达到HC时，导管内混凝土柱与导管外水压平衡所需高度(m);

HW为桩孔内泥浆深度;

γw为桩孔内泥浆的重度，取11～12 kN/m3;

γC为混凝土重度，取24 kN/m3。

(3)混凝土灌注过程应连续进行，严禁中途停工。同时注意观察管内混凝土下降和桩孔内泥浆升降情况。如发现混凝土堵在导管内流动不畅或不流动，可轻轻上下抖动导管，但不能将导管提得过高。

为防止钢筋笼上浮，除了将钢筋笼固定在护筒处的措施，在灌注混凝土时，当混凝土顶面高出钢筋笼底部2～3 m时应及时将导管提升，导管埋入深度为2～6 m，及时拆除多余的导管，要防止导管零件、工具掉入桩孔，拆下的导管及时洗干净。

为确保桩顶混凝土质量，在桩顶设计标高以上应超灌0.5～1 m。在拔出最后一段导管时，速度要缓慢，防止桩顶沉淀的泥浆进入桩顶。

混凝土灌注完毕后不要急于清理孔口表面的泥浆等，应在8 h 后桩身混凝土已凝结达到稳定状态后再清理。

3 灌注混凝土时的常见故障

3.1 隔水栓卡在导管内

隔水栓卡在导管内可能是隔水栓翻转或胶垫过大被卡住;导管不直或变形也易被卡住，可用长杆冲捣，否则只能拆下导管处理。按笔者经验如用球胆作隔水栓从未发生过被卡的问题。

3.2 导管内进泥浆

导管内进泥浆一般是导管连接处密封不好，或首批混凝土量不足未能封住导管口。

只能拨出导管清除已灌入混凝土，重新灌注。

3.3 断桩

断桩的原因一是混凝土面测量不准导管提升过高，致使泥浆进入。二是桩孔上部发生坍塌或孔底沉渣过多，在混凝土的冲击下进入桩内。三是导管密封不好，漏入泥浆。

3.4 导管堵塞

导管堵塞的原因一是导管变形或内壁有混凝土硬结。二是混凝土的质量差产生离析粗骨科卡入隔水栓或在隔水栓上形成架桥现象。三是导管漏泥浆，改变了混凝土的性能。如果不能用长杆插捣或抖动导管解决，则只能拨出导管处理。

4 结束语

冲孔灌注桩虽然有很多缺点如噪声大、泥浆排放污染环境等。但冲孔灌注桩的设备简单、成本低、施工安全、适用面广等优点，得到广大建筑设计、建筑施工人员的垂青。尽管目前桩基施工的新工艺、新技术、新材料不断涌现，冲孔灌注桩仍有强大的生命力。但要确保冲孔灌注桩的质量，不仅应做好本文提出的各点。还有很多工作需做，如桩孔坐标、垂直度、沉渣、孔壁情况的检测，水下混凝土既要流动性好又要强度高还要粘聚性好等，这些问题需不断地研究提高。