岩溶地区冲孔灌注桩的施工技术

沈玉高

（核工业贵港工程勘察院 广西 贵港 537100）

冲孔灌注桩具有穿透能力强、单桩承载力高等特点，广泛应用于高层建筑物的基础中，在广西岩溶发育区，其应用也越来越广泛。在岩溶区进行桩基施工，较其它基础类型，其单桩承载力及完整性要求较高，对施工质量控制较复杂。本文通过对贺州市XX工程的冲孔灌注桩施工，阐述冲孔灌注桩施工技术在岩溶地区的应用及注意事项。

1 工程概况、场地地质条件及特点

1.1 工程概况

拟建工程场地位于贺州市八步区灵峰广场南侧，紧邻贺江东面，项目规划总占地面积159468m2，以高层建筑为主（25～30层），少量多层建筑 （2～6层），设地下室一层 （基坑深度约4.5m），总建筑面积380576m2。基础类型采用冲孔灌注桩，桩径1000～2200mm，总桩数478根，其中桩径1000mm的桩为抗拔桩，桩身混凝土强度C30，桩端持力层为中风化石灰岩，入岩不少于500mm。

1.2 场地地质条件及特点

根据钻探资料，场地工程地质条件如下表：

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由上表可知，该工程有以下特点：下伏基岩岩面起伏大，石芽、溶洞、溶沟发育，施工难度大；场地粘土层造浆性能差，自稳差，极易塌孔；场地含有卵石层、砂层，增加清孔难度。

2 冲孔灌注桩的施工工艺流程

场地平整→桩位放样→桩机就位→埋设护筒，同时挖泥浆池，安装泥浆泵→冲进，同时制作钢筋笼→清渣→冲进、清渣循环作业至设计深度→吊放钢筋笼→安放导管 （二次清渣）→浇灌桩身混凝土→成桩。

3 岩溶地区冲孔灌注桩施工难点

岩溶地区地质形态异常复杂，现有地勘手段无法完全摸清。从实际已完工程项目的施工情况，结合本次工程施工完成情况来看，岩溶地区成孔有以下几大难关。

3.1 成孔过程中漏水、漏浆现象普遍

由于溶洞的大小、分布、走向等地质资料反映不可能十分准确，施工过程中往往出现一些意外情况，在冲进过程中因突然漏水、漏浆导致孔内水头迅速下降，导致护筒挤压变形或塌孔、埋钻，甚至地面大范围沉降等重大安全事故。

3.2 成孔事故较多

由于岩溶地区地质构造复杂，在施工过程中可能会遇到大溶洞、多层溶洞或孔内有石笋、溶沟、孤石、岩面斜面、陡坎、异形等复杂情况，在成孔过程中塌孔、埋钻、卡钻、掉钻、桩孔偏斜、移位、弯孔、梅花孔等事故均有发生；更为甚者，因漏浆严重导致地面大范围塌陷引起桩机侧翻或危及周边建筑物的安全。

3.3 清孔难度大

冲孔灌注桩施工采用冲击成孔工艺，会产生很多的泥渣、岩渣，怎样清孔，使沉渣厚度及泥浆性能同时满足规范要求，是非常关键的环节。特别是大直径桩，因桩径较大，增加了清孔的难度。有时换浆达到规范要求时，由于泥浆比重降低，粘度下降，又会重新发生渗漏、塌孔事故。

3.4 混凝土灌注难度大

由于桩径大、桩长较长且岩溶地区充盈系数较大，混凝土方量大、灌注时间长，所以桩身混凝土质量控制难度很大。而且通过溶洞地段时，还易发生混凝土压力过大引起孔壁坍塌造成混凝土流失而断桩或缩径。

4 冲孔灌注桩施工注意事项

4.1 导管的构造和使用

导管壁厚不宜小于3mm，直径宜为200～250mm；直径制作偏差不应超过2mm，导管的分节长度可视工艺要求确定，底管长度不宜小于4m，其他每节长度为2.53m，接头宜采用双螺纹方扣快速接头；导管使用前应试拼装、试压，试水压力可取为0.6～1.0MPa；每次灌注后应对导管内外进行清洗。

4.2 水下灌注混凝土的要求

水下灌注混凝土宜掺外加剂，必须具备良好的和易性，配合比应通过试验确定；坍落度宜为180～220mm；水泥用量不应少于360kg/m3（当掺入粉煤灰时水泥用量可不受此限）；含砂率宜为40%～50%，并宜选用中粗砂；粗骨料的最大粒径应小于40mm；并应满足，粗骨料可选用卵石或碎石，其骨料粒径不得大于钢筋间距最小净距的1/3。

4.3 灌注水下混凝土的质量控制

桩孔深度必须符合设计要求，沉渣厚度严禁大于50mm；开始灌注混凝土时，导管底部至孔底的距离宜为300～500mm（桩径小的取大值，桩径大的取小值）；料斗应有足够的混凝土储备量，导管一次埋入混凝土灌注面以下不应少于0.8m；导管埋入混凝土深度宜为2～6m，严禁将导管提出混凝土灌注面，并应控制提拔导管速度，应有专人测量导管埋深及管内外混凝土灌注面的高差，填写水下混凝土灌注记录；灌注水下混凝土必须连续施工，每根桩的灌注时间应按初盘混凝土的初凝时间控制，对灌注过程中的故障应记录备案；应控制最后一次灌注量，超灌高度宜为0.8～1.0m，且凿除泛浆高度后必须保证暴露的桩顶混凝土强度达到设计要求。

4.4 清孔

清孔目的是除去孔底沉淀的岩渣和比重较大的泥浆，以保证桩底和灌注的混凝土很好的接触，保证桩的承载力。成孔后，第一次清孔用测绳下挂0.5kg重铁砣测量孔深，核对至设计位置后，进行清孔。清孔时遵守以下原则：（1）清孔后泥浆比重控制在1.05～1.20之间，粘度<28s，含砂率≤8%；（2）及时补充足够的泥浆或清水，始终保持桩孔中泥浆面稳定；（3）清孔后检查孔底沉渣是否符合冲孔灌注桩规范施工允许的范围内时（<50mm），立即安放钢筋笼。当钢筋笼安放好、导管下好后，用导管进行第二次清孔。第二次清孔时间不少于30分钟，测定孔底沉渣小于规范要求后，停止清孔。清孔结束后，应尽快灌注混凝土，其间隔时间不能大于30分钟。若间隔时间大于30分钟，需重新测定孔底沉渣厚度。

4.5 钢筋笼

钢筋笼的制作宜在桩孔开孔后下料，成孔前制作完成；每节的长度不宜超过9米（底笼的长度不宜超过12米），也不宜短于5米，因为过长则吊起时易弯曲变形，过短则增加焊接时间且增加搭接断面，对成桩的质量及桩身受力不利。

5 常见问题的处理

5.1 孔壁坍塌

孔壁坍塌多数是由于泥浆性能不符合要求、孔内水头未能保证、机具碰撞孔壁等原因造成。

发生塌孔后，应查明塌孔的位置在进行处理。塌孔位置较深且不是很严重时，采用粘土回填至塌孔位置2～3m，并采取加大泥浆比重、改善泥浆性能、加高水头等措施，继续慢慢冲进；塌孔严重时，应立即将桩孔全部用粘土夹砾石回填，如果无砾石土时，可采用粘土掺入5%～8%的水泥进行回填，待孔内回填土稳定后重新冲孔；塌孔位置不深时，可采用加深护筒的方法，将护筒内的填土夯实，重新冲孔。

5.2 桩孔偏孔

造成偏孔的主要原因是：桩锤偏心过大或掉齿；冲进过程中遇有探头石或障碍物；桩施工现场地质岩层走向的坡度很大，或孔底土质不均，岩石强度不一；场地平整度和密实度差，冲桩机安装不平整或冲进过程发生不均匀沉降，导致桩孔偏斜；冲进遇软硬土层交界面或倾斜岩面时，冲挤岩层时岩层受力不均，造成偏孔。

预防处理措施：开孔前应将场地压实，机台垫平垫稳；不使用偏心过大的锤；定时检查桩锤，发现锤齿磨损严重时应及时更换或修补；注意泥浆循环，泥浆比重适宜；施工过程中，机架要稳固，防止机架在施工过程中移动、倾斜。发生偏孔后，若偏斜较严重的可向桩孔内回填块石和粘土块，然后用低锤密冲，反复矫正，可收到较理想的效果。

5.3 梅花孔

常发生在桩径较大且冲进到较坚硬的岩层中。目前冲孔桩施工用的冲锤主要有十字锤、人字锤和梅花锤等几种，当施工进入较坚硬的岩层后，若使用的桩锤锤高过大，且桩锤顶的转向环又不灵便时，就很容易使桩锤在冲进过程中沿着锤齿部位所形成的“轨道”冲进，这样桩孔壁将有少许凸向桩孔，这样的桩孔称为梅花孔，这样就会导致钢筋笼很难放下，即使钢筋笼勉强可以放致孔底，如果梅花孔不作处理就灌注混凝土，那么该段桩芯混凝土便存在局部缩径的隐患，验桩时就会出现桩基缺陷问题。此外，出现梅花孔还容易发生卡锤的施工事故。因此，在冲孔桩施工过程中，若发现有梅花孔，应引起注意及时处理。

梅花孔的常用处理方法有两种：重新修整桩锤；向桩孔内回填块石至梅花孔位置以上2m，检查桩锤的转向环是否灵活，然后低锤密冲，反复修孔。

5.3 钢筋笼上浮

在灌注混凝土过程中随着混凝土进入桩孔内，经常会出现钢筋笼上浮现象，造成钢筋笼顶面超出设计标高，而底面未达到设计深度，严重影响桩身质量。造成钢筋笼上浮的主要原因有：导管偏斜或法兰盘不圆顺，在上提导管时将钢筋笼带起上浮；混凝土灌注过程逐渐趋于初凝，表面形成硬壳，混凝土上升会托起钢筋笼上浮；由于灌注漏斗过高或导管底端距桩底过大等原因，促使混凝土灌注下行速度过快，在混凝土面接近钢筋笼底时，混凝土的冲击力造成钢筋笼上浮。

预防处理措施：下放钢筋笼位置要居中，平稳下放，防止卡挂钢筋笼，在导管法兰盘处加焊护罩处理，防止法兰盘挂住钢筋笼；在钢筋笼顶端均匀选取四点，用钢管一端插入钢筋笼锚固筋内，另一端引伸至孔口点焊在护筒或桩机上，以便钢筋笼上浮时内压住钢筋笼及通过引伸钢管可判定钢筋笼是否上浮；控制好导管埋入混凝土的深度，最大不超过6m，最小不宜小于1.5m；控制混凝土灌注速度，灌注速度应结合场地工程地质条件而定，一般控制在30m3/h之内。

［1］建筑地基基础设计规范.GB5007-2008[S].

［2］建筑桩基技术规范.JGJ08-2008[S].

［3］陈跃庆.地基与基础工程施工技术.机械工业出版社[M].