冲孔灌注桩技术在建筑工程施工中的应用分析

陈相超

关键词： 建筑工程 质量控制 冲孔灌注桩 工艺流程

中图分类号： TU745.1 文献标识码： A 文章编号： 1672-3791（2023）15-0097-04

在我国国民经济稳健增长形势下，建筑、房地产行业也取得了理想的发展成效，在建筑工程施工阶段，各项新进的施工工艺和设备也得以被应用于具体建设环节，建筑工程施工水准显著提升。作为建筑工程施工阶段一项重要的基础形式，冲孔灌注桩施工技术的应用，对提升建筑工程施工效果和施工质量意义深远。因此，文章基于具体工程案例，对冲孔灌注桩施工技术有效应用予以研究，并提出科学的质量控制措施，以提升技术应用水平，更好地彰显建筑工程的价值与性能。

1 冲孔灌注桩技术概述

1.1 冲孔灌注桩技术内涵

作为灌注桩的一种，冲孔灌注桩当前在建筑工程填土层、砂土层、粉土层和淤泥层等地层施工中得到了广泛应用。一般来说，冲孔灌注桩桩孔直径普遍在600～2 500 mm 区间内，最大冲孔深度和最大直径分别可达300 m 和2 500 mm。

1.2 冲孔灌注桩技术应用优势

冲孔灌注桩技术应用优势主要体现在以下3 个方面：（1）对附近区域建筑物和环境负面影响相对较小；（2）技术人员可结合建筑工程设计要求，灵活更改桩长和直径；（3）桩端可深入持力层，且单桩承载力较大。依托上述应用优势，冲孔灌注桩技术日前得以在建筑工程施工广泛应用，但不可忽视的是，该项技术也具有一定的劣势，如成孔工艺复杂、技术间隔周期长、冬季施工困难、操作要求严格和易诱发质量问题等。

1.3 冲孔灌注桩技术应用流程

沖孔灌注桩技术应用流程相对复杂，主要包括如下内容：（1）场地准备，即场地清理、平整工作等；（2）放样定位，即标记桩位置，测设桩基设计高程等；（3）钢护筒制作及埋设；（4）泥浆制备，即科学制备泥浆，发挥其保护孔壁、悬浮冲渣作用；（5）冲击钻孔；（6）终孔、清孔及验收；（7）制作、安放导管与钢筋笼；（8）灌注水下混凝土；（9）成桩。

2 建筑工程施工案例概况

2.1 工程简介

本文研究的建筑工程施工项目基本情况如下。

总建筑面积为377 168.6 m²，主要包括一期、二期工程，每期工程包括两块地块。所选工程为高层住宅建筑，包括4 幢住宅，住宅层数分别为17 层、33 层、26层和29 层，此外，还包括1 幢4 层高幼儿园。其中，26层、29 层和33 层三幢住宅主要应用了抗震等级为3 级的剪力墙结构，17 层住宅则应用了剪力墙抗震等级为3 级、框架抗震等级为4 级的框架剪力墙结构。工程为二级结构安全等级，设计使用时间50 年。

2.2 地质情况

在工程正式施工前期阶段，施工单位派遣了专业人员进行了地质勘察工作，勘察结果表明：（1）素填土，采用了多期回填方式，回填时间4 到10 年，且已完成大部分固结；（2）卵石；（3）全风化花岗岩；（4）强风化花岗岩；（5）中风化花岗岩。

2.3 冲孔灌注桩技术参数

结合工程现状，施工单位应用了冲孔灌注桩技术，以混凝土冲孔灌注桩作为基础。同时，选择工程二期工程一块地块高层住宅桩基进行分析，该地块冲孔灌注桩数量为859 根，桩径为600 mm、700 mm、800 mm，桩端持力层为中风化花岗岩，桩身混凝土等级为C35，桩身剖面图具体情况如图1 所示。

3 冲孔灌注桩技术在建筑工程施工上的具体应用

该环节结合工程具体情况，探讨冲孔灌注桩技术的具体应用。

3.1 场地准备

施工单位应于桩机入场前期，细致清理、平整场地，为桩机提供良好平台，保障桩机作业的稳定性、高效性[1]。同时，施工单位要根据场地情况，于两排桩间挖设面积合理的泥浆池，并在浆池四周设置护栏。工程所挖设的泥浆池长、宽、高分别为10 m、2 m 和1 m。

3.2 放样定位

施工人员要应用全测量工具，以施工图纸为参照，测定桩孔位置，同时，以交叉方式标记桩位置，并测量桩基设计高程。

3.3 制作、埋设钢护筒

工程勘察结果显示：工程所处场地土质第一层为素填土，土质呈现出强烈的松散状态，如在此情况下进行开孔施工操作，则很容易诱发塌孔问题[2]。因此，施工人员应以桩中心点为圆心，针对性埋设钢护筒，应选择高度2 m、直径1 m的由钢板卷制而成的钢护筒，一般而言，钢护筒埋深为1.5 m，施工人员须确保钢护筒顶面高出地面30～40 cm。在完成钢护筒埋设工作后，施工人员还需应用粘土分层挤紧压实护筒周围，确保密实度理想，避免其出现松动、偏斜和下沉情况。另外，施工人员在安装桩机时，需关注钻头中心是否与桩孔、护筒中心处于同一条直线，将偏差控制在50 mm以内。

3.4 泥浆制备

施工人员应尽可能选择膨润土作为泥浆制备原料，以充分发挥泥浆所具有的悬浮冲渣和保护孔壁功能，特殊情况下，也可选择应用含砂率在4％以内、粘度大的粘性土，如有必要，还可加入泥浆处理剂。结合本文所选工程地质特征，泥浆制备指标如表1 所示。

3.5 冲击钻孔

冲击钻孔施工水平直接影响冲孔灌注桩质量，结合本工程特点，施工人员在成孔初期阶段，将锤高设置在0.4～0.6 m 区间内，以低锤冲击，轻压慢进，以保障孔壁平整度和坚实度。待钻杆完全进入钻孔后，施工人员开始加快钻进速度，并将锤高设置在2～3 m 区间内。在此期间，冲击锤会将钻孔内泥沙等击碎并挤入孔壁，提升孔壁密实度，而随着其对新土层的冲击，也会产生大量的土石渣，为避免其对钻进操作影响，施工人员须及时排出孔内残渣。通常情况下，施工人员会应用捞渣桶进行掏渣，捞渣桶直径一般在400～450 mm 范围内，长度在1.8～2 m 范围内，每2 h 进行一次捞渣[3]。同时，为避免发生塌孔问题，施工人员还要及时补给孔内泥浆。在继续进行冲孔操作时，如发现孔内泥浆过稀，则可适当投入粘性土。在钻孔操作全阶段，需确保孔内水位始终高于底0.5 m 以上，避免在水位波动下护筒底口稳定性受到影响。

3.6 终孔、清孔与验收

当钻孔至持力层符合设计标高要求后，施工人员即可选择相关检测仪器，对孔深、孔径等加以检查，待确保全部参数合格后，即可进行清孔处理操作，将孔内沉淀物和冲渣清除，避免泥浆在长时间沉淀下使孔洞发生塌陷，保证泥浆相对密度、孔壁厚度和孔底沉渣等契合工程要求。工程在进展阶段，施工人员将换浆与掏渣有机结合，以确保钻孔情况良好。

3.7 制作、安放钢筋笼与导管

施工人员应确保钢筋笼加工制作操作与清孔、冲孔操作一同进行，以孔径、孔深相关参数为依据，确定钢筋笼大小，同时，严格遵循相关图纸内容，进行分段加工，将主筋、箍筋间隔点焊加固，细致核查钢筋笼规格、位置和直径等，并在钢筋笼外侧主筋科学设置混凝土穿心圆垫块，避免钢筋发生锈蚀问题[4]。待制作完成钢筋笼后，需将其平整置于场地，然后应用16 t 汽车将其吊装至孔内，在这一阶段，施工人员应确保钢筋笼缓慢下落，避免其碰撞孔壁质量受到影响，如下插困难，则可正反旋转。在钢筋笼下放到位后，施工人员即需设置导管，应用壁厚为3 mm 的Φ 300 mm 无缝钢管，将导管每节长度控制在2～4 m 之间，使用螺栓或螺丝扣连接后再使用胶圈进行密封。在导管使用前期阶段，施工人员应细致检查其密封性，并进行试拼试压，在此基础上，有序进行二次清孔、混凝土灌注操作。

3.8 水下混凝土灌注

作为冲孔灌注桩技术应用阶段的一项关键工序，混凝土灌注操作尤为重要，工程施工人员在进行水下混凝土灌注操作前期，針对性地落实了相应的技术准备工作，以保障水下混凝土灌注操作质量。工程桩身等级为C35，为商品混凝土，坍落度在180～220 mm 之间，施工人员在将其充分搅拌后，即可将其运抵现场倒入储料斗[5]。这一阶段应密切关注储料斗状态，待其盛满后将混凝土活塞剪除，利用导管进行灌注操作，当发现储料斗内混凝土面下降于底部，则需立即添加混凝土，严格关注混凝土上升速度和导管提升速度。

3.9 成桩

施工人员在完成混凝土灌注操作后，需及时移除导管和护筒，依据相关规范进行养护工作，在混凝土契合建筑工程强度要求后，即可清除桩头多余混凝土，钻孔灌注桩成桩。

4 冲孔灌注桩技术应用于建筑工程中质量控制措施

施工人员在将冲孔灌注桩技术应用于建筑工程时，受诸多因素影响，可能诱发漏浆、塌孔、偏孔、堵管、断桩和混凝土灌注不理想等问题，环节即对上述问题质量控制措施予以研究。

4.1 漏浆问题质量控制措施

根据前期勘察工作显示，工程含有抛填堤心块石层，表面块石和直径大、含泥量小，坚硬度高，因此在具体冲孔操作期间，石块很容易错动，诱发漏浆、卡锤问题。在具体施工阶段，如发现出现漏浆问题，施工人员需立即停止钻进操作，回填粘土堵塞漏洞，如有必要，还需跟进临时钢护筒。

4.2 塌孔、偏孔问题质量控制措施

工程在进行冲击钻孔操作时，受人工操作、现场地质情况影响，常出现塌孔、偏孔和扩孔等问题。从塌孔问题出现的原因来看，可能为冲程过大、承压水低于静水压力和泥浆过稀等情况导致，因此，施工人员在操作阶段，应严格遵循施工规范，科学把控锤头、钢筋笼提升、降落垂直度，保持护筒密封紧实性。所谓偏孔问题，主要表现为钻孔不直、孔身出现较大位移偏斜，偏孔问题会直接影响钢筋笼吊进和灌注桩承载力。从偏孔问题出现的原因来看，具有多样化特点，桩机架设不规范、场地泡水沉陷和施工土质层不均匀等皆为主要原因。如前文所述，工程含有抛填堤心块石层，因块石松散，故在冲孔阶段锤头所受阻力并不均匀，十分容易诱发偏孔问题[6]。基于此，施工人员需预先进行设备检修，对于不均匀的土层采用低锤冲击方式，如倾斜过大可回填粘土，再次进行冲进操作。

4.3 堵管、断桩问题质量控制措施

堵管问题的出现，主要是由混凝土粘聚性差、混凝土混有大块石杂物等导致，在导管埋深契合相关要求但仍然出现堵管问题时，施工人员可上下振捣导管，加速混凝土流动。从断桩问题出现的原因来看，主要由导管埋深太浅导致，因此，施工人员在进行混凝土灌注操作前期，需组织拉伸试验，对导管性能进行细致检查，避免发生断桩问题。

4.4 混凝土灌注质量控制

施工人员在正式进行混凝土灌注操作前期，需细致检查灌注所用原材料质量，并于二次清孔、孔底沉渣测量工作完成后进行灌注操作。毫无疑问，混凝土灌注质量直接关系冲击灌注桩技术应用效果，故施工人员需重视混凝土灌注操作质量控制，具体而言，需落实如下几点工作：（1）在混凝土灌注前期，施工单位需派遣专业的人员对导管密封性加以检查，应用试拼装压水方法，检查导管是否存在漏水问题；（2）本工程在进展阶段，对粗骨料最大粒径进行了严格控制，一定程度上，提升了混凝土和易性能；（3）施工人员在灌注混凝土前，需对导管底部距孔底净距离加以控制，一般来说，需将其控制在300～500 mm 区间内；（4）施工人员应明确：混凝土在短时间内十分容易凝固，故其应严格控制灌注时间，保持灌注操作的连续性；（5）施工人员要及时测量孔内混凝土面位置，并结合其具体情况，针对性调整导管埋深，通常情况下，需将埋深控制在2～5 m 区间内，避免出现导管难以拔出问题；（6）在混凝土灌注环节，施工人员还需控制灌注温度，精准把控灌注量。

5 结语

冲击灌注桩技术在建筑工程领域广泛应用，对建筑工程整体质量和施工效果影响显著。但在该项技术具体应用期间，受多重因素影响，也存在相应的问题。基于此，施工人员应秉持全局观念，对各项施工环节质量予以控制，把握施工质量控制要点和细节，切实提升该项技术的应用水平，保障建筑工程施工质量，进而推动建筑工程行业健康发展。