浅谈冲孔灌注桩施工

　　摘要：文章详细介绍了广西贵港罗泊湾作业区冲孔灌注桩施工工艺，并分析了冲孔灌注桩施工中出现夹层和断桩的原因。
　　关键词：冲孔；灌注；施工
　　1工程概况：
　　贵港罗泊湾作业区位于广西壮族自治区贵港市区东面，作业区1#、2#、3#泊位码头水工结构型式为双悬臂箱梁墩式结构，4#、5#、6#泊位码头水工结构型式为重力墩+高桩梁板式结构。设计年货物吞吐量：件杂货160万t，集装箱3万TEU。最终形成年通过能力：件杂货180万t、集装箱5万TEU。
　　该河段河床呈开阔的“U”字型，河床部分地段基岩裸露，局部堆积有河漫滩，郁江两岸分布有I、II、Ⅲ级冲积阶地，码头区受长期削蚀切割作用，地面高程在20.40m～49.04m，自然斜坡坡角为15°～20°，地表植被发育一般，地层构造自上而下分别为人工杂填、淤泥、圆砾、粘土、灰岩。基岩为厚层状石迭系灰岩，灰岩浅层溶洞发育。
　　2施工工艺流程
　　冲孔灌注桩，是将冲锤提升到一定高度，利用冲锤自由下落的冲击能量冲击打碎土层或岩石，并通过泥浆循环排出泥渣达到成孔的目的。
　　冲孔灌注桩工艺流程为：平整机位→定位放线→沉入钢护筒→冲孔机安装就位→冲孔→清孔→钢筋笼制作、吊装就位→二次清孔→灌注混凝土→待混凝土终凝后拨出钢护筒。
　　（1） 冲孔机位平整：
　　由于冲孔桩位置处于岸坡上，高低不平，为了避免冲孔过程中冲孔机出现倾斜，孔位偏离，需对冲孔机位进行平整，并安放枕木，
　　（2）定位放线：
　　根据桩位平面图及业主方提供的定位资料和高程基准点实地作好测量控制网，控制点必须牢固，位置及高程应定期检查校正。做好桩位测放原始记录，及时整理提交测量成果资料。
　　（3）护筒埋设：
　　3.1护筒采用6～8mm钢板卷制而成，上部开400×400mm泥浆进出口，护筒内径大于设计桩径100～150mm。
　　3.2依据桩径挖掘护筒井，直径应大于护筒直径300mm，护筒埋深1m以上且进入原状土层不小于0.5m，筒口高出地表地面200mm，并使泥浆进出口对准循环槽，周边用粘土夯实，以防止钻进过程中护筒松动、歪斜或下沉。
　　3.3埋设护筒时由测量人员监测，保证做到护筒中心与桩位中心重合，其偏差≤50mm，护筒埋设垂直度偏差≤1%。
　　3.4护筒埋置完后，测量出护筒口高程，作为桩孔开孔标高；亦为吊安钢筋笼、灌注混凝土顶标高的依据。
　　（4）泥浆制备、泥浆池的设置：
　　泥浆池设置在在合适的位置，制浆采用泥浆搅拌机。在清孔过程中，应加强清理泥浆池及泥浆沟中的沉碴，保持不断置换优质泥浆，直至浇注水下混凝土为止。泥浆指标值见下：
　　比重：1.10～1.30
　　粘度：20～28g
　　含砂率：＜8%
　　（5）冲孔机安装就位：
　　冲孔机安装时，应精心调整，使滑车、锤绳中心、孔位达到三点一线，冲孔机台面必须水平稳固。安装完成后，准确丈量护筒口与台面间高差作机高值，经甲方监理下达桩孔开孔报告单及桩孔设计书后，方能开始冲孔施工。
　　（6）冲孔机冲孔：
　　冲孔过程是冲孔灌注桩施工中重要的工序，掌握其要点对冲孔成孔质量起到决定作用，冲孔时的工作要点：
　　6.1冲进时应认真观察进尺和砂石泵排水出碴的情况；排量减少或出水中含冲碴量较多时，应控制给进速度，防止因循环液比重太大而中断反循环。
　　6.2冲进参数应根据地层、桩径、砂石泵的合理排量和冲孔机的经济冲速等加以选择和调整。
　　6.3冲进时如孔内出现坍孔、涌砂等异常情况，应立即将冲锤提离孔底，控制泵量，保持冲洗液循环，吸除坍落物和涌砂，同时向孔内输送性能符合要求的泥浆，保持水头压力以抵制继续涌砂和坍孔，恢复冲进后，泵排量不宜过大以防吸坍孔壁。
　　6.4冲进至设计孔深位置停冲后，将冲头提离孔底下100～150mm，继续维持泥浆循环，必要时，可低速回转泥浆泵，同时向孔内送入干净泥浆或清水，如此反循环清孔15～20min左右，使返出孔内的泥浆含砂量达到规定要求为止。
　　6.5在冲进过程中，应经常检测孔位，防止冲孔机位移，如出现位移要及早调正冲孔机。
　　6.6在冲孔过程中，要根据冲锤进尺等情况经常更换钢丝绳，确保冲孔安全。冲锤使用前在其上部安装柔性保险钢丝绳，以便在掉锤时能及时迅速打捞。
　　（7）成孔检查
　　当孔深达到设计要求后，应对孔深、孔径和倾斜度进行终孔检查。发现异常偏差应进行处理，如扫孔、扩孔等。
　　（8）清孔
　　桩孔检查合格后，即可进行清孔。清孔标准除沉淀厚度不能超过规范要求≤50cm外，泥浆各项指标也应满足清孔后的要求，相对密度为1.03～1.10；粘度为17Pa•s～20Pa•s；含砂率<2％。清孔后的泥浆指标应从桩孔上、中、下三个层面提取试样，取其均值。
　　（9）钢筋笼的加工制作
　　9.1钢筋笼制作应严格按照图纸要求进行，原材料的各性能指标应符合规范及设计要求，并做好抽检试验。
　　9.2确保保护层厚度，从钢筋笼底端向上每3m设置一层导向鼻，每层3个，按圆心角120°布设，上下两层错位60°角。在钢筋笼顶设置吊环。
　　9.3安装超声波检测管。布设时应严格控制位置，确保整体对接后的顺直度，同时还要便于对接。
　　（10）钢筋笼吊装
　　钢筋笼就位时，应对准护筒中心，缓慢下放，以免扰动孔壁。吊放时应防止变形、扭曲。下放至设计标高后应使其轴线位置与桩位重合，然后用串杠通过吊环将其固定在钻井平台上。
　　（11）导管安装
　　导管直径为φ300mm，每节长2m～5m，另配1m及1.5m长导管各一节，接头由丝扣连接，并用橡胶圈密封防水。导管使用前须经过不小于1.25MPa的水密承压试验和接头抗拉试验。料斗的容量根据计算确定。
　　（12）检查泥浆指标及沉淀厚度
　　灌注水下混凝土前，应再次检查孔内泥浆性能指标及沉淀厚度，如超过规定，应进行二次清孔，符合要求后方可灌注水下混凝土。
　　（13）灌注水下混凝土
　　13.1水下混凝土用混凝土输送泵送至现场灌注，混凝土坍落度控制在18cm～22cm，水灰比控制为0.54。
　　13.2首批混凝土应能保证导管埋深不小于1m。起始部分或第1～2斗投料需采用水泥砂浆，并尽量做到一次性灌入孔内。
　　13.3首批混凝土下落后，混凝土应连续浇注，在整个浇注过程中，导管埋深宜控制在2m～6m之间，应经常用测绳测量桩孔内混凝土面的高度，及时调整导管埋深。应不停地提降导管振动混凝土，使混凝土面大致平衡。灌注水下混凝土过程中，应由专人测量混凝土面深度，填写水下混凝土灌注记录。对出现的异常情况要分析原因。
　　13.4浇注混凝土时，混凝土输送泵管应对准集料斗一侧，不能直接对准导管口，以免在导管内形成高压气囊或因混凝土的落差大而发生离析造成卡管事故。
　　13.5灌注桩混凝土浇注的顶面标高应比设计标高高出50cm～100cm，以确保桩顶的混凝土强度，多余部分应在混凝土初凝前挖除至距桩顶20cm，余下20cm接桩前凿除，残余桩头应无松散层。
　　13.6在灌注混凝土将近结束时，应核对混凝土的灌入数量，以确定所测混凝土的灌注高度是否正确。
　　（14）拆拔钢护筒
　　混凝土灌注结束后，待灌注的混凝土达到终凝时间后可拆除钢护筒，具体时间因施工气温、水泥性能而不同。
　　（15）断桩、夹层防治措施
　　在灌注桩施工中，由于操作失误，设备不良及水文地质条件等的影响，极容易发生断桩和夹层现象，造成重大工程质量事故。为此，在施工前制定了以下预防措施：
　　15.1成孔后应认真清孔，确保桩孔内泥浆性能指标在要求的范围内，尽可能地减少沉淀厚度，以减少首批混凝土冲入时夹带泥沙，在翻浆过程中滞留孔壁，形成空洞。
　　15.2首批混凝土灌注前，应严格控制导管底口距孔底高度于30cm～50cm及首批混凝土的数量，在灌注过程中应避免停水、停电，以防出现卡管现象或首批混凝土入孔后导管没有埋深或埋深过少，造成断桩。
　　15.3认真量测混凝土浇注面，严格控制导管埋深，避免出现量测误差。导管埋深若过深可能会因为混凝土已初凝，使导管不能拔出，造成工程事故；若过浅又会因混凝土在翻浆过程中不停地扰动孔壁产生夹泥，出现脱管现象，形成夹泥或断桩。
　　15.5严格控制混凝土施工配合比，严禁出现混凝土坍落度时大时小，造成卡管，增加断桩风险，或使基桩混凝土出现离析或空洞现象，影响成桩质量。混凝土中掺加泵送缓凝减水剂，能延长混凝土初凝的时间，增加施工的和易性。
　　（16）成桩质量
　　贵港罗泊湾码头原设计冲孔灌注桩25根，人工挖孔桩58根。由于地质方面的原因，后把人工挖孔桩改为冲孔灌注桩，同时4-1-5#和3-3-2#重力墩也改为冲孔灌注桩施工，每个墩由四根桩组成。经广西交通质量检测中心对所有91桩基进行超声波检测，认定桩身完整性优良，其中被评为I类桩有67根,被评为Ⅱ类桩有24根。
　　3.总结
　　冲孔灌注桩属隐蔽性工程，特别是冲孔和浇灌水下混凝土两道工序，最容易出问题，施工时应着重管理。一旦出现问题，一定要结合实际情况认真分析，判明事故发生的原因，并提出技术上简单可行的处理方法。
　　参考文献
　　[1]《港口工程灌注桩设计与施工规程》JTJ248-2001
　　[2]《港口工程桩基规程》JTJ254-98
　　[3]《水运工程混凝土施工规范》JTJ268-96
　　[4]《关于冲孔灌注桩施工实践》，王晋林，四川建筑科学研究，第31卷第3期
　　[5]《冲孔灌注桩在复杂地质条件下基础施工中的应用》，郑博，广东建材2005年第8期