冲孔灌注桩施工质量控制

242浅谈冲孔灌注桩施工质量控制 施建延 福建钢松房地产开发公司

摘 要：冲孔灌注桩是目前运用较多的一种桩基形式，由于其施工工序复杂，施工时间长，从测设桩位开始冲孔到水下浇筑桩身混凝土的全过程中，如因施工管理不到位，施工工艺不规范等种种因素，容易造成桩孔径、垂直度偏差，塌孔、扩径、水下混凝土灌注时出现堵管、断桩、桩身混凝土强度不足、以及钢筋笼上浮等质量事故，一旦出现工程质量事故，对建筑物的安全以及工期、投资影响都是巨大的。下面本人结合在三明市工业中路41号70#、71#幢经济适用房冲孔灌注桩桩基施工中所积累的经验，谈谈冲孔灌注桩的质量控制及其它注意事项。 关键词：冲孔灌注桩；工艺流程；施工要点；质量控制；事故处理

1 工程实例

1.1 工程慨况

三明市工业中路41号70#、71#经济适用房工程均为18层框架结构，其中71#地下室一层，地上总建筑面积为23147m2，地下室面积为1490 m2，该工程采用钢筋混凝土冲孔灌注桩基础，以碎块状强风化粉砂岩作为桩端持力层，总桩数 135 根，桩长约 40m 左右，桩径采用Φ800~1300，设计要求桩端全截面进入强风化粉砂岩的深度不应小于桩径1倍且不小于 1 米。

1.2 地质构造及前期预控：

在施工前期阶段，要熟悉设计图纸文件，仔细阅读地质勘察报告，根据区域地质资料调查显示及钻探资料分析，该拟建工程场地内未发现断层破碎带通过，地层岩性为侏罗系长林组粉砂岩、细砂岩及砂砾岩组成，这三种岩性常呈互层状或透镜状分布，导致该场地岩体风化较深。岩土分布自上而下如下：①杂填土、②粉质粘土、③粘土、④含泥中细砂、⑤圆砾、⑥卯石、⑦残积粘性土、⑧砂土状强风化岩粉砂岩（细砂岩）、⑨砂土状强风化砂砾岩、⑩碎块状强风化粉砂岩、⑿碎块状强风化砂砾岩，其中④、⑤、⑥层会形成流砂、流泥，易造成孔壁坍孔，⑥卯石层中，下部有大粒漂石会给冲孔造成卡锤、偏孔、坍孔、甚至掉锤，因此通过了解以上情况，要做到心中有数，编制切实可行的对策及处理方案，并做好机具、材料方面的准备工作。

2 施工工艺及质量控制要点

2 .1 冲孔灌注桩的施工工艺流程

场地平整-----桩位放线-----开挖泥浆池-----护筒埋设-----钻机就位，孔位校正-----冲击成孔-----泥浆循环，清除废浆，泥渣，清孔换浆-----终孔验收-----下钢筋笼，吊放钢导管-----二次清孔-----灌注水下混凝土-----成桩养护-----桩机移位-----桩基检测。

2.2 施工设备的选择：

施工机具的好坏对能否保证工程质量起着至关重要的作用，是实现质量控制的前提，因此根据工程地质、水文地质以及施工场地的条件，并结合合同工期要求，我们配备了6台Z-22 型冲击钻机、若干不同直径的冲锤、泥浆泵、钢护筒、导管、料斗、泥浆比重测试计以及16吨吊车等，采用击成孔二次清孔，导管灌注施工工艺，以确保工程质量及进度。2.3 桩机定位控制

桩机就位首先要保证工程桩位的准确无误，为此根据桩位设计图、建筑坐标、高程控制点坐标进行轴位放线，定出桩位并固定。随后检查、复核各桩位轴线设计参数，并经业主、监理等各有关单位验收合格后，方可进入下一道工序。

桩机就位后，要检查桩机平台的水平、稳固，由于在冲孔过程中振动较大，桩机未垫平易发生偏位、倾斜，因此在冲孔过程中要不断复核钢丝绳子是否与桩位中心重合，这样桩位的垂直度和桩位才能保证。

2.4 护筒埋设

冲孔前，孔口埋设钢板护筒，来固定桩位，以防止孔口坍塌，护筒用 6~8mm 钢板制作，内径大于钻头直径为200mm，上部开 2 个溢水口，埋设深度不小于 1.5m，并保证孔内浆高于地下水位 1m 以上，护筒高出地面高度在300mm，要求护筒中心与桩位中心偏差不得大于 20mm ；当灌注混凝土强度达到设计强度的 25% 后，方可拆除护筒。2.5 泥浆制备

泥浆主要以固壁为主，并有携砂、冷却和润滑的作用，为防止塌孔，运用泥浆循环清渣掏孔，泥浆比重和粘度是最重要的指标，泥浆比重太小难以护壁，容易造成塌孔，比重太大，会影响冲孔进度及壁膜太厚，因此，控制泥浆比重是施工顺利和保证施工质量的一个重要环节。应根据设备情况、地质条件和孔内情况变化，来认真控制泥浆密度，孔内水头高度、护筒埋设深度，钻机垂直度、钻机提钻速度等，以防塌孔。配制泥浆主要由水和高塑性粘土或膨润土按一定比例混合而成，搅拌采用高速回转式搅拌机，拌合好的泥浆放置在贮浆池内，一般静止 24 小时以上，最少不低于3小时，以确保泥浆质量，同时为了使泥浆的性能适合于冲孔灌注桩施工的要求，需要根据具体情况有选择的加入适当的外加剂，如增粘剂（CMC），分散剂（FCL）、烧碱（Na2CO

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），并经检验合格才投入使用。各类土层泥浆比重（详见表一），此外，针对本工程中的④、⑤、⑥层容易形成流砂、流泥，造成孔壁坍孔的特点，在实际操作中，应适当增加泥浆比重。

2.6 冲钻成孔

成孔是控制桩基质量及工期的关健工序，开始冲钻前要检查机械性能及桩锤锤径、锤牙、钢丝绳是否符合要求，开

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孔时采用重锤轻击，开孔后按正常的落锤高度进行。成孔顺序采用跳打法，隔一根桩钻孔，当无法调整避开时，应待混凝土浇筑达到 72 小时后方可进行相邻桩的施工。成孔过程主要是对垂直度进行控制，防范的主要措施是：场地必须平整，以便冲桩机安放平稳；对不同的地层采用相应的成孔速度（详见表1）；每 1~2m 要检查一次成孔的垂直度，如发生偏斜应立即停止钻进，采取措施进行纠偏，特别是对于变层处和易发生偏斜的部位，应采取低锤轻击、间断冲击的办法穿过，以保持孔形良好。冲孔过程中，泥浆循环量要根据地层和进尽速度进行调整，一般以 1.20~1.30 为宜，泥浆过浓易斜孔、吸锤、进心缓慢；而泥浆过稀则易塌孔，多沉渣，进尺也慢，派专人监测泥浆变化情况；每冲进 5m 深度验孔一次，在更换冲锤前或容易缩孔的地方应进行验孔。当桩机进入基岩时，每冲孔 100m~500m ，须分段取样一次，设计桩端入碎块状强风化粉砂岩不少于 1 倍桩径且不小于 1.0m ，终孔时需通知监理对桩孔的孔深、孔径和是否达到持力层进行检查、验收和签证，符合设计及规范要求方可终孔（表2）。同时冲孔施工应经常注意土层及岩屑的变化，在土层、岩层中取样，判断土层、岩层，记录表中，并与地质剖面图核对，每次岩样应编号密封保存，直至工程竣工验收。

表1 各类土层冲程和泥浆选用值

土层类别

冲 程（m ）泥浆比重护筒及以下3m 范围内

0.9~1.1 1.1~1.3粘 土

1~2

清 水含泥中细砂土、圆

砾、卵石

1~3 1.3~1.5碎块状强风化粉砂岩1~4 1.2~1.4坍孔回填后再钻孔

1~1.2

1.3~1.5

2.7 清孔

冲孔至设计标高及入岩嵌固满足要求后，并经业主、地质勘察、监理单位验收，合格后，进行孔径及标高测量，做桩位偏差值复测后，立即进行清孔工作。清孔是保证灌注桩质量的关健工序和环节，本工程采取换浆和掏渣相结合方法：终孔后用低锤再冲 20~30 分钟，最好是换成底部较平的冲锤，以便将岩石尽量打碎，便于清渣；清渣使用底部带活门的抽渣筒，反复抽渣，将孔底淤泥、沉渣清除干净。

表2 成孔完毕和清孔后质量应符合以下要求

项 目

允许偏差（mm ）孔中心位置容许偏差垂直于中心线≤150mm 沿中心线方向≤200mm

孔径容许偏差±50mm 垂直度容许偏差＜1%孔深度容许偏差＜+300mm 清孔后沉渣厚度容许偏差≤50mm 清孔后泥浆比重容许偏差

1.10~1.20含砂率≤8%粘度

≤18~22S

2.8 钢筋笼的制作与吊放

清孔后应立即沉放钢筋笼，并固定在钢护筒上，使其在浇筑混凝土过程中不向上浮，也不下沉。钢筋笼下放并检查无误后应立即浇灌混凝土，间隔不超过 4 小时，以防止泥浆沉淀和塌孔。钢筋笼制作要求：钢筋笼直径应严格符合设计要求，主筋保护层为 50mm ，保护层垫块竖向间距为 2 米，横向四周不少于 4 块，钢筋笼每节长度不宜超过 9 米，也

不宜短于 5 米；制作好的钢筋笼应平卧在平整干净的场地上；钢筋笼在吊装过程中，要逐节吊放，孔口焊接，主筋焊接采用立焊方式，为防止吊放钢筋网时擦伤槽壁，纵向钢筋底端稍向内弯折，但向内弯折的程度以不影响灌注水下混凝土导管的插入为准。同时钢筋笼在吊放过程中，应逐节验收钢筋笼的连接焊缝质量，对焊缝不符合规范要求的，焊口要进行补焊；钢筋笼在下放时应保持垂直吊放，沉放时不能随意碰撞孔壁以及强制下放，否则会造成塌孔，钢筋笼变形等现象，钢筋笼在接长时应加快焊接时间，尽可能缩短沉放时间，本工程要求钢筋笼浸泡泥浆时间不应超过 4 小时。

表 3 钢筋笼的制作质量应符合以下要求

项 目允许偏差（mm ）

主筋间距

±10mm 箍筋间距或螺旋螺筋间距

±20mm 钢筋笼直径±10mm 钢筋笼长度±100mm 钢筋笼倾斜度

≤0.5%

同一截面内受拉钢筋接头截面面积占钢筋总截面面积≤50%或按设计规定，接头错开

35d 且不小于50cm ，对焊接头轴

线偏移不应大于 0.1d ，搭接焊长

度≥10d,焊缝宽度≥0.7d,厚度≥0.3d 2.9 下导管

下放 Ø250mm 导管，使用前要先试拼并进行水密性试验及接头抗拉试验，导管的密封性能要好，吊装后连接牢固，上下成直线，且位于井孔中央，导管底至孔底的距离为20~40cm.

2.10 水下混凝土的灌注

本工程混凝土采用水下混凝土，混凝土选用有生产资质且经质量认证体系单位的商品混凝土，由搅拌车直接运至各施工桩孔。砼应严格按配合比拌制，水灰比、坍落度、每立方米水泥用量及外加剂均应符合设计和规范规定；混凝土灌注采用 Ø250mm 螺旋式接头导管在水下灌注混凝土，首先水下混凝土凝土的强度等级必须要满足设计要求，而且还要控制好初凝时间和具有良好的和易性，其中初凝时间应能满足混凝土浇灌和接头施工工艺要求，一般不宜低于 3~4h ，塌落度控制在 18~22cm ，并具有一定的流动度保持率，水下混凝土的水泥用量不宜小于 360kg /m 3，水灰比不应大于 0.6。

水下混凝土在灌注过程中应严格控制好以下几点：

①浇灌混凝土前，应进行第二次清孔，利用导管进行清孔，主要目的是清除在下钢筋笼和导管过程中沉淀到孔底和被钢筋笼碰撞而掉下去的泥块沉渣，在确保泥碴厚度在50mm 以内后，方可开始浇注。②混凝土浇灌应连续进行，砼初灌量要计算准确，保证初灌后的导管埋深不少于 1m ，桩内混凝土面上升速度一般不宜小于 2m/h ，中途不得间歇。当混凝土不能畅通时，应将导管上下提动，慢提快放，并避免碰挂钢筋笼。③随着混凝土的上升，要适时提升和拆卸导管，并控制好导管埋深，埋深在 2-4m ，不宜超过 6m ，严禁把导管底端提出混凝土上面。④在混凝土浇灌过程中，如发现严重离析或不均匀，不得注入导管；为确保桩顶质量，应控制好最后一次混凝土的灌入量，混凝土面高于设计桩顶 50~100cm 左右，同时现场管理人员要认真做好施工日记，对浇注过程中的一切故障要记录在案，按规范要求制作试件，每根桩做一组试件(3 件)。⑤控制好充盈系数，混凝土浇灌完成后，要统计实际总浇灌量，并与理论浇灌量相比，计算充盈系数，本