建筑工程冲孔灌注桩基础施工技术

文／徐宏庆 青岛港（集团）港务工程有限公司 山东青岛 266409

引言：

冲孔灌注桩基础施工技术目前在我国建筑工程领域的应用较为广泛，相较于其他的桩基础技术，冲孔灌注桩的操作流程相对简便、工程成本相对可控，且建设完毕后的桩基承载能力较强，受到了业内人士的一致好评。但在施工现场，冲孔灌注桩基础施工技术对施工团队操作规范性要求较高，需要加强施工现场的质量管控力度，方能发挥出冲孔灌注桩基础施工技术在建筑基础结构工程中的应用价值。因此，各施工单位应认真分析冲孔灌注桩基础施工技术的应用要点，加强对该施工技术的技术控制、质量控制，根据工程建设的实际要求，做好施工前准备工作，完成前期准备、护筒埋设，以标准化的冲击成孔流程完成冲孔、采用换浆法清孔，再按照工序的基本要求完成钢筋笼的制作，之后，插入灌注导管开始灌注混凝土，再做好后续的孔洞处理与泥浆排放等工作，即可完成整套冲孔灌注桩基础施工。

1.建筑工程中冲孔灌注桩基础施工技术概述

1.1 冲孔灌注桩基础施工技术具体内容

冲孔灌注桩技术的基本原理是使用冲锤冲击成孔，先将冲锤调整至提前计算好的标高，让冲锤保持悬空状态随后下放，使其自由落体。冲锤在自由落体的过程中，会生成大量势能，借助这类势能，便可以将高硬度岩石击碎成孔，岩石破碎后生成的石渣也会在势能的作用下嵌入孔壁内，并浮在泥浆上层，再随后续的施工逐步排出，或使用倒渣桶将其全部排掉。在初次冲击结束后，施工人员应再使用专门的钢丝绳等设施，给冲锤施加外部作用力，使其以指定的角度继续活动，在桩孔内形成规定尺寸的圆形断面[1]。之后，再按照预设工序清孔，灌注混凝土制作桩基即可完成施工。在实践应用中，冲孔灌注桩基础施工技术操作简单，适用于多种地质条件，且无需投入过量成本，在国内建筑工程中的应用极为广泛。

1.2 冲孔灌注桩基础施工技术特征

相较于其他的桩基础施工技术，冲孔钻柱桩基础施工技术在实践应用中有着更为显著的优势。在实际施工时，钻孔灌注桩施工的噪音以及施工现场生成的振动频率都相对较小，可以保障周围建筑或其他构造物的安全，也能降低因施工产生的噪音污染。而且，灌注桩的桩直径较大，适应多种不同地形地质情况，在施工时，工作人员仅需做好前期的地质勘测，并制定符合地质情况的施工方案，便可以有效解决施工中面临的各类因地质问题造成的困难。从整体视角而言，在建筑工程中使用冲孔灌注桩施工技术具有低成本、高收益的巨大优势，但想要使冲孔灌注桩基础施工技术发挥出最高价值，还需要工作人员做好施工前期准备工作，并加强现场的监管力度，以高标准、严要求的技术管控，为整个工程建设提供质量保障，确保冲孔灌注桩基础施工中每一道工序的精准性[2]。

2.冲孔灌注桩基础施工技术质量通病及防治措施

2.1 钻孔偏斜

钻孔偏斜指在施工过程中钻孔的垂直角度与设计图纸不符，导致此类问题的原因大多为钻杆弯曲、钻机不稳，岩面倾斜、密度软硬程度不均匀，钻进时遭遇孤石等。

防治措施：在施工前，施工人员应夯击作业面，保障轨道枕木以均匀、平整的状态接触地表。在安装钻机时，要检测钻架上的起吊滑轮以及转盘中心的对应位置，确保二者中心处于同轴线，偏差值低于20cm。遭遇岩土层密度、软硬程度不均匀的倾斜岩面，并准备钻进软硬地层时，可以向孔内填装片石，垫起孔底，使其相对平整，再使用低锤抨击，将其凿成一个相对紧密的平面。之后，再提高锤，以常规冲击速率与力度施工。若在钻进过程中遭遇孤石，要具体分析其位置，如果孤石埋深较浅，那么可以选择直接将孤石挖出；如果孤石埋深较深，则需要考虑使用岩芯钻机打碎石块或钻通石块。通常，孔径轻微偏斜时，可以通过反复扫孔的方式纠正孔位，如果钻孔偏斜率较高，则应视现场情况，向孔内填装一定数量的粘土或碎石，以解决倾斜岩面相同的方式处理，之后再重新钻进，反复扫孔，进行孔位矫正。

2.2 缩径

缩径，即孔径缩小，通常是由于土层中含有膨胀土，这部分土在遇水后膨胀，引起孔径收缩，或是施工使用的混凝土拌和物质量不合格、坍落度小、骨料存在离析问题、流动性差等原因，导致混凝土无法置换出护壁泥浆，或骨料离析导致应该有水泥砂浆填充的空间无法被填充，造成部分的长度缩径。另外，缩径也可能是现场施工操作不当引起的，当冲孔灌注桩混凝土灌注至桩身上部时，混凝土的自重会大幅度降低，此时，利用其自重达到密实效果较为困难，很容易造成缩径和空洞[3]。

防治措施：优化泥浆管控，降低泥浆失水量，调控成孔速度，避免孔壁渗水引起的缩孔问题。如果在施工时发现缩径，则可通过反复扫孔的方式逐步扩大孔径。在成孔后，要立即浇筑砼，防止成孔与浇筑时间间隔过长导致的缩径问题，强化施工现场的技术管控力度。如在灌注混凝土时，导管的埋设深度要超过1m，还要保障混凝土泵送及时、供应稳定，能够确保连续灌注。另外，要求有施工人员认真检测混凝土坍落度，并做好试块容重、抗压强度、抗渗标号以及弹性模量的检测，一旦发现试块参数不合格或出现质量问题，应立即查出原因并做出调整。当混凝土灌注至桩身上部时，施工团队应通过调控孔内浆面标高的方法降低管外压力，使混凝土借助自重在下落时自然密实，若混凝土已无法下落，则需配合混凝土浇捣作业，以此保障混凝土结构的密实度。

2.3 塌孔

塌孔，即孔壁坍塌，是冲孔灌注桩基础施工技术中常见的质量问题，形成此类问题的原因多半为泥浆质量不合格、泥浆浓度过低、护筒埋深不足、冲孔速度过快、孔内水位线标高不足，或施工区域地质条件较差，且未及时予以处理。

防治措施：强化现场施工质量管控，施工前认真核查当地地质条件，根据现场情况调整工程建设方案。若钻进区域为松散砂土，则要严格控制钻进、成孔速度。泥浆制备工作要严格按照实验室给出的标准参数，确保泥浆密度、粘度、胶体率均符合规定标准。护筒埋设结束后，由现场人员进行质量检验，确保护筒深入硬土层。在钻进时，由专业人员从旁协助，查看泥浆状态，并适时补充泥浆，确保孔内水位始终高于承压水位。施工现场如已发生孔内坍塌，且尚未下放钢筋笼，应立即判断出塌孔位置，随后将回填土料或块石与粘性土混合物填充至塌孔处上方1-2m处[4]。若塌孔现象较为严重，则需全部回填，并将其夯实，确保回填土料沉积且达到密实状态后，再开展下一轮的冲孔钻进。钻进时，还需要观察钻进状况，边钻边填充块石，使用低锤冲进法，让块石挤入孔壁内侧重新造壁。若塌孔发生在钢筋笼下放以后，则需立即拔出钢筋笼，开展回填，并重新完成钻孔、清孔以及钢筋笼下放灌注等一系列工序。若钢筋笼已无法拔出，则需使用反循环泵持续清孔，直至钢筋笼能拔除为止。

2.4 沉渣偏厚

沉渣偏厚，即桩底的沉渣厚度已超出设计标准，出现此类问题的原因主要是清孔不及时或清孔不合格，导致泥浆中碎屑积聚、沉淀过多；泥浆质量不合格、胶体率较低、比重较小、稳定性较差等问题；清孔结束与混凝土灌注的间隔过长，导致岩土颗粒在孔底沉聚；下放钢筋笼或安置导管时，因碰撞冲击导致孔壁泥土塌落，积淀在孔底；在灌装混凝土时，初始阶段的混凝土冲击力不足，导致桩体底部泥浆泛起。

防治措施：工作人员应严格按照工程建设标准完成清孔作业，确保清孔时长超过30min，在清孔时，还需实时监测孔深及泥浆体积、含砂率、粘度等数值。在下放钢筋笼与导管时，必须要小心谨慎，若因意外碰撞孔壁导致泥土坍落，则需立即使用导管进行二次清孔。控制好清孔与混凝土灌注之间的时间间隔。在混凝土灌注初始时，必须要保障混凝土的冲击力混凝土量足够，导管埋深超过1m，并利用混凝土下落的冲击力，清除孔底沉渣。最后，施工人员还可以使用后注浆技术加固冲孔灌注桩的桩端。

2.5 钢筋笼上浮

若钢筋笼自重较轻，在其底端接触混凝土后，混凝土浮力大于其自身重力与钢筋笼与孔壁摩擦力之和，便会导致钢筋笼上浮，或者混凝土即将初凝但未凝时，钢筋笼底端直接接触混凝土，很难沉入混凝土内，也可能被上升的混凝土顶出。另外，钢筋笼放置的初始位置较高，且混凝土流速小、导管埋深过大时，钢筋笼也可能会因混凝土的拖拽而上升。

防治措施：在施工时，施工人员必须要根据现场实际情况确定埋管深度，并在施工结束后及时拆管。在灌注混凝土时，要控制混凝土的灌注速度，为避免质量过小的钢筋笼上浮，也可以将钢筋笼吊筋固定在护筒上，或适当减少位于钢筋笼下方的箍筋数量，降低混凝土对钢筋笼的顶托力。在实际施工时，一旦察觉到钢筋笼上浮，应立即停止施工，并及时量测当前的混凝土标高以及导管埋深，适当提高导管后再继续灌注。

3.冲孔灌注桩基础施工技术在建筑工程中的实际应用

3.1 工程概况

某港区液体化工仓储工程，占地面积80960 m2，新建2 座50000m3低温常压双金属全容罐，8 座3000m3常温压力球罐，4 座2000m3常温压力球罐、消防水池、管廊、装车棚、装车区综合业务室以及相关附属配套设施等。该工程基础采用直径1 米和0.8 米灌注桩，主体采用钢结构形式。在桩基施工时采用了冲孔灌注桩基础施工技术。在工程建设方案设计时，先由专业的勘测团队与设计人员共同到现场调查当地的地质情况。勘测报告显示，施工区域存在大量埋深较大的中风化岩岩面，且风化岩岩面的埋深由北向南逐步加深。施工规划场地的中北部主要为花岗斑岩层，且花岗斑岩层埋深相对较浅，南部则多为埋深较大的花岗岩建筑，中部自北向东分布一条辉绿岩岩脉，与区域构造北东东向一组走向基本一致，且基岩起伏较大[5]。

3.2 施工前准备工作

本工程建设时，桩基制作材料选用商品混凝土，在正式施工前由现场团队检验商品混凝土的规格质量，未通过检验的水泥、砂浆材料严禁入场。随后，开展对施工中所用设备及机电设备搭载的电力系统、现场给排水系统、高程控制等处的全面核查工作，并详细核对了施工现场的实际情况与施工设计图纸中的标注，确保二者无明显差异后，做好钻孔部位的校准工作，为后续的钻孔灌注桩施工做足充分的准备。

3.3 测量定位

施工人员要严格遵循设计图纸中标记的位置确定桩位，应由专业测量人员使用全站仪，对施工现场的实际桩位以及设计图纸中的标记点位进行核查。在确定好桩位后，在桩位正中心插入一根钢筋进行定位。施工团队还可以在桩位中心点四周设置足量的控制桩，以此完成对中心桩位的管控。

3.4 护筒埋设

根据本工程的建设指标以及桩基础施工要求，工作人员设置了详细、明确的钻孔灌注桩施工方案。方案中，选择厚度为4mm 至8mm 的钢管制作护筒，护筒内径超过桩径20cm 左右，且护筒上方应设置一个溢浆孔。护筒埋设时，尽可能以人工挖埋法为主，辅以打靶机夯击使其稳固。根据本工程的现场情况，设置护筒埋设深度，以在3-4m 之间为宜，确保地下水水位和桩孔外的水位都不会超出护筒最大高度，让水位线始终保持在护筒顶端下方1.5-2m 左右即可。本工程中护筒露出地面部分的尺寸为0.3m。在设置护筒高度时，除了水位以外，还需要考虑到桩孔内的泥浆液面标高。最后，在护筒埋设时，要始终保持护筒中心与桩位中心完全一致，将平面偏位误差控制在5cm 以内，并保证护筒垂直倾斜度小于1%。

3.5 冲孔施工

根据本工程的建设特征，在正式开始冲孔灌注桩施工时，工作人员要考虑到土层特性，避免塌孔和孔径倾斜这两个常见问题。在正式开展冲击成孔作业之前，应由工作人员根据现场勘测报告，进行详细的施工试验，分析冲锤的最佳悬空标高以及其下落速度等参数。待试验结束后，确认该施工方案确实可以达到预计标准后，才能正式开始施工。由工作人员按试验标准，控制好冲锤设备，保证冲击钻的钻头位置始终对准桩位中心点及护筒正中央。在冲击成孔时，要先以低高度、密打击的形式逐步冲击，直至冲击孔深达到3m 后，再逐渐将冲锤提升至预设标高，并提高锤击速度，降低锤击频率，增加锤击力度。值得注意的是，在施工过程中，应由专业的施工人员，负责监视孔内的实时排渣情况、沉渣厚度变化情况、冲孔的垂直度等参数指标，认真检测孔底沉渣厚度，并采用适当的手段提高孔内排渣率。通常，锤击每推进1-2m 左右，就要进行一次桩孔垂直度的检验，避免孔位歪斜，影响后续的工程建设质量。考虑到本工程部分施工区域的地质条件过于复杂，施工人员必须了解不同区域的土层特征，以及预制对应的特殊条件下的冲孔灌注桩基施工技术方案，在特殊部位施工时，应先使用低锤冲击法冲孔，靠近持力层后再进一步调低锤击速度和力度，直至桩底深入持力层1m 左右的范围后，可暂停锤击，并检验当前桩孔的各项参数。

3.6 成孔、清孔

当孔已经钻进至与设计标高相符的位置后，经工作人员检验，确认嵌岩深度已达设计图纸中的标准要求时，应立即停止施工，设备操作人员应稍稍提起冲击锤，随后开展对桩底沉渣的冲洗作业。冲洗时，冲程始终要保持在50-100cm 之间，通过反复冲刷孔洞，调整孔内的含砂率、泥浆比重以及沉渣厚度。在后续清孔时，根据现场实际情况，使用泥浆净化器或泥浆泵开展反循环置浆清孔。若一次清孔不彻底，还应根据现场实际情况开展二次清孔作业。通常二次清孔会在钢筋笼下放，且确认钢筋笼稳定之后开展。二次清孔作业的核心目的是为了进一步降低孔底的沉渣厚度，要保证沉渣厚度始终小于5cm。为了进一步保障清孔效果，工作人员还应实时观测孔底的沉渣情况，并根据现场情况适当补充泥浆。为避免清孔时孔洞塌陷，还需要控制好水头高度的稳定性，确保地下水位和地表水始终低于孔内水位1.5-2m 左右，在清孔完成后，检验泥浆含砂率，并将其控制在4%以下，泥浆粘度控制在17-20s，比重控制在1.1-1.2 范围之间。

3.7 钢筋笼制作、安装

制作钢筋笼时，应检查原材料的质量，确保钢筋表面无任何锈点。调节钢筋主筋，确保主筋位置的中心误差小于1%，之后使用套筒连接钢筋接头，做好钢筋笼接头位置的固定、绑扎工作，同一截面处的钢筋笼的接头数目应小于50%。制作好钢筋笼以后，使用吊装法完成钢筋笼的吊装及下放。值得注意的是，在下放钢筋笼并安装时，要避免钢筋笼触碰孔壁或护筒，并保证钢筋笼缓慢下放，同时控制好下放垂直度。

3.8 混凝土灌注

钢筋笼下放完毕后，可正式开展冲孔灌注桩基础施工中的混凝土灌注工序。施工人员用提前做好导管的闭水实验，确认导管密闭性后，将其放置于孔底处，并保证导管埋深达标。之后，做好漏斗与导管的连接处，明确水栓位置，便可以在漏斗箱内灌注混凝土。混凝土灌注要保障连续性，如无严重意外发生，不允许中止灌注。另外，保证混凝土灌注冲击力达标，能借助其自重达到密实效果，再适当辅以混凝土振捣，进一步提高混凝土结构强度。

3.9 孔洞处理与泥浆排放

为进一步保障混凝土的密实程度以及灌注桩机的承载性能，工作人员需要做好桩身孔洞的处理工作，使用性能、规格达标的砂土做好回填。若此时发现有露出地面的吊筋，则需将吊筋弯折后再次埋入孔洞内。最后进行泥浆排放，确保泥浆排放彻底、及时，并将排放出的泥浆放置在施工现场的指定位置，做到绿色施工、文明施工。

结语：

钻孔灌注桩基础施工技术是当前建筑工程中常用的桩基施工技术之一，可以保障高层与超高层建筑基础结构的稳定性与承载性，该项施工技术的操作便利、成本较低，具有较强的实用性。但在实际施工时，要求技术人员加大现场施工技术的管控力度，做好中心桩位的定位、护筒埋设与制作、成孔、清孔、钢筋笼制作与安装、混凝土灌注、孔洞处理与泥浆排放等，并保证所有技术人员的操作规范、每一道工序的质量均能达标。