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摘要：分析灰岩地区冲孔灌注桩成桩质量控制要点、常见问题及对策。
关键词：灰岩地区；冲孔灌注桩；质量控制
灰岩地区岩溶相当发育，土洞、溶洞广泛分布，桩基设计常选用端承桩。冲孔灌注桩因其冲击能力大，穿透力强，较易穿过岩溶顶板，不受地下水影响，桩长、桩径灵活性较大等优点，是灰岩地区常用的成桩方式。
1.灰岩桩基常见问题
灰岩地区基岩岩面起伏大，凹凸不平，勘察资料显示相邻两桩位之间岩面埋深相差较大，岩面坡度变化大；溶蚀现象发育，石芽、鹰嘴岩、溶蚀漏斗、溶沟、溶槽等分布情况复杂。浅部溶洞充填物多，深部充填物少：充填物一般呈流塑～软塑状态。这给桩基施工造成很大影响。主要有以下特点：
（1）部分基岩半边溶蚀，冲桩过程中穿越溶洞或者陡岩面时可能出现“滑桩”问题，导致冲孔偏斜；持力层基岩中出现溶蚀则可能导致“悬桩”、“半悬桩”等问题，在荷载作用下，可能产生桩基失稳现象。
（2）灰岩地区岩溶发育，灌浆过程中护壁泥浆会沿裂隙或溶洞迅速流失，补浆不及时，可能导致塌孔，进而引起地面塌陷等现象。
（3）灰岩地区基岩中地下水丰富，冲孔时涌水量大，孔底沉渣难以清除，给浇注混凝土造成一定难度。
2.冲孔灌注桩施工工艺要点
2.1 测量放线
按甲方提供的坐标数据、水准基点和相关设计图纸，采用全站仪实地放样，进行测量定位，并作好标记：放样后，重新复核检查一次，做到放样准确，精度满足要求。对于桩径为0.8m的桩位容许偏差：垂直桩基轴线的桩位偏差为d/6，且不大于100mm，沿轴线的桩位偏差为d/4，且不大于150mm，桩径偏差为-50mm～+100mm。
2.2 埋设护筒
孔位测量定位后，进行孔口护筒挖埋，四周要求用粘土分层填实以保持护筒的位置正确、稳定，护筒中心偏差不大50mm，保证施工的桩孔中心和桩位中心重合：护筒内径应大于钻头直径200mm，埋设深度以1～1.5m为宜，并在护筒上做出控制桩位中心的标志，施工过程中随时用十字线检测桩中心是否准确，以利钻机对中。
2.3 冲孔桩机就位
冲孔桩机就位时用水平尺测量四角，应仔细调平机台及稳固。确保在施工中不发生倾斜、移动。保证立轴垂直，用吊线、水平尺等检查导杆，校正位置，同时利用护筒的十字标记对中，确保钻机“平、正、直”，使钻心与桩心重合。
2.4 冲孔
（1）冲孔施工时，开孔操作应低锤密击，并控制钢绳放松量，勤放少放，防止钢绳放松过多减少冲程，放松过少，则不能有效冲击，形成“打空钻”，损坏冲击钻具。
（2）开孔时，在护筒刃脚以下2m内，采用小冲程1m左右，进行低锤密击冲击成孔，并保证泥浆补给，保持孔内浆面稳定。
（3）在成孔过程中采用浓泥浆护壁的方法施工，应注意泥浆浓度，并控制泥浆比重在1.2～1.3之间；施工时发现塌孔、偏孔、斜孔时，要及时处理，发现缩颈时应经常提动钻具，修正孔壁，每次冲击时间不宜过长，以防卡钻。
（4）在有地下水、流沙、砂夹层、淤泥等土层中冲孔时，应灌入比重为1.2～1.3的固壁泥浆，用以衬护孔壁，避免出现塌孔现象：当地下水位很高时，应保持泥浆水位高出地下水位1.5左右：遇孤石时可抛填相似硬度的片石或卵石，用 高冲程冲击，或高低冲程交替冲击将大孤石击碎挤入孔壁。
（5）采用冲击成孔的端承桩，必须保证桩孔进入基岩达到设计要求的深度，并将孔底清理干净：冲孔完成后，应立即检查成孔质量，并填写施工记录。
2.5 清孔
采取二次清孔法清孔，当桩孔到达设计深度后，用换浆法进行第一次清孔，利用高压泵清渣，操作时将泥浆管放至距孔底300～500mm，开动泥浆泵注入制备泥浆：使孔内置换出的泥浆比重在1.15～1.25左右（或以手触泥浆无颗粒感觉）时停止注浆，同时用水文测锤测量或铁管探测沉渣厚度小于100mm即可。
在灌注混凝土前用灌注导管进行第二次清孔，确保孔底沉渣厚度不超过100 mm；清孔时应不断置换泥浆，孔底500mm以内护壁泥浆比重应≤1.25，含砂率≤8%，黏度≤2.8s。
2.6 制作与吊放钢筋笼
严格按图施工，现场分段制作，鋼筋笼长度以5～8m为宜，纵向主筋应沿桩身周边均匀布置，并尽量减少钢筋接头，螺旋或焊接环式箍筋：当钢筋笼长度超过4m时，每隔2 m左右设一道焊接加劲箍筋，以加强其刚度和整体性。
埋设钢筋笼前应进行检查验收，施工操作时要对准孔位、吊直扶稳，缓缓下 沉，避免碰撞孔壁：在钢筋笼外周同一平面每3m对称设置3根定位钢筋 “耳朵”或混凝土垫块，控制笼居中，以保证钢筋保护层的厚度不小于50mm，主筋保护层偏差为±20mm之内。
钢筋笼安放至设计标高后及时进行定位，应将其牢固地绑扎或焊牢在孔口，使之不能上浮或下降，保持“正、直、中”；然后立即灌注混凝土，以防塌孔。
2.7 灌注混凝土
钢筋笼安装完毕，即下导管进行水下灌注混凝土，操作应连续，并分层进行捣实，每层高50～60cm，具体按如下操作规程执行：
（1）浇筑混凝土工艺：采用“拔球法”直接利用冲击钻机吊运混凝土和灌注。使用最大斗量为3.5m3的容量进行最大冲击灌注，以便充分溅开孔底沉渣和沉淤，保证桩身有较好的密实性，在灌注过程中应用浮标或测锤测定混凝土的灌注高度，以检查灌注质量。
（2）采用直径250mm的刚性导管进行水下混凝土灌注要求导管连接密封良好，导管底部下至距孔底0.3～0.5m。
（3）必须保证首灌量，使漏斗和储斗之混凝土体积达到首灌埋管1.0m以上。
（4）连续作业，一次成桩浇灌混凝土的时间间隔不得超过混凝土的初凝时间（一般 ≤2.5小时），灌注过程中保持埋管深度不小于2.0m：对每根桩在现场随机抽样制作混凝 土试块，用以检验桩身混凝土质量。
（5）首灌后应测量混凝土面。确定导管埋深，随着混凝土的上升，要适当提升和拆卸导管：导管底端埋人管外混凝土面以下一般应保持2～3m，并不得小于1.0m。严禁把导管底端提出混凝土面。
（6）终灌超出高度相对于桩顶设计标高不小于0.5m，以便保证凿除浮浆后桩顶混凝土达到设计强度值。
2.8 移机
混凝土灌注完毕后，及时将现场内泥浆清运出场地，将钻机移至下一桩位，继续进行下一个桩孔施工。
3.典型问题对策
针对灰岩地区冲孔桩过程中出现的典型问题提出以下措施，可为类似工程提供借鉴。
（1）基岩溶蚀容易导致冲孔偏斜或悬桩。施工前对钻孔地质资料详细进行研究，掌握溶洞出现的位置，并推断其范围大小，对有溶洞的位置地质、水文地质情况进行分析研究，制定适当的施工方案和安全保障措施。穿越溶洞时须密切注意桩垂直度。冲击钻机在钻进过程中必须经常检查垂绳偏离情况，发现偏差及时纠正，保证桩垂直度偏差<1%孔深。对于基底发现出现溶洞则应继续冲穿该层溶洞并提请设计进行重新设计基底标高。
（2）溶洞漏浆时易出现塌孔，而造成场地塌陷，埋锤等成孔事故。故应提前预防，并准备充足的泥浆、粘土、水泥、片石等。如遇漏浆应及时回填泥浆保持泥浆面稳定，并向洞内抛填粘土、片石、水泥或混凝土等，以堵填溶洞，重新造壁，如溶洞洞体大，且漏浆严重，可采用下钢护筒的办法施工。
（3）沉淤的控制主要是提高泥浆质量和减少空孔时间。沉渣的清除采用反循环成孔工艺能达到较好的效果，速度能达到2～3m/s，是正循环的40倍以上，故携渣能力强。故可采用正循环成孔，反循环清孔的工艺。现场需增加一台6m3的空压机。无论采用反循环还是正循环成孔工节，都应重视砼灌注前的清孔。灌注前抽吸二分钟左右，一方面抽出一定的沉渣，另一方面泥浆的抽吸作用导致一部分沉渣、沉淤上浮，而且短时间内不会沉淀。此时灌注砼，砼坠落的巨大冲击力还能溅除最后残余的部分沉渣与沉淤，可基本上将孔底沉渣清除干净。
关键词：灰岩地区；冲孔灌注桩；质量控制
灰岩地区岩溶相当发育，土洞、溶洞广泛分布，桩基设计常选用端承桩。冲孔灌注桩因其冲击能力大，穿透力强，较易穿过岩溶顶板，不受地下水影响，桩长、桩径灵活性较大等优点，是灰岩地区常用的成桩方式。
1.灰岩桩基常见问题
灰岩地区基岩岩面起伏大，凹凸不平，勘察资料显示相邻两桩位之间岩面埋深相差较大，岩面坡度变化大；溶蚀现象发育，石芽、鹰嘴岩、溶蚀漏斗、溶沟、溶槽等分布情况复杂。浅部溶洞充填物多，深部充填物少：充填物一般呈流塑～软塑状态。这给桩基施工造成很大影响。主要有以下特点：
（1）部分基岩半边溶蚀，冲桩过程中穿越溶洞或者陡岩面时可能出现“滑桩”问题，导致冲孔偏斜；持力层基岩中出现溶蚀则可能导致“悬桩”、“半悬桩”等问题，在荷载作用下，可能产生桩基失稳现象。
（2）灰岩地区岩溶发育，灌浆过程中护壁泥浆会沿裂隙或溶洞迅速流失，补浆不及时，可能导致塌孔，进而引起地面塌陷等现象。
（3）灰岩地区基岩中地下水丰富，冲孔时涌水量大，孔底沉渣难以清除，给浇注混凝土造成一定难度。
2.冲孔灌注桩施工工艺要点
2.1 测量放线
按甲方提供的坐标数据、水准基点和相关设计图纸，采用全站仪实地放样，进行测量定位，并作好标记：放样后，重新复核检查一次，做到放样准确，精度满足要求。对于桩径为0.8m的桩位容许偏差：垂直桩基轴线的桩位偏差为d/6，且不大于100mm，沿轴线的桩位偏差为d/4，且不大于150mm，桩径偏差为-50mm～+100mm。
2.2 埋设护筒
孔位测量定位后，进行孔口护筒挖埋，四周要求用粘土分层填实以保持护筒的位置正确、稳定，护筒中心偏差不大50mm，保证施工的桩孔中心和桩位中心重合：护筒内径应大于钻头直径200mm，埋设深度以1～1.5m为宜，并在护筒上做出控制桩位中心的标志，施工过程中随时用十字线检测桩中心是否准确，以利钻机对中。
2.3 冲孔桩机就位
冲孔桩机就位时用水平尺测量四角，应仔细调平机台及稳固。确保在施工中不发生倾斜、移动。保证立轴垂直，用吊线、水平尺等检查导杆，校正位置，同时利用护筒的十字标记对中，确保钻机“平、正、直”，使钻心与桩心重合。
2.4 冲孔
（1）冲孔施工时，开孔操作应低锤密击，并控制钢绳放松量，勤放少放，防止钢绳放松过多减少冲程，放松过少，则不能有效冲击，形成“打空钻”，损坏冲击钻具。
（2）开孔时，在护筒刃脚以下2m内，采用小冲程1m左右，进行低锤密击冲击成孔，并保证泥浆补给，保持孔内浆面稳定。
（3）在成孔过程中采用浓泥浆护壁的方法施工，应注意泥浆浓度，并控制泥浆比重在1.2～1.3之间；施工时发现塌孔、偏孔、斜孔时，要及时处理，发现缩颈时应经常提动钻具，修正孔壁，每次冲击时间不宜过长，以防卡钻。
（4）在有地下水、流沙、砂夹层、淤泥等土层中冲孔时，应灌入比重为1.2～1.3的固壁泥浆，用以衬护孔壁，避免出现塌孔现象：当地下水位很高时，应保持泥浆水位高出地下水位1.5左右：遇孤石时可抛填相似硬度的片石或卵石，用 高冲程冲击，或高低冲程交替冲击将大孤石击碎挤入孔壁。
（5）采用冲击成孔的端承桩，必须保证桩孔进入基岩达到设计要求的深度，并将孔底清理干净：冲孔完成后，应立即检查成孔质量，并填写施工记录。
2.5 清孔
采取二次清孔法清孔，当桩孔到达设计深度后，用换浆法进行第一次清孔，利用高压泵清渣，操作时将泥浆管放至距孔底300～500mm，开动泥浆泵注入制备泥浆：使孔内置换出的泥浆比重在1.15～1.25左右（或以手触泥浆无颗粒感觉）时停止注浆，同时用水文测锤测量或铁管探测沉渣厚度小于100mm即可。
在灌注混凝土前用灌注导管进行第二次清孔，确保孔底沉渣厚度不超过100 mm；清孔时应不断置换泥浆，孔底500mm以内护壁泥浆比重应≤1.25，含砂率≤8%，黏度≤2.8s。
2.6 制作与吊放钢筋笼
严格按图施工，现场分段制作，鋼筋笼长度以5～8m为宜，纵向主筋应沿桩身周边均匀布置，并尽量减少钢筋接头，螺旋或焊接环式箍筋：当钢筋笼长度超过4m时，每隔2 m左右设一道焊接加劲箍筋，以加强其刚度和整体性。
埋设钢筋笼前应进行检查验收，施工操作时要对准孔位、吊直扶稳，缓缓下 沉，避免碰撞孔壁：在钢筋笼外周同一平面每3m对称设置3根定位钢筋 “耳朵”或混凝土垫块，控制笼居中，以保证钢筋保护层的厚度不小于50mm，主筋保护层偏差为±20mm之内。
钢筋笼安放至设计标高后及时进行定位，应将其牢固地绑扎或焊牢在孔口，使之不能上浮或下降，保持“正、直、中”；然后立即灌注混凝土，以防塌孔。
2.7 灌注混凝土
钢筋笼安装完毕，即下导管进行水下灌注混凝土，操作应连续，并分层进行捣实，每层高50～60cm，具体按如下操作规程执行：
（1）浇筑混凝土工艺：采用“拔球法”直接利用冲击钻机吊运混凝土和灌注。使用最大斗量为3.5m3的容量进行最大冲击灌注，以便充分溅开孔底沉渣和沉淤，保证桩身有较好的密实性，在灌注过程中应用浮标或测锤测定混凝土的灌注高度，以检查灌注质量。
（2）采用直径250mm的刚性导管进行水下混凝土灌注要求导管连接密封良好，导管底部下至距孔底0.3～0.5m。
（3）必须保证首灌量，使漏斗和储斗之混凝土体积达到首灌埋管1.0m以上。
（4）连续作业，一次成桩浇灌混凝土的时间间隔不得超过混凝土的初凝时间（一般 ≤2.5小时），灌注过程中保持埋管深度不小于2.0m：对每根桩在现场随机抽样制作混凝 土试块，用以检验桩身混凝土质量。
（5）首灌后应测量混凝土面。确定导管埋深，随着混凝土的上升，要适当提升和拆卸导管：导管底端埋人管外混凝土面以下一般应保持2～3m，并不得小于1.0m。严禁把导管底端提出混凝土面。
（6）终灌超出高度相对于桩顶设计标高不小于0.5m，以便保证凿除浮浆后桩顶混凝土达到设计强度值。
2.8 移机
混凝土灌注完毕后，及时将现场内泥浆清运出场地，将钻机移至下一桩位，继续进行下一个桩孔施工。
3.典型问题对策
针对灰岩地区冲孔桩过程中出现的典型问题提出以下措施，可为类似工程提供借鉴。
（1）基岩溶蚀容易导致冲孔偏斜或悬桩。施工前对钻孔地质资料详细进行研究，掌握溶洞出现的位置，并推断其范围大小，对有溶洞的位置地质、水文地质情况进行分析研究，制定适当的施工方案和安全保障措施。穿越溶洞时须密切注意桩垂直度。冲击钻机在钻进过程中必须经常检查垂绳偏离情况，发现偏差及时纠正，保证桩垂直度偏差<1%孔深。对于基底发现出现溶洞则应继续冲穿该层溶洞并提请设计进行重新设计基底标高。
（2）溶洞漏浆时易出现塌孔，而造成场地塌陷，埋锤等成孔事故。故应提前预防，并准备充足的泥浆、粘土、水泥、片石等。如遇漏浆应及时回填泥浆保持泥浆面稳定，并向洞内抛填粘土、片石、水泥或混凝土等，以堵填溶洞，重新造壁，如溶洞洞体大，且漏浆严重，可采用下钢护筒的办法施工。
（3）沉淤的控制主要是提高泥浆质量和减少空孔时间。沉渣的清除采用反循环成孔工艺能达到较好的效果，速度能达到2～3m/s，是正循环的40倍以上，故携渣能力强。故可采用正循环成孔，反循环清孔的工艺。现场需增加一台6m3的空压机。无论采用反循环还是正循环成孔工节，都应重视砼灌注前的清孔。灌注前抽吸二分钟左右，一方面抽出一定的沉渣，另一方面泥浆的抽吸作用导致一部分沉渣、沉淤上浮，而且短时间内不会沉淀。此时灌注砼，砼坠落的巨大冲击力还能溅除最后残余的部分沉渣与沉淤，可基本上将孔底沉渣清除干净。