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[摘 要]针对普通冲孔灌注桩在高填方大块石回填地基无法进行正常施工情况下，决定采用高压气动潜孔锤灌注桩。施工前进行多次试桩和检测试验，对数据进行分析，找出影响潜孔锤灌注桩施工承载力的因素，优化设计和施工方案，最大限度提高桩基承载力，保证工程桩的安全可靠。
中图分类号：V328.1 文献标识码：V 文章编号：1009―914X（2013）25―0448―01
1 前期方案确定和比较
中海油珠海高栏终端地基回填为周边开山块石，石料多为中、微风化花岗岩，硬度很大。回填料粒径较大，部分直径大于2米。需要打桩的部分主要为罐基础，回填深度为10-35米不等。
前期采用了800MM孔径的冲孔灌注桩进行试桩，试桩过程中进尺极为缓慢，20米的桩单桩成孔需要30天。而且由于回填料多为大粒径中微风化花岗岩，从岩样分析很难判断是否真正入岩。采用此种工艺无法完成预定工期，质量也存在隐患。因成孔困难，现场前期采用550MM孔径的潜孔锤进行引孔施工。在施工中发现，潜孔锤在本场地施工进尺较为理想，成孔质量也可控。
综合考虑现场工况，决定采用潜孔锤进行工程桩的试桩工作。
2 气动潜孔锤钻孔灌注桩施工工艺
2.1 施工方法简介
2.1.1 气动潜孔锤钻孔灌注桩采用高压气动潜孔锤跟特定尺寸套管钻进成孔。在完成桩身成孔后，分段制作钢筋笼，导管法水下灌注混凝土成桩。
2.1.2 施工工艺具有成孔速度快、成桩质量高的特点。钻进过程中不需要循环泥浆，减少了对环境的污染。是国外及港澳地区广泛使用的成熟工艺。但在国内大规模采用没有成熟先例。
2.2 气动潜孔锤的工作原理
2.2.1 工作原理
在气动潜孔锤钻进过程中，高压空气驱动潜孔锤内的活塞作高频往复运动。并将该运动所产生的动能源源不断的传递到钻头上，使钻头获得一定的冲击功。钻头在该冲击功的作用下，连续的对孔底岩石施行冲击。岩石在该冲击功的作用下，造成岩体破碎。
2.2.2 与传统成孔工艺比较的特点
同回转钻进相比，该工艺是以钻头冲击破碎岩石取代了切削岩石；以动载冲击代替了静载研磨。在潜孔锤钻进的同时，一部分被体积破碎下来的岩屑被具有一定压力及速度的空气吹离孔底，并排出孔口、减少了岩石重复破碎的机会。所以气动潜孔锤有较高的钻进效率。
3 试验桩检测及技术分析
3.1 试验桩的选择
首先进行的是管网试桩，灌注桩施工结束后，委托质量监督监测站进行的桩的竖向承载力检测，选择1、2、5号桩做静载，3、4号做桩芯取芯试验。
3.2 检测情况
3.2.1 静载情况
按常规设计理论计算，试验桩设计计算极限承载力为6200Kn。前两根桩检测按设计极限承载力分级加载，承载力均达到设计要求。为了确定桩的实际极限承载力，第三根桩采用了破坏性试验，按照每级1000KN进行加载，要求到桩破坏为止，加载到8000KN，桩头破坏，确定该桩的极限承载力为7000KN。
3.2.2 取芯情况
通过取芯发现，试验桩桩身局部混凝土强度不足。由于对桩机和现场地质情况不够熟悉了解，施工方在试验桩的施工中存在部分操作失误。浇注混凝土时拔套管速度控制不好，套管拔速过快，导致部分少量土石进入桩身，从而导致局部混凝土强度不足。
3.3 管网试桩的承载力检测结果分析
通过试验，确定达到6200Kn的承载力可以满足。后分析第三根桩检测桩破坏的情况，桩头被压溃，而桩身完好，现场查看发现桩头浮浆较多，桩头强度偏弱。气动潜孔锤震动拔套管时如果桩身较长，桩头的浮浆会较多。如果破桩头时多凿出这部分浮浆，检测数值应该会有所提升。
而通过取芯发现，由于施工单位刚开始磨合，对现场地质情况和设备操作掌握情况不够，施工中存在失误，导致部分泥土进入桩身，从而在一定程度上影响了桩身强度。而这种失误，在工程桩施工中完全有办法避免。
综合上述两种情况分析，550MM的潜孔锤成孔灌注桩如果施工控制得力，实际极限承载力数值会有较大提升空间，设计计算会保有较大空间。
4 根据影响因素调整设计方案及施工工艺
4.1 影响桩承载力的主要因素
4.1.1 桩身混凝土质量
混凝土的质量缺陷也是影响桩质量重要因素。混凝土的强度直接影响到桩的承载力，故对于浇筑的混凝土必须达到设计要求的强度值。并针对现场需要边拔护筒边浇注，浇注一根灌注桩时间较长的情况在混凝土中，如果在浇注过程中混凝土开始凝结，则桩身强度大大降低。而且要特别注意水下部分混凝土的浇注，混凝土质量的浇注过程中容易出现出现堵管、埋管引起断桩事故。还要控制导拔除套管的速度，试验桩中出现了浇注混凝土时拔套管速度控制不好，套管拔速过快，导致部分少量土石进入桩身，从而导致局部混凝土强度不足的问题。
4.1.2 参数取值的不确定性及基岩强度变化
参数取值的不确定性。桩侧土的摩阻力及桩底土层容许承载力是计算摩檫桩单桩竖向承载力的两个重要参数。一方面，桩侧土的摩阻力参数基本不是通过单桩摩阻力试验确定，而是根据有关规范推荐的取值范围采用，由于地基土具有多变性、复杂性和地域性等特点，参数取值可能与实际情况相差甚远；另一方面，通过终端的地质勘察报告，显示基岩的承载力指标存在较大不同，存在少部分较为软弱的基岩，其承载力容许值也具有较大的差异空间，理论取值有可能与实际情况存在较大差异。
4.2 优化设计施工方案，加强现场质量控制
4.2.1 持力层要求
严格控制入岩终孔验收，针对终端的基岩的承载力指标存在较大不同，存在少部分较为软弱的基岩的情况下，如果遇到较为软弱的基岩，即使达到设计深度和入岩要求，也要继续进行钻孔，通过进尺速度、岩样判断，直至达到持力层为止。
4.2.2 优化检测方案
针对理论计算的局限性和参数取值的不确定性，试验桩采用多种方法进行检测，采用低应变、竖向、水平承载力检测、桩身混凝土鉆芯法；并扩大检测的范围，涵盖各种深度和区域，保证数据具有广泛性、真实性，体现现场的实际情况。
4.2.3 保证桩头强度
针对不同桩长，通过设计适当调整破桩头的长度，并在施工中进行专门检查，避免存在浮浆未清除。保证桩头的混凝土强度达到设计要求的C40。
4.2.4 控制孔底沉渣
成孔后的孔未浇筑前，钢护筒一定要高于地面，并及时加以覆盖保护，并在混凝土浇筑时，及时清除周围土方，避免浮渣落入。保证孔底沉渣厚度控制在最小，从而避免因沉渣过大导致的混凝土灌注桩发生沉降。
4.2.5 桩身混凝土质量控制
采用合格的商品混凝土，保证混凝土的强度达到设计的C40要求。并针对现场需要边拔护筒边浇注，浇注一根灌注桩时间较长的情况在混凝土中添加缓凝剂，避免浇注过程中混凝土发生初凝。而且要特别注意混凝土浇捣工艺特别是有地下水的水下部分混凝土的浇注，必须采用水下混凝土配合比与水下导管灌注。混凝土质量的浇注过程中要控制好混凝土质量的和易性，防止出现堵管、埋管引起断桩事故。还要控制导管埋深，控制导管埋深，保证导管始终位于使混凝土面以下，使混凝土处于垂直顶升状，不使浮浆、泥浆卷入混凝土，防止提漏引起断桩事故。而且针对试验桩中出现的浇注混凝土时拔套管速度控制不好，套管拔速过快，导致部分少量土石进入桩身，从而导致局部混凝土强度不足的问题，严格控制钢护筒的上拔速度，如果出现类似问题则此桩作废，重新进行施工。
结论：通过试验桩的施工及检测得出的数据和发现的问题，得到真实的数据，作为设计的依据，并保证最终施工的可靠性。最终的工程桩的施工和检测中，由于前期的数据非常可靠，施工措施得力，所有的工程桩检测全部合格，单桩的极限承载力达到了8000KN及以上，提供稳定的基础，保证了上部结构的可靠。
中图分类号：V328.1 文献标识码：V 文章编号：1009―914X（2013）25―0448―01
1 前期方案确定和比较
中海油珠海高栏终端地基回填为周边开山块石，石料多为中、微风化花岗岩，硬度很大。回填料粒径较大，部分直径大于2米。需要打桩的部分主要为罐基础，回填深度为10-35米不等。
前期采用了800MM孔径的冲孔灌注桩进行试桩，试桩过程中进尺极为缓慢，20米的桩单桩成孔需要30天。而且由于回填料多为大粒径中微风化花岗岩，从岩样分析很难判断是否真正入岩。采用此种工艺无法完成预定工期，质量也存在隐患。因成孔困难，现场前期采用550MM孔径的潜孔锤进行引孔施工。在施工中发现，潜孔锤在本场地施工进尺较为理想，成孔质量也可控。
综合考虑现场工况，决定采用潜孔锤进行工程桩的试桩工作。
2 气动潜孔锤钻孔灌注桩施工工艺
2.1 施工方法简介
2.1.1 气动潜孔锤钻孔灌注桩采用高压气动潜孔锤跟特定尺寸套管钻进成孔。在完成桩身成孔后，分段制作钢筋笼，导管法水下灌注混凝土成桩。
2.1.2 施工工艺具有成孔速度快、成桩质量高的特点。钻进过程中不需要循环泥浆，减少了对环境的污染。是国外及港澳地区广泛使用的成熟工艺。但在国内大规模采用没有成熟先例。
2.2 气动潜孔锤的工作原理
2.2.1 工作原理
在气动潜孔锤钻进过程中，高压空气驱动潜孔锤内的活塞作高频往复运动。并将该运动所产生的动能源源不断的传递到钻头上，使钻头获得一定的冲击功。钻头在该冲击功的作用下，连续的对孔底岩石施行冲击。岩石在该冲击功的作用下，造成岩体破碎。
2.2.2 与传统成孔工艺比较的特点
同回转钻进相比，该工艺是以钻头冲击破碎岩石取代了切削岩石；以动载冲击代替了静载研磨。在潜孔锤钻进的同时，一部分被体积破碎下来的岩屑被具有一定压力及速度的空气吹离孔底，并排出孔口、减少了岩石重复破碎的机会。所以气动潜孔锤有较高的钻进效率。
3 试验桩检测及技术分析
3.1 试验桩的选择
首先进行的是管网试桩，灌注桩施工结束后，委托质量监督监测站进行的桩的竖向承载力检测，选择1、2、5号桩做静载，3、4号做桩芯取芯试验。
3.2 检测情况
3.2.1 静载情况
按常规设计理论计算，试验桩设计计算极限承载力为6200Kn。前两根桩检测按设计极限承载力分级加载，承载力均达到设计要求。为了确定桩的实际极限承载力，第三根桩采用了破坏性试验，按照每级1000KN进行加载，要求到桩破坏为止，加载到8000KN，桩头破坏，确定该桩的极限承载力为7000KN。
3.2.2 取芯情况
通过取芯发现，试验桩桩身局部混凝土强度不足。由于对桩机和现场地质情况不够熟悉了解，施工方在试验桩的施工中存在部分操作失误。浇注混凝土时拔套管速度控制不好，套管拔速过快，导致部分少量土石进入桩身，从而导致局部混凝土强度不足。
3.3 管网试桩的承载力检测结果分析
通过试验，确定达到6200Kn的承载力可以满足。后分析第三根桩检测桩破坏的情况，桩头被压溃，而桩身完好，现场查看发现桩头浮浆较多，桩头强度偏弱。气动潜孔锤震动拔套管时如果桩身较长，桩头的浮浆会较多。如果破桩头时多凿出这部分浮浆，检测数值应该会有所提升。
而通过取芯发现，由于施工单位刚开始磨合，对现场地质情况和设备操作掌握情况不够，施工中存在失误，导致部分泥土进入桩身，从而在一定程度上影响了桩身强度。而这种失误，在工程桩施工中完全有办法避免。
综合上述两种情况分析，550MM的潜孔锤成孔灌注桩如果施工控制得力，实际极限承载力数值会有较大提升空间，设计计算会保有较大空间。
4 根据影响因素调整设计方案及施工工艺
4.1 影响桩承载力的主要因素
4.1.1 桩身混凝土质量
混凝土的质量缺陷也是影响桩质量重要因素。混凝土的强度直接影响到桩的承载力，故对于浇筑的混凝土必须达到设计要求的强度值。并针对现场需要边拔护筒边浇注，浇注一根灌注桩时间较长的情况在混凝土中，如果在浇注过程中混凝土开始凝结，则桩身强度大大降低。而且要特别注意水下部分混凝土的浇注，混凝土质量的浇注过程中容易出现出现堵管、埋管引起断桩事故。还要控制导拔除套管的速度，试验桩中出现了浇注混凝土时拔套管速度控制不好，套管拔速过快，导致部分少量土石进入桩身，从而导致局部混凝土强度不足的问题。
4.1.2 参数取值的不确定性及基岩强度变化
参数取值的不确定性。桩侧土的摩阻力及桩底土层容许承载力是计算摩檫桩单桩竖向承载力的两个重要参数。一方面，桩侧土的摩阻力参数基本不是通过单桩摩阻力试验确定，而是根据有关规范推荐的取值范围采用，由于地基土具有多变性、复杂性和地域性等特点，参数取值可能与实际情况相差甚远；另一方面，通过终端的地质勘察报告，显示基岩的承载力指标存在较大不同，存在少部分较为软弱的基岩，其承载力容许值也具有较大的差异空间，理论取值有可能与实际情况存在较大差异。
4.2 优化设计施工方案，加强现场质量控制
4.2.1 持力层要求
严格控制入岩终孔验收，针对终端的基岩的承载力指标存在较大不同，存在少部分较为软弱的基岩的情况下，如果遇到较为软弱的基岩，即使达到设计深度和入岩要求，也要继续进行钻孔，通过进尺速度、岩样判断，直至达到持力层为止。
4.2.2 优化检测方案
针对理论计算的局限性和参数取值的不确定性，试验桩采用多种方法进行检测，采用低应变、竖向、水平承载力检测、桩身混凝土鉆芯法；并扩大检测的范围，涵盖各种深度和区域，保证数据具有广泛性、真实性，体现现场的实际情况。
4.2.3 保证桩头强度
针对不同桩长，通过设计适当调整破桩头的长度，并在施工中进行专门检查，避免存在浮浆未清除。保证桩头的混凝土强度达到设计要求的C40。
4.2.4 控制孔底沉渣
成孔后的孔未浇筑前，钢护筒一定要高于地面，并及时加以覆盖保护，并在混凝土浇筑时，及时清除周围土方，避免浮渣落入。保证孔底沉渣厚度控制在最小，从而避免因沉渣过大导致的混凝土灌注桩发生沉降。
4.2.5 桩身混凝土质量控制
采用合格的商品混凝土，保证混凝土的强度达到设计的C40要求。并针对现场需要边拔护筒边浇注，浇注一根灌注桩时间较长的情况在混凝土中添加缓凝剂，避免浇注过程中混凝土发生初凝。而且要特别注意混凝土浇捣工艺特别是有地下水的水下部分混凝土的浇注，必须采用水下混凝土配合比与水下导管灌注。混凝土质量的浇注过程中要控制好混凝土质量的和易性，防止出现堵管、埋管引起断桩事故。还要控制导管埋深，控制导管埋深，保证导管始终位于使混凝土面以下，使混凝土处于垂直顶升状，不使浮浆、泥浆卷入混凝土，防止提漏引起断桩事故。而且针对试验桩中出现的浇注混凝土时拔套管速度控制不好，套管拔速过快，导致部分少量土石进入桩身，从而导致局部混凝土强度不足的问题，严格控制钢护筒的上拔速度，如果出现类似问题则此桩作废，重新进行施工。
结论：通过试验桩的施工及检测得出的数据和发现的问题，得到真实的数据，作为设计的依据，并保证最终施工的可靠性。最终的工程桩的施工和检测中，由于前期的数据非常可靠，施工措施得力，所有的工程桩检测全部合格，单桩的极限承载力达到了8000KN及以上，提供稳定的基础，保证了上部结构的可靠。