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摘要：在工程建设中，冲击成孔灌注桩是很普遍的桩基础形式之一。在复杂地层中施工冲孔桩时，常因充盈系数增大而使成本居高不下。由于施工工艺问题，造成缩径、断桩等桩体质量的不稳定；在遇到地下水丰富出现地下老河道或暗沟时，成桩也比较困难，极大影响工程进度。为解决目前施工中的实际问题，本文分析了冲击成孔灌注桩施工中充盈系数过大的原因并提出相应措施。
关键词：冲击成孔；灌注桩；充盈系数
中图分类号： U443.15+4 文献标识码： A 文章编号
一、充盈系数概述及作用
随着城市化进程的快速发展，大量的棚户改造，农房改造项目启动，以及商品房开发建设的进行，土地利用率的提高，房屋建筑普遍出现高层以及超高层，以及对抗震要求的提高，因此建筑形式尤其是对地基分部工程提出更加严格的要求，钻孔灌注桩作为一种基础形式以其适应性强、成本适中、结构型式合理、承载力高等特点，目前正被广泛采用。
充盈系数一般用于地下工程的钻孔灌注桩浇灌混凝土，也可用于人工挖孔桩。灌桩的混凝土充盈系数是指一根桩实际灌注的混凝土方量与按桩管外径计算的桩身体积之比。在实际施工过程中成孔有偏差大于设计尺寸部分，以及由于土壤不密实，就会发生实际灌入量大于理论计算量。所以对灌注桩充盈系数的合理控制，以降低混凝土浪费的方量是最为重要和直接取得经济效益的手段之一。
充盈系数是判定成桩质量的一个依据，若充盈系数小于1，则说明实际灌入混凝土量小于理论计算量，说明桩身质量存在一定的缺陷。充盈系数还是结算的依据，若实际施工中，充盈系数大于定额充盈系数，一般来说允许调整。具体怎么调整，参见各地有关定额规定。浙江省建筑工程预算定额2010版充盈系数为1.32。
二、冲击成孔灌注桩施工工艺
1、冲孔桩桩位放样
依据桩位平面设计图纸要求，建立平面坐标系，计算每根桩中心坐标，用全站仪定位，并报监理有关人员对桩位进行复核，验收合格后方可使用。在埋设钢护筒前，四周打好木桩校正桩心，埋设钢护筒后，在复核桩上拉十字线，核对钢护筒中心及桩锤中心，并经技术人员(施工员)及监理确认后，才开始冲桩施工。在整个冲孔桩施工过程中，用复核桩检验桩锤中心，在施工中要保护好复核桩。
2、埋设钢护筒
在桩机就位之前埋设钢护筒，护筒根据桩径大小用采用8～10mm厚钢板加工制作，高度为1.2～1.5m，护筒直径比桩径大200mm，护筒中心与运输费中心偏差不大于50mm，护筒倾斜度的偏差不大于1％，在护筒四周均匀地回填泥砂并分层压实到地面，护筒槽同应比地面高100mm左右。埋好护筒后，在地面挖一条由护筒口通往泥浆池的浅沟，作为泥浆通道。
3、冲孔施工
其一精确对中。用绳子穿过桩机顶部滑轮，绳子下端挂一重锤，移动桩机，使重锤与桩孔中心在同一直线上，控制其偏差小大于20mm。其二冲孔施工。一是开孔时低锤密击，反复冲击造壁，保证护筒稳定；二是泥浆泵循环泥浆系统，保证泥浆供给使孔内浆液面稳定；三是冲孔至基岩时应低锤密击，以免偏斜；四是准确控制松绳长度，避免打空锤。
4、初步清孔
在孔深达到设计深度后，采用泥浆循环法立即清孔，泵送泥浆池的泥浆到孔底，把沉碴带上来，夹碴的泥浆流向泥浆池，中间采用人工碴捞，泥浆流回泥浆池，反复循环。
5、钢筋笼的下放
钢筋笼采用塔吊辅助吊放，采用两点起吊法吊起一截钢筋笼，注意保持骨架垂直且小变形，对准孔口缓慢下放。如钢筋笼只有一截，可直接下放至孔底，如钢筋笼有两截或以上，当下放至最后一个加强箍位置时，穿进铁管，铁管支承于机架上，钢筋笼挂于铁管上，再吊起另一截钢筋笼，对齐上一截钢筋笼，先焊接对称位置上的两根钢筋，再焊接其他所有接头，所有焊缝要求饱满，焊渣清除干净。经有关人员验收后可继续下放，直至全长钢筋笼接好放完，测量钢筋笼顶标高，反算笼底标高，验算钢筋笼是否到底。
6、下放导管及再清孔
放完钢筋笼后，立即下放导管继续清孔，导管一般采用0250mm刚性导管。导管使用前应试拼装、试压，检查胶垫是否完好，有无老化现象，导管每节标准长度3m，同时还各有1～2m长的导管。为防止导管提升时挂住钢筋笼，在导管法兰处焊接了三角形小钢板，小钢板垂直于法兰。
7、灌注水下混凝土
灌注水下混凝上时，导管离岩层底而不应高于50cm(一般为30～50cm)，这样可以利用混凝上的下滑重力将清孔时留在底部的渣挤出来，使灌注的混凝土更好地与岩层结合。
三、影响充盈系数的因素分析及对策
以瓯海区牛山C38地块安置房工程为例，进行充盈系数影响分析：
钻头直径选取
钻头直径大小直接影响成孔的孔径，在规范允许的范围内选取最小的钻头，避免成孔孔径超过设计桩径，是控制充盈系数的一个重要因素。在实际操作中施工人员应对钻头直径进行合理的选取，避免成孔直径大于理论桩径造成了混凝土的浪费。当然在施打的过程中钻头磨损过大的，也要进行适当的修补，避免成孔小于设计要求。
2、泥浆护壁厚度控制
刚开始由于钻机钻孔还不能自行产生泥浆，泥浆的制作是用优质泥就行调浆，经检测泥浆池中的泥浆比重为1.08，规范规定的入空泥浆比重可为1.1～1.3，而泥浆比重小有可能导致塌孔，不利于孔壁安全。泥浆池中的泥浆粘度为15s，也不在规范要求的一般地层入孔泥浆粘度为16～22s内。这说明泥浆的稠度偏稀使泥浆护壁厚度偏薄，而使成孔孔径相对加大，混凝土浇筑量相对增加。
项目部立即要求施工队伍改用膨润土调浆，保证泥浆的比重和泥浆的粘度符合设计要求。并要求施工队伍在后续钻孔灌注桩施工过程中，从泥浆制备到整个钻孔期间对泥浆的比重和泥浆粘度进行检测，并要求质检员及时见证。还应该根据岩层情况合理地进行调整，这样才可有效降低充盈系数。
3、根据岩层调整钻进速度
虽然说旋挖钻机可由机械自身电脑控制进行钻机桅杆与机身水平和垂直调整。但是施工过程中仍然看到钻机在摆动，经询问机械操作手发现他觉得这里为杂填土和淤泥土质，忽略偶尔的卵石等夹块，从冲孔到进入岩层夹层前基本上都是采用三档钻进，以保证钻进速度。可是不按照规范控制钻进速度，钻进速度太快，很可能导致孔径偏大，从而增大了充盈系数，浪费了混凝土。项目部立即要求施工队伍整改，在钻孔过程中，钻头起落速度要均匀，不要出现起落过猛或骤然提速的现象，根据地勘资料载明岩层分布情况按规范调整钻进速度，尤其是在遇到突然阻力时，更要查明情况，小心应付。
4、护筒埋设
根据施工方案，测量人员放桩位中心点，一般采用钢筋头或者小木棍作为标记，挖机开孔，人工挖土，埋设钢护筒，护筒内径一边各多出设计桩径10cm，长度至少1.2m，由于该项目杂填土较厚，采用1.8m护筒埋，护筒高出原地面20cm左右，护筒埋设完成必须进行复核方可开始钻进施工。实际上该施工队伍本工程使用的护筒直径是1000mm的，是上个工地用于800mm桩基的护筒，本工程基本都是700mm的桩，这样无形中使得“试桩”桩顶孔径变大了100mm，从而使得充盈系数变大，浪费了混凝土。项目部及时对施工队伍提出了更换护筒的要求，保证后续施工的桩基不出现此问题。
5、桩顶标高及超灌长度控制
为了保证有效桩长，去除桩顶浮浆的影响，俗称“松散头”，一般灌注桩设计及施工规范中均要求超灌一定长度。根据本工程桩基桩径及桩长，超灌长度为1500mm。经检查发现第一根桩超灌长度达到了2000mm，也就是说因为这一点导致浪费了0.19m3混凝土。按该项目1700根桩计算，累积达326m3 ，约10万元。灌注混凝土时现场施工人员是采用测绳探测混凝土高度的，也会导致误差。项目部要求浇筑混凝土时，现场人员提前制作“捞斗”（捞斗：用钢筋焊接连接，端部做成镂空的斗，用来打捞桩基灌注过程中顶面的混凝土，判断混凝土灌注高度），随时检查浇筑高程，以便及时了解浇灌顶标高情况，从而控制超灌长度。
混凝土灌注速度及导管拆除长度
由于水下混凝土灌注坍落度一般在18cm-22cm，混凝土的初凝和终凝时间都有规定，一般为初凝3个小时多，终凝5个小时左右，由于其他外部因素及施工過程中的其他干扰因素，浇灌过程会有所影响，不能连续进行，一旦间隔时间太长，或超过正常的初凝时间规定，甚至接近终凝时间，混凝土的可塑性变低，影响成孔质量外还会减少混凝土方量。因此要控制浇筑间隔时间，保证浇筑过程顺畅、及时。另外导管拆除在施工过程中管理起来往往有一定的难度，由于施工人员的主观意识，往往会偷懒，一次性拆除好几节导管，超过规范要求的导管埋深不超过6m的规定。这样会增加拔管对混凝土终凝的影响，因此浇灌过程中要保证卷扬机定期将导管进行上下拔出和插入，避免长时间不动导致混凝土终凝，导致质量问题及充盈系数判断误差。
结束语
冲击成孔灌注桩必须严格按照施工规范、规程的要求和工程实际情况编制切实可行的施工组织设计，要精心组织施工，着重控制好现场施工顺序和施工工艺，使冲击成孔灌注桩充盈系数降到合理范围，以达到提高工程效益与经济效益的目的。
参考文献
[1]王建武.冲孔桩施工影响充盈系数的因素分析与对策[J].企业导报，2010.
[2]邱小平.冲孔桩施工影响充盈系数的因素分析与对策[J].中小企业管理与科技(上旬刊)，2010.
[3]黄奕芹.某工程冲孔灌注桩充盈系数偏高原因分析及对策[J].广东土木与建筑，2011.
[4]郝艳霞，金志刚.灌柱桩的造孔与浇筑[J].黑龙江水利科技，2005.
[5]钻孔灌注桩施工规程DG/TJ 08-202-2007 发布单位： 上海市建设和交通委员会
[6]建筑地基基础工程施工质量验收规范GB 50202-2002
[7]浙江省建筑工程预算定额2010版
关键词：冲击成孔；灌注桩；充盈系数
中图分类号： U443.15+4 文献标识码： A 文章编号
一、充盈系数概述及作用
随着城市化进程的快速发展，大量的棚户改造，农房改造项目启动，以及商品房开发建设的进行，土地利用率的提高，房屋建筑普遍出现高层以及超高层，以及对抗震要求的提高，因此建筑形式尤其是对地基分部工程提出更加严格的要求，钻孔灌注桩作为一种基础形式以其适应性强、成本适中、结构型式合理、承载力高等特点，目前正被广泛采用。
充盈系数一般用于地下工程的钻孔灌注桩浇灌混凝土，也可用于人工挖孔桩。灌桩的混凝土充盈系数是指一根桩实际灌注的混凝土方量与按桩管外径计算的桩身体积之比。在实际施工过程中成孔有偏差大于设计尺寸部分，以及由于土壤不密实，就会发生实际灌入量大于理论计算量。所以对灌注桩充盈系数的合理控制，以降低混凝土浪费的方量是最为重要和直接取得经济效益的手段之一。
充盈系数是判定成桩质量的一个依据，若充盈系数小于1，则说明实际灌入混凝土量小于理论计算量，说明桩身质量存在一定的缺陷。充盈系数还是结算的依据，若实际施工中，充盈系数大于定额充盈系数，一般来说允许调整。具体怎么调整，参见各地有关定额规定。浙江省建筑工程预算定额2010版充盈系数为1.32。
二、冲击成孔灌注桩施工工艺
1、冲孔桩桩位放样
依据桩位平面设计图纸要求，建立平面坐标系，计算每根桩中心坐标，用全站仪定位，并报监理有关人员对桩位进行复核，验收合格后方可使用。在埋设钢护筒前，四周打好木桩校正桩心，埋设钢护筒后，在复核桩上拉十字线，核对钢护筒中心及桩锤中心，并经技术人员(施工员)及监理确认后，才开始冲桩施工。在整个冲孔桩施工过程中，用复核桩检验桩锤中心，在施工中要保护好复核桩。
2、埋设钢护筒
在桩机就位之前埋设钢护筒，护筒根据桩径大小用采用8～10mm厚钢板加工制作，高度为1.2～1.5m，护筒直径比桩径大200mm，护筒中心与运输费中心偏差不大于50mm，护筒倾斜度的偏差不大于1％，在护筒四周均匀地回填泥砂并分层压实到地面，护筒槽同应比地面高100mm左右。埋好护筒后，在地面挖一条由护筒口通往泥浆池的浅沟，作为泥浆通道。
3、冲孔施工
其一精确对中。用绳子穿过桩机顶部滑轮，绳子下端挂一重锤，移动桩机，使重锤与桩孔中心在同一直线上，控制其偏差小大于20mm。其二冲孔施工。一是开孔时低锤密击，反复冲击造壁，保证护筒稳定；二是泥浆泵循环泥浆系统，保证泥浆供给使孔内浆液面稳定；三是冲孔至基岩时应低锤密击，以免偏斜；四是准确控制松绳长度，避免打空锤。
4、初步清孔
在孔深达到设计深度后，采用泥浆循环法立即清孔，泵送泥浆池的泥浆到孔底，把沉碴带上来，夹碴的泥浆流向泥浆池，中间采用人工碴捞，泥浆流回泥浆池，反复循环。
5、钢筋笼的下放
钢筋笼采用塔吊辅助吊放，采用两点起吊法吊起一截钢筋笼，注意保持骨架垂直且小变形，对准孔口缓慢下放。如钢筋笼只有一截，可直接下放至孔底，如钢筋笼有两截或以上，当下放至最后一个加强箍位置时，穿进铁管，铁管支承于机架上，钢筋笼挂于铁管上，再吊起另一截钢筋笼，对齐上一截钢筋笼，先焊接对称位置上的两根钢筋，再焊接其他所有接头，所有焊缝要求饱满，焊渣清除干净。经有关人员验收后可继续下放，直至全长钢筋笼接好放完，测量钢筋笼顶标高，反算笼底标高，验算钢筋笼是否到底。
6、下放导管及再清孔
放完钢筋笼后，立即下放导管继续清孔，导管一般采用0250mm刚性导管。导管使用前应试拼装、试压，检查胶垫是否完好，有无老化现象，导管每节标准长度3m，同时还各有1～2m长的导管。为防止导管提升时挂住钢筋笼，在导管法兰处焊接了三角形小钢板，小钢板垂直于法兰。
7、灌注水下混凝土
灌注水下混凝上时，导管离岩层底而不应高于50cm(一般为30～50cm)，这样可以利用混凝上的下滑重力将清孔时留在底部的渣挤出来，使灌注的混凝土更好地与岩层结合。
三、影响充盈系数的因素分析及对策
以瓯海区牛山C38地块安置房工程为例，进行充盈系数影响分析：
钻头直径选取
钻头直径大小直接影响成孔的孔径，在规范允许的范围内选取最小的钻头，避免成孔孔径超过设计桩径，是控制充盈系数的一个重要因素。在实际操作中施工人员应对钻头直径进行合理的选取，避免成孔直径大于理论桩径造成了混凝土的浪费。当然在施打的过程中钻头磨损过大的，也要进行适当的修补，避免成孔小于设计要求。
2、泥浆护壁厚度控制
刚开始由于钻机钻孔还不能自行产生泥浆，泥浆的制作是用优质泥就行调浆，经检测泥浆池中的泥浆比重为1.08，规范规定的入空泥浆比重可为1.1～1.3，而泥浆比重小有可能导致塌孔，不利于孔壁安全。泥浆池中的泥浆粘度为15s，也不在规范要求的一般地层入孔泥浆粘度为16～22s内。这说明泥浆的稠度偏稀使泥浆护壁厚度偏薄，而使成孔孔径相对加大，混凝土浇筑量相对增加。
项目部立即要求施工队伍改用膨润土调浆，保证泥浆的比重和泥浆的粘度符合设计要求。并要求施工队伍在后续钻孔灌注桩施工过程中，从泥浆制备到整个钻孔期间对泥浆的比重和泥浆粘度进行检测，并要求质检员及时见证。还应该根据岩层情况合理地进行调整，这样才可有效降低充盈系数。
3、根据岩层调整钻进速度
虽然说旋挖钻机可由机械自身电脑控制进行钻机桅杆与机身水平和垂直调整。但是施工过程中仍然看到钻机在摆动，经询问机械操作手发现他觉得这里为杂填土和淤泥土质，忽略偶尔的卵石等夹块，从冲孔到进入岩层夹层前基本上都是采用三档钻进，以保证钻进速度。可是不按照规范控制钻进速度，钻进速度太快，很可能导致孔径偏大，从而增大了充盈系数，浪费了混凝土。项目部立即要求施工队伍整改，在钻孔过程中，钻头起落速度要均匀，不要出现起落过猛或骤然提速的现象，根据地勘资料载明岩层分布情况按规范调整钻进速度，尤其是在遇到突然阻力时，更要查明情况，小心应付。
4、护筒埋设
根据施工方案，测量人员放桩位中心点，一般采用钢筋头或者小木棍作为标记，挖机开孔，人工挖土，埋设钢护筒，护筒内径一边各多出设计桩径10cm，长度至少1.2m，由于该项目杂填土较厚，采用1.8m护筒埋，护筒高出原地面20cm左右，护筒埋设完成必须进行复核方可开始钻进施工。实际上该施工队伍本工程使用的护筒直径是1000mm的，是上个工地用于800mm桩基的护筒，本工程基本都是700mm的桩，这样无形中使得“试桩”桩顶孔径变大了100mm，从而使得充盈系数变大，浪费了混凝土。项目部及时对施工队伍提出了更换护筒的要求，保证后续施工的桩基不出现此问题。
5、桩顶标高及超灌长度控制
为了保证有效桩长，去除桩顶浮浆的影响，俗称“松散头”，一般灌注桩设计及施工规范中均要求超灌一定长度。根据本工程桩基桩径及桩长，超灌长度为1500mm。经检查发现第一根桩超灌长度达到了2000mm，也就是说因为这一点导致浪费了0.19m3混凝土。按该项目1700根桩计算，累积达326m3 ，约10万元。灌注混凝土时现场施工人员是采用测绳探测混凝土高度的，也会导致误差。项目部要求浇筑混凝土时，现场人员提前制作“捞斗”（捞斗：用钢筋焊接连接，端部做成镂空的斗，用来打捞桩基灌注过程中顶面的混凝土，判断混凝土灌注高度），随时检查浇筑高程，以便及时了解浇灌顶标高情况，从而控制超灌长度。
混凝土灌注速度及导管拆除长度
由于水下混凝土灌注坍落度一般在18cm-22cm，混凝土的初凝和终凝时间都有规定，一般为初凝3个小时多，终凝5个小时左右，由于其他外部因素及施工過程中的其他干扰因素，浇灌过程会有所影响，不能连续进行，一旦间隔时间太长，或超过正常的初凝时间规定，甚至接近终凝时间，混凝土的可塑性变低，影响成孔质量外还会减少混凝土方量。因此要控制浇筑间隔时间，保证浇筑过程顺畅、及时。另外导管拆除在施工过程中管理起来往往有一定的难度，由于施工人员的主观意识，往往会偷懒，一次性拆除好几节导管，超过规范要求的导管埋深不超过6m的规定。这样会增加拔管对混凝土终凝的影响，因此浇灌过程中要保证卷扬机定期将导管进行上下拔出和插入，避免长时间不动导致混凝土终凝，导致质量问题及充盈系数判断误差。
结束语
冲击成孔灌注桩必须严格按照施工规范、规程的要求和工程实际情况编制切实可行的施工组织设计，要精心组织施工，着重控制好现场施工顺序和施工工艺，使冲击成孔灌注桩充盈系数降到合理范围，以达到提高工程效益与经济效益的目的。
参考文献
[1]王建武.冲孔桩施工影响充盈系数的因素分析与对策[J].企业导报，2010.
[2]邱小平.冲孔桩施工影响充盈系数的因素分析与对策[J].中小企业管理与科技(上旬刊)，2010.
[3]黄奕芹.某工程冲孔灌注桩充盈系数偏高原因分析及对策[J].广东土木与建筑，2011.
[4]郝艳霞，金志刚.灌柱桩的造孔与浇筑[J].黑龙江水利科技，2005.
[5]钻孔灌注桩施工规程DG/TJ 08-202-2007 发布单位： 上海市建设和交通委员会
[6]建筑地基基础工程施工质量验收规范GB 50202-2002
[7]浙江省建筑工程预算定额2010版