论文部分内容阅读
摘要：随着现代桩基工程施工技术的逐渐提升，冲孔灌注桩技术得到广泛的应用，尤其在复杂地质中应用具备一定的优势，本文从具体实例出发，首先分析了冲孔灌注桩成孔工艺的的优缺点，继而分析在复杂地质之中的技术要点以及相关注意的施工问题。
关键词：复杂地质；冲孔工艺；技术
中图分类号：TG316文献标识码： A
引言
冲孔灌注桩是常见的一种桩基形式，其具有施工设备简单、适用各种地层、穿透能力强、承载力高等特点，因此在高层建筑的基础工程中经常应用。冲孔灌注桩施工工艺并不复杂，但影响因素多，施工质量往往不易保证，不仅影响工程的质量和进度，还会造成巨大的经济损失。本人结合工程实例与施工中的一些心得体会，就如何做好冲孔灌注桩施工过程中的质量控制进行探讨。
1、工程实例
温州滨江广场三期项目地处江滨西路南侧，翠微山麓西延伸部位，拟建项目属于商业写字楼，塔楼19层，裙楼4层，地下室2层，建筑面积4.2万平方米。该场地地处浙东南沿海淤积平原，地基土上部主要为滨海相淤积软土，采用天然地基浅基础方案难以满足设计要求，设计采用桩基础方案，并强调采用冲孔工艺成孔。
2、冲孔灌注桩成孔工艺的优缺点分析
2.1、冲孔关注桩成孔工艺优点分析
桩锤自身质量大，冲击力量足，对复杂地质特别是孤石、强风化岩、卵碎石层等埋深不一，且厚度相差悬殊的地质有着较好的效果。施工工艺简单，原始。移机速度快，桩机工作平台不需要校正精平，吊锤方向定位满足测量坐标要求就可以。桩身毛刺多，桩周摩擦力大，特别对深孔桩，承载力贡献大。对中风化乃至微风化基岩冲击成孔时间相对较短。
2.2、冲孔灌注桩成空工艺缺点分析
相对钻孔桩造价高，人工费用大，从预算造价定额上就可体现出来。砼用量大，充盈系数大，不稳定影响因数多。
终孔时冲击造成的持力层破坏大，持力层整体性遭到破坏，尤其对于桩长较短以端承为主的影响较大。冲锤仅受制于钢丝绳，自由度大，对孔壁的撞击明显，塌孔现象普遍，根据测算其充盈系数达到1.3左右。冲击至终孔时卡锤问题普遍存在，尤其是进中风化深度要求高的。卡锤时，机器摩擦片发热，噪音大，有打滑情况。甚至有时索性就拉不上来，锤子脱落打捞成本高，折腾时间长，有时需要在水下埋植微量炸药才可以脱离险境，更有甚者，冲锤无论如何打捞都不能成功。钢丝绳来回紧张松弛，疲劳明显，磨损大，且工作环境恶劣，部分沉浸在泥浆中，周期寿命短，成本高。统治桩冲击造成的振动大，特别是城市周边房屋建筑密集的地区或基础条件不好的浅基础建筑，更是破坏性的，容易引起索赔和周边群众的不满。另外震动冲击波对新成桩有破坏影响作用，需要跳打。冲击锤自身磨损大，要经常性的提锤焊爪，护钢套，且采用高强耐磨材料钢。桩机电机耗电大，反复刹车、倒转等动作频繁，且滚轴惯性大，电力损耗大。工艺原始，自动化程度不高，需要人工密切配合，操作工体力消耗大。水下提升和自由下落，水的阻力和激荡，形成冲击波，对护壁的冲刷形成不利，助长了塌孔的危险。逢陡峭的基岩，冲锤容易偏位，这时需要重新填孔再冲击，造成资源浪费，有个别桩持续5天才完成一根。
取样鉴定和岩样分析困难，岩样颗粒较细，难以取到大量的样品，而且还需要提锤停机，等待时间长，且岩样夹杂着其他杂质，往往导致界面误判。
冲击工艺对不同地层的反应不敏感，需要借助丰富的打桩经验才可以，因此常常导致界面的判断滞后，这时冲锤实际已经进入该层有一定的厚度了，因此也就导致双方对造价计量的争议。
3、复杂地质冲孔工艺技术分析
3.1、放样定位
对桩孔的位置的测定，一般采用全站仪来确定，同时在埋设十字型的交叉线测定平面的位置，利用水准仪来确定所成桩基的高程，通过上述的方法确定桩的位置后，还需要检查所确定的目标位置点是否存在移动或者是下沉的现象。
3.2、护筒埋设
埋设护筒前要估算表面土层的厚度，本工程原始地表层是近10年来新回填的山渣，其孔隙大，透水性好，需要4米以上的长护筒压埋下去，将透水层隔离在护筒之外，否则泥浆无法留置于孔内。
3.3、冲击成孔
开孔时要掌握低冲程、稠泥浆、缓进尺及反复冲砸的原则，形成较坚固的泥浆护壁，开孔2米内，起锤高度不宜大于1米，当孔位已稳定时，再适当提高冲锤落距，以获得较快的进尺。遇到坚硬岩层时，冲锤高度要适当控制，不宜高锤猛击，以免冲锤受损。冲击表面不平整的岩层时，应先投入夹杂块石的粘土，使孔底表面略平，然后低锤快击成一紧密平台后，再进行正常冲击。施工过程中对孔内泥浆应经常进行试验并及时修正，在提锤或因故停钻时，应保持孔内的水位和泥浆的相对密度及粘度符合要求，防止塌孔。严格观察岩层的变化，岩层变化处均应捞取渣样，判明岩层并记入记录表中，施工作业应连续进行，不宜中途停顿，如因故需暂停时，不得将冲锤停放在孔底超过12小时，以免卡锤。终孔前需对桩基的孔深、孔径及进入持力层的深度进行检测，符合设计图纸及施工规范要求后方可终孔。
3.4、换浆清孔
孔底沉渣未能有效清除将会严重影响冲孔灌注桩桩基的承载力，因此施工过程中加强孔底沉渣的清除与控制，是保证桩基承载力的关键措施之一。孔底沉渣清除的方法目前有抽浆、换浆、掏渣和泵吸等几种，本工程根据设计图纸、现场施工机具及地质情况决定采用正循环换浆清孔法，在冲孔深度达到设计要求后，桩机停止冲击，立即进行首次换浆清孔，将比重为1.05－1.1不含杂质的新浆注入孔中，把孔内悬浮较多沉渣的泥浆置换出孔外，具体清孔时间按实际情况控制，孔口返浆比重控制在1.1左右(手触泥浆无明显的颗粒感觉)，另外孔底沉渣量测定以小于5cm为控制标准。第一次清孔达到要求后，由于要下放钢筋笼及导管，孔底又会产生一些新的沉渣，因此待钢筋笼及导管安放就绪后，必须利用导管进行二次清孔，直至沉渣厚度≤5cm，同时也可以采取手提测绳的办法判断是否有粘滞感。清孔完毕混凝土灌注前孔底500mm以内的泥浆应达到以下技术性能要求：孔底沉渣厚度≤50mm，泥浆比重≤1.25，含砂率≤8%，粘度≤28s。
3.5、后注浆技术
由于冲孔灌注桩的施工工艺特点，深孔孔底沉渣不易清除，会影响桩端承載力的发挥，同时在成孔中为避免塌孔必须采用泥浆护壁，泥浆护壁所形成的泥皮也会影响桩侧摩阻力的发挥；因此采用桩底和桩侧后注浆技术，其主要目的是减轻或消除孔底沉渣和桩侧泥浆护壁对单桩极限承载力的影响，提高单桩承载力。
4、灌注混凝土时常遇见的施工问题
在整个施工的过程中，经常出现常见的施工问题，而这主要体现在以下几个方面
4.1、隔水栓卡在导管内
隔水栓被卡在灌注的导管内，主要的原因首先可能是隔水栓在进行翻转或者是脚垫过大而造成；其次可能是导管出现变形或者是本身不直而被卡住，这个问题可以用长杆对其冲捣，或拆下来查看。
4.2、导管内进泥浆
在导管内出现泥浆，一般的情况下是因为导管在连接处的地方其密封性不好，或者是初灌混凝土在灌注的时候其量不足而未能将导管口封住，解决该问题的办法是先测算方量，做到心中有数，将已经灌注的清除，进行重新灌注。
4.3、断桩和堵管
造成断桩的问题，首先是因为混凝土面的整体的测量不准确导致在施工中导管的提升的高度过高，以致于出现泥浆进入的问题；其次是因为孔的底部自身的沉渣太多后者是上面出现坍塌的情况，在外力的冲击下进入到桩内；最后是因为导管自身的密封性出现问题，从而灌入泥浆。而预防断桩主要通过量测孔中砼面高度来控制导管的埋深，确保导管埋深不宜太小。
4.4、导管堵塞
导管堵塞是经常发生的问题，首先可能是因为其内壁有混凝土出现凝结的现象导致；其次是本身其质量问题导致；最后是导管出现漏浆导致。而一般堵管是通过控制砼和易性及经常性量测孔中砼面的高度来控制导管埋深，避免导管埋深过大。
5、机械钻（冲）孔灌注桩施工病害防治及治理
钻（冲）孔灌注桩具有穿透能力强，单桩承载力高，施工震动噪音小，为非挤土桩，入基岩成孔难度较大，施工控制条件较难把握，桩身质量和承载力不易保证，孔底清渣难度大，施工中泥浆易造成污染，不利文明施工，施工周期长，单桩承载力受施工因素等影响较大等缺点，应采取切实可行的措施，保证桩基质量，如：
5.1、工程成孔深度较大，穿越的土层主要为软土和砂层，孔壁稳定性较差，易产生流土、塌孔等，应对不同地层选择合适的施工工艺参数，提高成孔效率。
5.2、本工程要采用优质泥浆护壁钻进，如桩孔浸泡时间过长，会引起孔壁软化使护壁失效塌孔，并影响桩侧摩阻力的正常发挥，因此成孔时间要控制在一定时间之内；并注意泥浆排放对周边环境的污染。
5.3、灌注桩孔底清渣难度较大，建议采用泵吸反循环工艺清渣，并采用两次清渣方案，即在成孔后及下钢筋笼、浇灌混凝土前进行两次清渣。沉渣厚度应采用多点测定，对于以中风化基岩作为持力层时，沉渣厚度应控制在50mm内。
5.4、施工中应经常校正桩孔垂直度，成孔后要用检孔器自上而下检查成孔质量及桩孔倾斜率。
5.5、浇注混凝土前应控制孔底泥浆比重、含砂率、粘度等指标，灌注混凝土时应控制灌注率，保证导管足够的埋管深度，不能太快拆卸导管，以免造成缩颈、蜂窝、孔洞、离析、夹泥等事故。
6、结语
冲孔灌注桩在工程上有很多的优势，其单桩承载力高，受场地和地层条件影响较小等特点，但是由于在整个施工环节中，其环节多，并且大部分的施工都是在水下进行，从而导致其隐蔽性非常的强，施工泥浆污染较严重且孔底沉渣不易清除干净，桩身质量较难控制，给工程的施工带来很多的干扰以及制约的因素，甚至可能导致桩的承载力下降的问题，从而引发大的事故。因此，为保证冲孔灌注桩施工质量，在施工中，必须严格按照相关的标准、操作规程进行施工，对施工中的每个环节，都必须做好充足的施工准备，严把质量和安全关，从而取得较好的经济效益。
参考文獻
[1]王家全，朱存金，李磊.岩溶地区冲孔灌注桩质量检测和缺陷处理[J].工业建筑，2012，12:146-150.
[2]黄志河.冲孔灌注桩的施工现场作业质量控制[D].华侨大学，2011.
[3]陈森韬.冲孔灌注桩施工过程中的质量控制[J].现代物业(上旬刊)，2011，07:272-273.
[4]高永璐.冲孔灌注桩施工工艺及质量控制[J].丹东海工，2011，00:15-19.
关键词：复杂地质；冲孔工艺；技术
中图分类号：TG316文献标识码： A
引言
冲孔灌注桩是常见的一种桩基形式，其具有施工设备简单、适用各种地层、穿透能力强、承载力高等特点，因此在高层建筑的基础工程中经常应用。冲孔灌注桩施工工艺并不复杂，但影响因素多，施工质量往往不易保证，不仅影响工程的质量和进度，还会造成巨大的经济损失。本人结合工程实例与施工中的一些心得体会，就如何做好冲孔灌注桩施工过程中的质量控制进行探讨。
1、工程实例
温州滨江广场三期项目地处江滨西路南侧，翠微山麓西延伸部位，拟建项目属于商业写字楼，塔楼19层，裙楼4层，地下室2层，建筑面积4.2万平方米。该场地地处浙东南沿海淤积平原，地基土上部主要为滨海相淤积软土，采用天然地基浅基础方案难以满足设计要求，设计采用桩基础方案，并强调采用冲孔工艺成孔。
2、冲孔灌注桩成孔工艺的优缺点分析
2.1、冲孔关注桩成孔工艺优点分析
桩锤自身质量大，冲击力量足，对复杂地质特别是孤石、强风化岩、卵碎石层等埋深不一，且厚度相差悬殊的地质有着较好的效果。施工工艺简单，原始。移机速度快，桩机工作平台不需要校正精平，吊锤方向定位满足测量坐标要求就可以。桩身毛刺多，桩周摩擦力大，特别对深孔桩，承载力贡献大。对中风化乃至微风化基岩冲击成孔时间相对较短。
2.2、冲孔灌注桩成空工艺缺点分析
相对钻孔桩造价高，人工费用大，从预算造价定额上就可体现出来。砼用量大，充盈系数大，不稳定影响因数多。
终孔时冲击造成的持力层破坏大，持力层整体性遭到破坏，尤其对于桩长较短以端承为主的影响较大。冲锤仅受制于钢丝绳，自由度大，对孔壁的撞击明显，塌孔现象普遍，根据测算其充盈系数达到1.3左右。冲击至终孔时卡锤问题普遍存在，尤其是进中风化深度要求高的。卡锤时，机器摩擦片发热，噪音大，有打滑情况。甚至有时索性就拉不上来，锤子脱落打捞成本高，折腾时间长，有时需要在水下埋植微量炸药才可以脱离险境，更有甚者，冲锤无论如何打捞都不能成功。钢丝绳来回紧张松弛，疲劳明显，磨损大，且工作环境恶劣，部分沉浸在泥浆中，周期寿命短，成本高。统治桩冲击造成的振动大，特别是城市周边房屋建筑密集的地区或基础条件不好的浅基础建筑，更是破坏性的，容易引起索赔和周边群众的不满。另外震动冲击波对新成桩有破坏影响作用，需要跳打。冲击锤自身磨损大，要经常性的提锤焊爪，护钢套，且采用高强耐磨材料钢。桩机电机耗电大，反复刹车、倒转等动作频繁，且滚轴惯性大，电力损耗大。工艺原始，自动化程度不高，需要人工密切配合，操作工体力消耗大。水下提升和自由下落，水的阻力和激荡，形成冲击波，对护壁的冲刷形成不利，助长了塌孔的危险。逢陡峭的基岩，冲锤容易偏位，这时需要重新填孔再冲击，造成资源浪费，有个别桩持续5天才完成一根。
取样鉴定和岩样分析困难，岩样颗粒较细，难以取到大量的样品，而且还需要提锤停机，等待时间长，且岩样夹杂着其他杂质，往往导致界面误判。
冲击工艺对不同地层的反应不敏感，需要借助丰富的打桩经验才可以，因此常常导致界面的判断滞后，这时冲锤实际已经进入该层有一定的厚度了，因此也就导致双方对造价计量的争议。
3、复杂地质冲孔工艺技术分析
3.1、放样定位
对桩孔的位置的测定，一般采用全站仪来确定，同时在埋设十字型的交叉线测定平面的位置，利用水准仪来确定所成桩基的高程，通过上述的方法确定桩的位置后，还需要检查所确定的目标位置点是否存在移动或者是下沉的现象。
3.2、护筒埋设
埋设护筒前要估算表面土层的厚度，本工程原始地表层是近10年来新回填的山渣，其孔隙大，透水性好，需要4米以上的长护筒压埋下去，将透水层隔离在护筒之外，否则泥浆无法留置于孔内。
3.3、冲击成孔
开孔时要掌握低冲程、稠泥浆、缓进尺及反复冲砸的原则，形成较坚固的泥浆护壁，开孔2米内，起锤高度不宜大于1米，当孔位已稳定时，再适当提高冲锤落距，以获得较快的进尺。遇到坚硬岩层时，冲锤高度要适当控制，不宜高锤猛击，以免冲锤受损。冲击表面不平整的岩层时，应先投入夹杂块石的粘土，使孔底表面略平，然后低锤快击成一紧密平台后，再进行正常冲击。施工过程中对孔内泥浆应经常进行试验并及时修正，在提锤或因故停钻时，应保持孔内的水位和泥浆的相对密度及粘度符合要求，防止塌孔。严格观察岩层的变化，岩层变化处均应捞取渣样，判明岩层并记入记录表中，施工作业应连续进行，不宜中途停顿，如因故需暂停时，不得将冲锤停放在孔底超过12小时，以免卡锤。终孔前需对桩基的孔深、孔径及进入持力层的深度进行检测，符合设计图纸及施工规范要求后方可终孔。
3.4、换浆清孔
孔底沉渣未能有效清除将会严重影响冲孔灌注桩桩基的承载力，因此施工过程中加强孔底沉渣的清除与控制，是保证桩基承载力的关键措施之一。孔底沉渣清除的方法目前有抽浆、换浆、掏渣和泵吸等几种，本工程根据设计图纸、现场施工机具及地质情况决定采用正循环换浆清孔法，在冲孔深度达到设计要求后，桩机停止冲击，立即进行首次换浆清孔，将比重为1.05－1.1不含杂质的新浆注入孔中，把孔内悬浮较多沉渣的泥浆置换出孔外，具体清孔时间按实际情况控制，孔口返浆比重控制在1.1左右(手触泥浆无明显的颗粒感觉)，另外孔底沉渣量测定以小于5cm为控制标准。第一次清孔达到要求后，由于要下放钢筋笼及导管，孔底又会产生一些新的沉渣，因此待钢筋笼及导管安放就绪后，必须利用导管进行二次清孔，直至沉渣厚度≤5cm，同时也可以采取手提测绳的办法判断是否有粘滞感。清孔完毕混凝土灌注前孔底500mm以内的泥浆应达到以下技术性能要求：孔底沉渣厚度≤50mm，泥浆比重≤1.25，含砂率≤8%，粘度≤28s。
3.5、后注浆技术
由于冲孔灌注桩的施工工艺特点，深孔孔底沉渣不易清除，会影响桩端承載力的发挥，同时在成孔中为避免塌孔必须采用泥浆护壁，泥浆护壁所形成的泥皮也会影响桩侧摩阻力的发挥；因此采用桩底和桩侧后注浆技术，其主要目的是减轻或消除孔底沉渣和桩侧泥浆护壁对单桩极限承载力的影响，提高单桩承载力。
4、灌注混凝土时常遇见的施工问题
在整个施工的过程中，经常出现常见的施工问题，而这主要体现在以下几个方面
4.1、隔水栓卡在导管内
隔水栓被卡在灌注的导管内，主要的原因首先可能是隔水栓在进行翻转或者是脚垫过大而造成；其次可能是导管出现变形或者是本身不直而被卡住，这个问题可以用长杆对其冲捣，或拆下来查看。
4.2、导管内进泥浆
在导管内出现泥浆，一般的情况下是因为导管在连接处的地方其密封性不好，或者是初灌混凝土在灌注的时候其量不足而未能将导管口封住，解决该问题的办法是先测算方量，做到心中有数，将已经灌注的清除，进行重新灌注。
4.3、断桩和堵管
造成断桩的问题，首先是因为混凝土面的整体的测量不准确导致在施工中导管的提升的高度过高，以致于出现泥浆进入的问题；其次是因为孔的底部自身的沉渣太多后者是上面出现坍塌的情况，在外力的冲击下进入到桩内；最后是因为导管自身的密封性出现问题，从而灌入泥浆。而预防断桩主要通过量测孔中砼面高度来控制导管的埋深，确保导管埋深不宜太小。
4.4、导管堵塞
导管堵塞是经常发生的问题，首先可能是因为其内壁有混凝土出现凝结的现象导致；其次是本身其质量问题导致；最后是导管出现漏浆导致。而一般堵管是通过控制砼和易性及经常性量测孔中砼面的高度来控制导管埋深，避免导管埋深过大。
5、机械钻（冲）孔灌注桩施工病害防治及治理
钻（冲）孔灌注桩具有穿透能力强，单桩承载力高，施工震动噪音小，为非挤土桩，入基岩成孔难度较大，施工控制条件较难把握，桩身质量和承载力不易保证，孔底清渣难度大，施工中泥浆易造成污染，不利文明施工，施工周期长，单桩承载力受施工因素等影响较大等缺点，应采取切实可行的措施，保证桩基质量，如：
5.1、工程成孔深度较大，穿越的土层主要为软土和砂层，孔壁稳定性较差，易产生流土、塌孔等，应对不同地层选择合适的施工工艺参数，提高成孔效率。
5.2、本工程要采用优质泥浆护壁钻进，如桩孔浸泡时间过长，会引起孔壁软化使护壁失效塌孔，并影响桩侧摩阻力的正常发挥，因此成孔时间要控制在一定时间之内；并注意泥浆排放对周边环境的污染。
5.3、灌注桩孔底清渣难度较大，建议采用泵吸反循环工艺清渣，并采用两次清渣方案，即在成孔后及下钢筋笼、浇灌混凝土前进行两次清渣。沉渣厚度应采用多点测定，对于以中风化基岩作为持力层时，沉渣厚度应控制在50mm内。
5.4、施工中应经常校正桩孔垂直度，成孔后要用检孔器自上而下检查成孔质量及桩孔倾斜率。
5.5、浇注混凝土前应控制孔底泥浆比重、含砂率、粘度等指标，灌注混凝土时应控制灌注率，保证导管足够的埋管深度，不能太快拆卸导管，以免造成缩颈、蜂窝、孔洞、离析、夹泥等事故。
6、结语
冲孔灌注桩在工程上有很多的优势，其单桩承载力高，受场地和地层条件影响较小等特点，但是由于在整个施工环节中，其环节多，并且大部分的施工都是在水下进行，从而导致其隐蔽性非常的强，施工泥浆污染较严重且孔底沉渣不易清除干净，桩身质量较难控制，给工程的施工带来很多的干扰以及制约的因素，甚至可能导致桩的承载力下降的问题，从而引发大的事故。因此，为保证冲孔灌注桩施工质量，在施工中，必须严格按照相关的标准、操作规程进行施工，对施工中的每个环节，都必须做好充足的施工准备，严把质量和安全关，从而取得较好的经济效益。
参考文獻
[1]王家全，朱存金，李磊.岩溶地区冲孔灌注桩质量检测和缺陷处理[J].工业建筑，2012，12:146-150.
[2]黄志河.冲孔灌注桩的施工现场作业质量控制[D].华侨大学，2011.
[3]陈森韬.冲孔灌注桩施工过程中的质量控制[J].现代物业(上旬刊)，2011，07:272-273.
[4]高永璐.冲孔灌注桩施工工艺及质量控制[J].丹东海工，2011，00:15-19.