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摘要:冲孔灌注桩具有穿透能力强、施工设备简单等优点，因此，该技术被广泛应用于桩基施工当中。但是冲孔灌注桩施工技术要求高，且环节较多，稍不注意就容易影响施工的质量。本文就冲孔灌注桩施工质量控制进行分析，重点介绍了成孔、成桩过程的控制措施，为类似工程提供施工指导。
关键词:冲孔灌注桩；成孔；成桩；施工控制；清孔
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
冲孔灌注桩是一种常用的深基础形式，具有承载力高、穿透能力强、适应性强等优点，适用于地基上层土质差而下层土质较好、对不均匀沉降敏感的建筑物和构筑物。随着我国城市化进程的发展，冲孔灌注桩逐渐被广泛应用于高层建筑、桥梁工程当中。但是冲孔灌注桩施工环节较多，如果不谨慎控制好质量，容易产生断桩、桩身夹泥、缩孔、塌孔、冲孔偏斜、卡锤、埋锤等质量事故，因此，对冲孔灌注桩施工技术的要求较高，在施工过程中应重视施工的各个环节，严格控制好施工質量。
1 成孔过程控制
成孔是混凝土灌注桩施工的一个重要工序，其质量如控制不好，则可能会产生塌孔、缩径、桩孔偏斜及桩端达不到设计持力层要求等问题，甚至直接影响桩身质量和造成桩体承载力下降。因此，在成孔施工技术和施工质量控制方面应着重做好以下几项工作。
1.1 采取隔孔施工工艺
冲孔混凝土灌注桩和打入桩不同，打入桩是将周围土体挤开，桩身具有很高的强度，土体对桩产生被动土压力。冲孔混凝土灌注桩则是先成孔，然后在孔内成桩，周围土体移向桩身土体对桩产生动压力。尤其是在成桩初始，桩身混凝土的强度很低，且混凝土灌注桩的成孔是依靠泥浆来平衡的，故采取较适应的桩距，以防止坍孔和缩径现象。对于群桩冲孔桩施工，更应注意隔桩施工或桩位对称施工。以避免桩体混凝土强度未达到设计要求而遭到损害及相邻两根孔桩同时冲孔作业施工，防止冲锤冲击岩层时所产生的振动力和孔壁土体侧压力过大而引起塌孔或缩孔。
1.2 确保桩身成孔垂直精度
成孔垂直精度是灌注桩顺利施工的一个重要条件，否则钢筋笼和导管将无法沉放。为了保证成孔垂直精度满足设计要求，应采取扩大打桩机支承面积使桩机稳固，经常校核冲机平板支架及冲绳的垂直度等措施，并在成孔后下放钢筋前作井径、井斜超声波测试。如条件不允许时，通常可凭施工经验判断孔桩垂直度：可用两把钢卷尺相互交叉垂直量出冲绳位置读数，之后反复提锤、放锤，观察冲绳离尺读数是否变化，如无变化则桩孔垂直，反之需进行“洗孔”或处理。
1.3 确保桩位、桩顶标高和成孔深度
在护筒定位后及时复核护筒的位置，严格控制护筒中心与桩位中心线偏差≯50mm，并认真检查回填土是否密实，以防钻孔过程中发生漏浆现象。在施工过程中，自然地坪的标高会发生一些变化，为准确控制钻孔深度，在冲机安放就位后及时复核底梁的水平长度和冲绳的总长度并作好记录，以便在成孔后校验成孔深度。虽然冲绳到达的深度反映了大致地成孔深度，但如清孔时泥浆比重控制不当，或在提冲锤时碰撞了孔壁，就可能会发生坍孔、沉渣过厚等现象，这将给第二次清孔带来很大的困难，有的甚至通过第二次清孔也无法清除坍落的沉渣。因此，在提出冲锤后用测绳复核成孔深度，如测绳的测量深度小，就要重新下冲锤复冲并清孔。同时还要考虑施工过程中常有的测绳遇水后缩水的问题，因其最大收缩率达1.2％，为提高测绳的测量精度，使用前要预湿后重新标定，并在使用过程中经常复核。
为有效防止塌孔、缩径及桩孔偏斜等现象，除了复核冲绳长度之外，还应注意检查冲绳是否过度磨损而出现断丝现象，同时根据不同土层情况对比地质资料，随时调整冲程高度和冲孔速度，并描绘出进尺成孔时间曲线。在土层、砾岩层或泥岩层中，最快冲孔进尺速度为0.30～0.40m/h左右，当进入弱风化岩层时，进尺速度将明显下降，一般为0.20～0.30m/h左右，相差较大。冲锤自重、冲程大小、清孔工艺和泥浆比重都将直接影响进尺速度。根据地质情况选用冲锤和确定冲程后，条件允许时可将泥浆比重控制在1.20～1.30之间，并采用反循环工艺清孔，以提高冲孔进尺速度。施工过程中要经常复核检查冲锤直径和锤牙是否损坏或脱落。
1.4 钢筋笼制作质量和吊放
钢筋笼制作前，首先检查钢材的质保资料，确认合格后再按设计和施工规范要求检验钢筋的直径、长度、规格、数量和制作质量。在检验过程中还要特别注意钢筋笼吊环长度能否使钢筋准确地吊放到设计标高上，以确保钢筋的埋入标高满足设计要求。在钢筋笼吊放过程中，应逐节验收钢筋笼的连接(施焊)质量，对质量不符合规范要求的焊缝、焊口则要进行补焊。同时，要注意钢筋笼能否顺利下放，沉放时不能碰撞孔壁；当吊放受阻时，不能加压强行下放，因为这将会造成坍孔、钢筋笼变形等现象，应停止吊放并寻找原因，如因钢筋笼未垂直吊放而造成的，需提出后重新垂直吊放；如果是成孔偏斜而造成的，则须进行复冲“洗孔”纠偏，并在重新验收成孔质量后再吊放钢筋笼。钢筋笼接长时要加快焊接时间，尽可能缩短沉放时间。
1.5 灌注水下混凝土前泥浆的制备和第二次清孔
清孔的主要目的是清除孔底沉渣，而孔底沉渣则是影响灌注桩承载能力的主要因素之一。清孔则是利用泥浆流动时所具有的动能冲击桩孔底部的沉渣，使沉渣中的岩粒、砂粒等处于悬浮状态，再利用泥浆胶体的粘结力使悬浮着的沉渣随着泥浆的循环流动被带出桩孔，最终将桩孔内的沉渣清干净，这就是泥浆的排渣和清孔作用。从泥浆在混凝土钻孔桩施工中的护壁和清孔作用可以看出，泥浆的制备和清孔是确保冲孔成桩工程质量的关键环节。因此，施工规范中清孔后灌注混凝土前泥浆的控制指标是：相对密度为1.03～1.10；黏度测定为17～20Pa/s；含砂率＜2％；胶体率＞98％等。在冲孔灌注桩施工过程中必须严格控制泥浆的各项指标，不能就地取材，要专门选用高塑性粘土或膨润土，泥浆必须根据施工机械、工艺要求及穿越土层情况进行配合比设计。
如遇地质不稳定，易塌孔漏浆的灌注桩成孔至设计标高，进行第一次清孔，直到孔口返浆比重持续＜1.15～1.25，测得孔底沉渣厚度＜50mm，即抓紧吊放钢筋笼和沉放混凝土导管。沉放导管时，应检查导管连接是否牢固和密实，以防止漏气漏浆而影响灌注。由于孔内原土泥浆在吊放钢筋笼和沉放导管时使处于悬浮状态的沉渣再次沉到桩孔底部，最终不能被混凝土冲击反起而成为永久性沉渣，从而影响桩基工程的质量。因此，必须在混凝土灌注前利用导管进行第二次清孔。当孔口返浆比重及沉渣厚度均符合规范要求后，应立即进行水下混凝土的灌注工作。下完钢筋笼后，下导管，然后继续清孔(二清)，此时泥浆比重应维持在1.25左右，以便于清掉孔底沉渣，待孔底沉渣清理完毕后灌注混凝土前应进行换浆处理，将泥浆比重控制在1.15左右，基本满足灌注条件。二清时泥浆比重不能过小，否则不利于沉渣的清除。泥浆比重过小，孔内悬浮泥渣会因自重过大而沉到孔底，不能随循环的泥浆排出孔外。再则，灌注一根45m深的水下桩需要7～10h，在此期间泥浆比重过小，会因孔内沉淀大量泥渣至混凝土面，而无法使成桩后桩顶混凝土强度和钢筋笼保护层厚度达到预期要求。
2 成桩施工控制
(1)为确保成桩质量，要严格检查验收进场原材料的质保书(水泥出厂合格证、化验报告、砂石化验报告)，如发现实样与质保书不符，应立即取样进行复查，对于不合格的材料(如水泥、砂、石、水质)，严禁用于混凝土灌注桩。
(2)水下混凝土主要是采用导管灌注，混凝土的离析现象仍然存在，但良好的配合比可减少离析程度，因此，现场的配合比要随水泥品种、砂、石料规格及含水率的变化进行调整。为使每根桩的配合比都能准确无误，在混凝土搅拌前应复核配合比并校验计量的准确性，严格计量和测试管理，并及时填入原始记录和制作试件。
(3)为防止发生断桩、夹泥、堵管等现象，在混凝土灌注时应加强对混凝土搅拌时间和混凝土坍落度的控制。因为混凝土搅拌时间不足会直接影响混凝土的强度，混凝土坍落度采用18～20cm，并随时了解混凝土面的标高和导管的埋入深度。导管在混凝土中的埋置深度一般宜保持在2～6m，宜≯5m和≮1m，严禁把导管底端提出混凝土面。当灌注至距桩顶标高8～10m时，应及时将坍落度调小至12～16cm，以提高桩身上部混凝土的抗压强度。在施工过程中，要控制好灌注工艺和操作，抽动导管使混凝土面上升的力度要适中，保证有序的拔管和连续灌注，升降的幅度不能过大，如大幅度抽拔导管则容易造成混凝土体冲刷孔壁，导致孔壁下坠或坍落，桩体夹泥，这种现象在砂层或卵石层中尤为突出。在灌注过程中，必须每灌注2～3m左右测一次混凝土面上升的高度，并查对所灌入混凝土数量跟桩体上升高度是否吻合，确定每段桩体的充盈系数，桩身混凝土的充盈系数必须＞1。如遇有溶洞或岩缝泥槽地质段落时，更应加强对混凝土面上升高度和灌入混凝土数量的核对，每灌注1～2m测量一次。经实践测得，冲孔灌注桩的充盈系数在1.1～1.25之间为正常范围。充盈系数过小不能保证桩体截面尺寸，过大又不经济。成孔过程中合理控制孔径是控制充盈系数的关键。灌注浇桩过程也要认真进行记录，这对日后发现有问题的桩或评价桩的质量有很大作用。
3 结语
随着建筑工艺的发展，桩基施工的新工艺、新技术不断涌现，冲孔灌注桩仍以其设备简单、成本低、施工安全、适用面广等优点受到建筑界的青睐。但冲孔灌注桩施工工序较多、技术要求较高，其成孔、成桩质量有可能受到多种因素的干扰和制约。因此，施工中务必不可掉以轻心，应在工程施工过程中进行全方面的质量控制。只有这样才能保质、保量地完成冲孔灌注桩的施工。
参考文献
[1] 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年第07期
[2] 李碧泉.浅析冲孔灌注桩施工工艺及质量控制[J].广东科技,2011年14期
关键词:冲孔灌注桩；成孔；成桩；施工控制；清孔
中图分类号：TU74 文献标识码：A 文章编号：
冲孔灌注桩是一种常用的深基础形式，具有承载力高、穿透能力强、适应性强等优点，适用于地基上层土质差而下层土质较好、对不均匀沉降敏感的建筑物和构筑物。随着我国城市化进程的发展，冲孔灌注桩逐渐被广泛应用于高层建筑、桥梁工程当中。但是冲孔灌注桩施工环节较多，如果不谨慎控制好质量，容易产生断桩、桩身夹泥、缩孔、塌孔、冲孔偏斜、卡锤、埋锤等质量事故，因此，对冲孔灌注桩施工技术的要求较高，在施工过程中应重视施工的各个环节，严格控制好施工質量。
1 成孔过程控制
成孔是混凝土灌注桩施工的一个重要工序，其质量如控制不好，则可能会产生塌孔、缩径、桩孔偏斜及桩端达不到设计持力层要求等问题，甚至直接影响桩身质量和造成桩体承载力下降。因此，在成孔施工技术和施工质量控制方面应着重做好以下几项工作。
1.1 采取隔孔施工工艺
冲孔混凝土灌注桩和打入桩不同，打入桩是将周围土体挤开，桩身具有很高的强度，土体对桩产生被动土压力。冲孔混凝土灌注桩则是先成孔，然后在孔内成桩，周围土体移向桩身土体对桩产生动压力。尤其是在成桩初始，桩身混凝土的强度很低，且混凝土灌注桩的成孔是依靠泥浆来平衡的，故采取较适应的桩距，以防止坍孔和缩径现象。对于群桩冲孔桩施工，更应注意隔桩施工或桩位对称施工。以避免桩体混凝土强度未达到设计要求而遭到损害及相邻两根孔桩同时冲孔作业施工，防止冲锤冲击岩层时所产生的振动力和孔壁土体侧压力过大而引起塌孔或缩孔。
1.2 确保桩身成孔垂直精度
成孔垂直精度是灌注桩顺利施工的一个重要条件，否则钢筋笼和导管将无法沉放。为了保证成孔垂直精度满足设计要求，应采取扩大打桩机支承面积使桩机稳固，经常校核冲机平板支架及冲绳的垂直度等措施，并在成孔后下放钢筋前作井径、井斜超声波测试。如条件不允许时，通常可凭施工经验判断孔桩垂直度：可用两把钢卷尺相互交叉垂直量出冲绳位置读数，之后反复提锤、放锤，观察冲绳离尺读数是否变化，如无变化则桩孔垂直，反之需进行“洗孔”或处理。
1.3 确保桩位、桩顶标高和成孔深度
在护筒定位后及时复核护筒的位置，严格控制护筒中心与桩位中心线偏差≯50mm，并认真检查回填土是否密实，以防钻孔过程中发生漏浆现象。在施工过程中，自然地坪的标高会发生一些变化，为准确控制钻孔深度，在冲机安放就位后及时复核底梁的水平长度和冲绳的总长度并作好记录，以便在成孔后校验成孔深度。虽然冲绳到达的深度反映了大致地成孔深度，但如清孔时泥浆比重控制不当，或在提冲锤时碰撞了孔壁，就可能会发生坍孔、沉渣过厚等现象，这将给第二次清孔带来很大的困难，有的甚至通过第二次清孔也无法清除坍落的沉渣。因此，在提出冲锤后用测绳复核成孔深度，如测绳的测量深度小，就要重新下冲锤复冲并清孔。同时还要考虑施工过程中常有的测绳遇水后缩水的问题，因其最大收缩率达1.2％，为提高测绳的测量精度，使用前要预湿后重新标定，并在使用过程中经常复核。
为有效防止塌孔、缩径及桩孔偏斜等现象，除了复核冲绳长度之外，还应注意检查冲绳是否过度磨损而出现断丝现象，同时根据不同土层情况对比地质资料，随时调整冲程高度和冲孔速度，并描绘出进尺成孔时间曲线。在土层、砾岩层或泥岩层中，最快冲孔进尺速度为0.30～0.40m/h左右，当进入弱风化岩层时，进尺速度将明显下降，一般为0.20～0.30m/h左右，相差较大。冲锤自重、冲程大小、清孔工艺和泥浆比重都将直接影响进尺速度。根据地质情况选用冲锤和确定冲程后，条件允许时可将泥浆比重控制在1.20～1.30之间，并采用反循环工艺清孔，以提高冲孔进尺速度。施工过程中要经常复核检查冲锤直径和锤牙是否损坏或脱落。
1.4 钢筋笼制作质量和吊放
钢筋笼制作前，首先检查钢材的质保资料，确认合格后再按设计和施工规范要求检验钢筋的直径、长度、规格、数量和制作质量。在检验过程中还要特别注意钢筋笼吊环长度能否使钢筋准确地吊放到设计标高上，以确保钢筋的埋入标高满足设计要求。在钢筋笼吊放过程中，应逐节验收钢筋笼的连接(施焊)质量，对质量不符合规范要求的焊缝、焊口则要进行补焊。同时，要注意钢筋笼能否顺利下放，沉放时不能碰撞孔壁；当吊放受阻时，不能加压强行下放，因为这将会造成坍孔、钢筋笼变形等现象，应停止吊放并寻找原因，如因钢筋笼未垂直吊放而造成的，需提出后重新垂直吊放；如果是成孔偏斜而造成的，则须进行复冲“洗孔”纠偏，并在重新验收成孔质量后再吊放钢筋笼。钢筋笼接长时要加快焊接时间，尽可能缩短沉放时间。
1.5 灌注水下混凝土前泥浆的制备和第二次清孔
清孔的主要目的是清除孔底沉渣，而孔底沉渣则是影响灌注桩承载能力的主要因素之一。清孔则是利用泥浆流动时所具有的动能冲击桩孔底部的沉渣，使沉渣中的岩粒、砂粒等处于悬浮状态，再利用泥浆胶体的粘结力使悬浮着的沉渣随着泥浆的循环流动被带出桩孔，最终将桩孔内的沉渣清干净，这就是泥浆的排渣和清孔作用。从泥浆在混凝土钻孔桩施工中的护壁和清孔作用可以看出，泥浆的制备和清孔是确保冲孔成桩工程质量的关键环节。因此，施工规范中清孔后灌注混凝土前泥浆的控制指标是：相对密度为1.03～1.10；黏度测定为17～20Pa/s；含砂率＜2％；胶体率＞98％等。在冲孔灌注桩施工过程中必须严格控制泥浆的各项指标，不能就地取材，要专门选用高塑性粘土或膨润土，泥浆必须根据施工机械、工艺要求及穿越土层情况进行配合比设计。
如遇地质不稳定，易塌孔漏浆的灌注桩成孔至设计标高，进行第一次清孔，直到孔口返浆比重持续＜1.15～1.25，测得孔底沉渣厚度＜50mm，即抓紧吊放钢筋笼和沉放混凝土导管。沉放导管时，应检查导管连接是否牢固和密实，以防止漏气漏浆而影响灌注。由于孔内原土泥浆在吊放钢筋笼和沉放导管时使处于悬浮状态的沉渣再次沉到桩孔底部，最终不能被混凝土冲击反起而成为永久性沉渣，从而影响桩基工程的质量。因此，必须在混凝土灌注前利用导管进行第二次清孔。当孔口返浆比重及沉渣厚度均符合规范要求后，应立即进行水下混凝土的灌注工作。下完钢筋笼后，下导管，然后继续清孔(二清)，此时泥浆比重应维持在1.25左右，以便于清掉孔底沉渣，待孔底沉渣清理完毕后灌注混凝土前应进行换浆处理，将泥浆比重控制在1.15左右，基本满足灌注条件。二清时泥浆比重不能过小，否则不利于沉渣的清除。泥浆比重过小，孔内悬浮泥渣会因自重过大而沉到孔底，不能随循环的泥浆排出孔外。再则，灌注一根45m深的水下桩需要7～10h，在此期间泥浆比重过小，会因孔内沉淀大量泥渣至混凝土面，而无法使成桩后桩顶混凝土强度和钢筋笼保护层厚度达到预期要求。
2 成桩施工控制
(1)为确保成桩质量，要严格检查验收进场原材料的质保书(水泥出厂合格证、化验报告、砂石化验报告)，如发现实样与质保书不符，应立即取样进行复查，对于不合格的材料(如水泥、砂、石、水质)，严禁用于混凝土灌注桩。
(2)水下混凝土主要是采用导管灌注，混凝土的离析现象仍然存在，但良好的配合比可减少离析程度，因此，现场的配合比要随水泥品种、砂、石料规格及含水率的变化进行调整。为使每根桩的配合比都能准确无误，在混凝土搅拌前应复核配合比并校验计量的准确性，严格计量和测试管理，并及时填入原始记录和制作试件。
(3)为防止发生断桩、夹泥、堵管等现象，在混凝土灌注时应加强对混凝土搅拌时间和混凝土坍落度的控制。因为混凝土搅拌时间不足会直接影响混凝土的强度，混凝土坍落度采用18～20cm，并随时了解混凝土面的标高和导管的埋入深度。导管在混凝土中的埋置深度一般宜保持在2～6m，宜≯5m和≮1m，严禁把导管底端提出混凝土面。当灌注至距桩顶标高8～10m时，应及时将坍落度调小至12～16cm，以提高桩身上部混凝土的抗压强度。在施工过程中，要控制好灌注工艺和操作，抽动导管使混凝土面上升的力度要适中，保证有序的拔管和连续灌注，升降的幅度不能过大，如大幅度抽拔导管则容易造成混凝土体冲刷孔壁，导致孔壁下坠或坍落，桩体夹泥，这种现象在砂层或卵石层中尤为突出。在灌注过程中，必须每灌注2～3m左右测一次混凝土面上升的高度，并查对所灌入混凝土数量跟桩体上升高度是否吻合，确定每段桩体的充盈系数，桩身混凝土的充盈系数必须＞1。如遇有溶洞或岩缝泥槽地质段落时，更应加强对混凝土面上升高度和灌入混凝土数量的核对，每灌注1～2m测量一次。经实践测得，冲孔灌注桩的充盈系数在1.1～1.25之间为正常范围。充盈系数过小不能保证桩体截面尺寸，过大又不经济。成孔过程中合理控制孔径是控制充盈系数的关键。灌注浇桩过程也要认真进行记录，这对日后发现有问题的桩或评价桩的质量有很大作用。
3 结语
随着建筑工艺的发展，桩基施工的新工艺、新技术不断涌现，冲孔灌注桩仍以其设备简单、成本低、施工安全、适用面广等优点受到建筑界的青睐。但冲孔灌注桩施工工序较多、技术要求较高，其成孔、成桩质量有可能受到多种因素的干扰和制约。因此，施工中务必不可掉以轻心，应在工程施工过程中进行全方面的质量控制。只有这样才能保质、保量地完成冲孔灌注桩的施工。
参考文献
[1] 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年第07期
[2] 李碧泉.浅析冲孔灌注桩施工工艺及质量控制[J].广东科技,2011年14期