冲孔灌注桩施工工艺及质量控制

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摘要：由于冲孔灌注桩是一种在施工过程中桩孔和桩身均不可见的桩基形式，无疑给确保灌注桩的施工质量增大了一定难度，这就要求我们工程一线人员必须要对冲孔桩的施工工艺有深入的理解，严格控制各道施工工序，严把质量关，以科学的态度、严格按照规范制定落实好实施细则，务必保证施工质量。

关键字：冲孔灌注桩，质量控制，施工工序，质量问题；预防及处理

1、施工方法

采用大型工程冲击式桩锤，直接在桩位上冲击成孔，采用泥浆护壁，待孔深达到设计要求后进行清孔，放入钢筋笼，然后在桩孔内利用刚性导管灌注水下混凝土成桩。这是一种现场工业化的基础工程施工方法，其操作要求严格，稍有疏忽，桩身容易发生缩颈和断裂现象

2、施工工序与工序质量控制

2.1、测量以及护筒埋设

按设计提供的坐标数据，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，并做好标记；放样后重新复核检查一次，做到放样准确，精度满足要求。孔位测量定位后，采用人工挖埋法，进行人工挖孔，然后安装钢护筒、测量定位，在钢护筒与孔壁之间空隙回填粘土压实，钢护筒顶高出周围地面30cm，钢护筒偏位不大于2cm，垂直度误差小于0.5%。

2.2、冲孔桩机就位

冲孔桩机就位时，应仔细调平机台及稳固桩机桩机，确保在施工过程中不发生倾斜、移动。为准确控制冲孔深度，应事先对工人进行技术交底，以方便施工人员及时进行观测和记录。

2.3、冲孔

冲孔桩机就位后，应对机底进行调平并固定，然后开机冲孔，为保证桩身的垂直度，防止施工过程中桩机产生不均匀沉降。

2.4、清孔

采用二次清孔法，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，施工使用优质泥浆护壁，以保证施工安全和质量。施工时在桩位附近开挖泥浆池或根据现场条件用砖砌筑泥浆沉淀池、循环池及泥浆槽，采用三级沉淀，考虑各桩共用，每个泥浆池保证总容量在100m3以上，成孔后多余的泥浆用泥浆车及时外运至容许排放地点，以防止污染环境。

2.5、制作和吊放钢筋笼

钢筋笼统一在现场加工，50t履带吊下放安装。钢筋笼采用加强筋（间距2m）成型法，加强筋点焊在主筋内侧，制作时校正好加劲筋与主筋的垂直度，然后焊接牢固，布好螺旋筋并点焊于纵向主筋上。在钢筋笼外侧同一横截面上沿圆周方向均匀分布4个以上混凝土垫块或者定位钢筋“耳朵”也可，以确保钢筋保护层的厚度。焊接加工要确保主筋在同一搭接区断面内接头不大于50%；主筋接长采用焊接。接头长度、质量须满足规范要求。钢筋笼根据需要每隔2m在内箍内侧点焊设置 “米”字型内撑，以防止钢筋笼存放、转运、吊装时变形。

安装时采用扁担起吊，同时使用吊车主副钩先将钢筋笼水平吊起，离开地面后再一边起主钩、一边松副钩，在空中将整节钢筋笼吊至竖直，以防止骨架变形，严禁单钩吊住钢筋笼一头在地上拖曳升高来吊直钢筋笼；钢筋笼竖直后，检查其竖直度，进入孔口时扶正缓慢下放，严禁摆动碰撞孔壁。钢筋笼边下放边拆除内撑。钢筋笼下到设计标高后，定位于孔中心，保证“正、直、中”。若桩基础需设置检测用检测管，则检测管同时固定在钢筋笼上随桩体下放，其上下两端必须采取措施，以免漏进泥浆。钢筋笼下放完成后，马上下放导管进行二次清孔，并做好灌注水下砼的准备。

2.6、灌注混凝土

灌注混凝土主要有三个特别需要引起重视的阶段：

（1）开始浇注阶段

第一批混凝土进入导管后能否在隔水的条件下顺利到达孔底并使导管底部埋入混凝土一定深度是保证水下混凝土浇注质量的重要环节。

球形活塞由橡胶制成（内部中空，直径比导管内径小15～20mm），浇注前用尼绒绳把球形活塞悬挂在漏斗下的导管中，并埋入导管内1～2m。

当活塞以上的导管及漏斗充满混凝土后，剪断球塞尼绒绳使活塞与混凝土同时沿着导管浇注到灌注桩底部，球形活塞在泥浆浮力的作用下浮到顶部，可重复使用。

为使活塞能翻出导管口，导管距孔底的距离控制在30～50cm，待活塞被挤出导管后，再把导管下降至孔底10～20cm，使导管有更多部分埋入首批浇注的混凝土中。

（2）中间浇注阶段

在浇注过程中，要保证混凝土全部通过导管注入。导管的埋入深度一般为2～4m，导管过长时，必须安排拆管。准确控制导管埋入混凝土深度，对混凝土浇注质量影响很大。正常浇注时，导管内混凝土面约在水深的0.4～0.6倍处处于内外压平衡状态，混凝土面过低或过高，都要调整导管的埋入深度。所以在导管浇注混凝土的过程中要用水砣勤打水，计算导管底的埋深。当埋深达到一定高度时要拆除若干节导管，保证导管底埋深在正常范围内。

（3）终浇阶段

混凝土终浇标高为设计高程以上1.0m，待混凝土达到一定强度后，凿除表面软弱层。检查桩头混凝土的质量，若存在浮浆或混凝土中夹有泥浆，对不符合要求的部分进行人工或机械凿除。

（4）、保证混凝土浇灌质量注意事项：

①混凝土应连续进行浇筑，间歇时间不得超过混凝土的初凝时间。

②在混凝土浇灌过程中，要随时用水砣测量混凝土面实际标高（至少三处，取平均值），计算导管底埋深。

③混凝土浇筑到距顶部3m时，应适当放慢浇灌速度，以减少混凝土排出泥浆的阻力，保证浇灌顺利进行。

④当混凝土浇到孔顶层时，由于孔内压力减小，混凝土与泥浆混杂。混凝土浇筑的标高应比设计标高高1.0m，以保证混凝土质量。

2.7、移机及场地清理

混凝土浇注完毕后，及时将现场内泥浆清运至场外，将桩机移至下一桩位，继续进行下一个桩孔施工。冲孔及混凝土灌注过程中所产生的泥浆应排放在施工场地的泥浆沉淀池内，并及时用泥浆车运走以保持场地的清洁。

3、常见的质量问题预防及处理

（1） 孔壁坍塌：指成孔过程中孔壁上土层不同程度的塌落。

产生原因：冲孔桩施工现场地质环境中带有较厚砂层、淤泥层、卵石层等夹层部位，由于砂层、淤泥层和卵石层整体性较差，当施工至夹层时桩孔位置被掏空，遇到冲孔桩施工的外力作用，造成夹层部位孔壁失稳而向桩孔内塌落。

防治措施：选用胶体率较高的粘土造浆，同时增大泥浆比重，塌孔比较严重的地方可向桩孔内加粘土块夹小石片，反复冲击造壁。在孔壁坍塌段投入石子粘土，并调整泥浆比重和液面高度，填入混合料后低锤密击，造成坚固孔壁后再正常冲击，若以上方法仍没有效果时，应征求设计人员同意采取其他措施。

（2） 偏孔：成孔过程中出现孔位偏移或孔身倾斜垂直度不满足规范的情况。

产生原因：桩孔位置有较大的探头石，或桩机施工现场地质岩石走向的坡度很大，桩孔内出现一边软一边硬的地质情况，使钻头或冲击锤挤向软的一边而引起斜孔。在粉细沙或石泥软土层中成孔，冲进过快，都会引起轻微的塌孔，使孔径增大，此时孔壁对钻头或冲击锤的约束减少，如不及时控制好冲孔速度，很容易使冲击锤或钻头因摆动偏向一方，导致偏孔。

防治措施：发生斜孔后，将桩架重新调整平稳、垂直、牢固，斜孔不严重的可用低锤密实冲矫正。若斜孔较严重的可向桩孔内回填细石和粘土块，然后低锤密冲，反复矫正。如遇基岩倾斜，可投入毛石于孔底处，再低锤密冲。

（3） 缩颈：孔径小于设计孔径

产生原因：常出现于塑性膨胀土中，冲孔过程中，地层在应力释放过程中缓慢发生变形，引起孔径变小。

防治措施：采用优质泥浆，降低失水量。成孔时，应加大泵浆量，加快成孔速度，在成孔一段时间内，孔壁形成泥皮，则孔壁不会渗水，不会引起膨胀。或在导正器外侧焊接一定数量的合金刀片，在冲进过程中起到扫孔作用。如出现缩颈，采用上下反复扫孔的方法，以扩大孔径。冲孔完成，经检查无缩颈现象后应立即进行清孔及安装钢筋笼，并快速浇灌混凝土，尽量减少孔径变形。

（4） 钢筋笼上浮或下沉：指钢筋笼的位置高于或低于设计位置的现象，上浮较大时，降低了桩体水平剪切能力；下沉过多，则会给施工带来诸多不便。

起因分析：钢筋笼放置初始位置过高或者过低；混凝土流动性过小，导管在混凝土中埋置深度过大（6m以上），钢筋笼被混凝土顶托上浮；导管掩埋过长，提升时易摇晃，难以对准笼中心，发生挂笼现象；导管提升过猛，混凝土下沉太快，瞬时反冲力造成钢筋笼上浮；钢筋笼制作质量不佳或吊装不当、变形，抑或桩孔倾斜钢筋笼随之变形，增加了混凝土上升阻力。

预防和处理：浇注过程中管理人员全程跟踪，一旦发生上浮，及时采取措施。一般都可以设法停止其上浮趋势，如在吊筋位置加套管等方法顶住钢筋笼等，不过总体思路上应该是首先查明具体原因，减小灌注混凝土的冲击力，小心谨慎的勤提勤拆导管 ，尽量转动提升导管，以达到密实混凝土的目的，待混凝土进入钢筋笼底2～3米后才可放心按正常情况浇注混凝土。

（5） 断桩：桩身混凝土带有软弱夹层。

产生原因：造成这一质量问题的常见原因是在水下混凝土浇灌过程中，导管的提升控制不当，致使导管下端提离了混凝土面，然后不做任何处理又插回混凝土中继续施工或出现导管堵塞后无法疏通，需要将导管提出桩孔疏通，致使混凝土灌注工作中断，而继续施工时对前后的衔接问题处理不当，造成前阶段混凝土面的泥浆等杂质不能完全排出而遗留在衔接面上。

防治措施：开始灌注混凝土之前，务必对下料导管进行密封情况检查，确保导管密封能满足施工要求；在灌注混凝土的施工中，要确保混凝土浇注的连续性，若有时间间隔，在10分钟内应上下活动下料导管2～3次；在灌注混凝土过程应该严格做好灌注记录，观测混凝土面的标高，确保下料导管始终埋入混凝土内一定深度。

（6） 导管堵塞：灌注过程中，混凝土在导管中不能下落，影响灌注工作的顺利进行。

产生原因：灌注时间过长，上部混凝土已经接近初凝，形成硬壳，随着时间增长，泥浆残渣将不断沉淀，从而加厚了积聚在混凝土表面的沉淀物，造成混凝土灌注极为困难，造成堵管。

防治措施：尽可能提高混凝土浇注速度，开始浇混凝土时尽量积累大量混凝土，产生较大的冲击力，克服泥浆阻力。快速连续浇注混凝土，使混凝土和泥浆一直保持流动状态，可防止导管堵塞。导管使用后要及时冲洗，保证导管内壁干净光滑，如发生堵管，在导管上部可用钢筋疏通，在下部应提取导管上下振击。

4、结束语

冲孔灌注桩是一项工序环节较多，工艺比较复杂，技术要求较高，工作量较大，并需在一个较短时间内快速完成灌注混凝土的隐蔽工程。由于影响冲孔灌注桩施工质量的因素很多，对其施工过程的每一环节都必须严格要求。对各种影响因素都必须要有详细的考虑，如地质因素、冲孔工艺、护壁、钢筋笼的上浮，混凝土的配置、灌注等。若稍有不慎或措施不严，就会在灌注中发生质量事故，造成病桩或断桩等重大质量事故，危及工程整体质量。这就要求了我们在平时的施工管理过程中必须以系统工程的观点，推行全面的质量管理，明确工序质量标准，建立严格的施工管理和工序质量检查制度，以工序过程控制来保证成桩质量。