冲孔灌注桩施工工艺

冲孔灌注桩在厦门西客站工程中的应用

厦门西站房项目部孙大朋

摘要厦门西站房基础采用灌注桩基础，在施工过程中既要穿过土层又要穿过部分风化岩层，局部区域有的还要穿过孤石，地质条件比较复杂，施工难度大，各种类型的桩机在本工程中都有应用。本文主要介绍冲击成孔灌注桩的施工工艺、施工中常见问题及处理方法。关键词冲孔灌注桩；泥浆比重；质量控制1 工程概况厦门西客站位于厦门市集美区后溪镇岩内村，本工程桩基础主要包括站房、刚架桥和雨棚三部分。站房部分共计952根桩，桩径主要以900mm为主，个别1000mm，工程桩桩长按进入微分化1d；刚架桥部分共计268根桩，桩径设计为1250mm和1500mm，持力层为弱风化，要求进入弱风化2000mm以上；雨棚部分共计224根桩，设计桩径700mm,由于静载实验与设计存在偏差，此部分桩拟改为预应力管桩。根据工程地址勘察资料，场地地层由上往下依次为：素填土层、耕植土、粉质粘土、粗砂、粉质粘土、残积砂质粘性土、全风化花岗岩、砂砾状强风化花岗岩、微风化花岗岩。

2 桩基施工机械选择由于工程桩局部需要穿过孤石，进入微分化花岗岩层1d，在这种具有孤石和岩层的特殊地质条件下，其它类型的钻机在遇到这种地质时根本无法钻进，经过前期桩机的选用和对比，最终我们选用了冲击钻机来进行施工。这种钻机可以把爆破后炸碎的孤石进一步击碎成一粒粒10mm左右的碎石，并随泥浆浮出孔外，还可以穿过岩层，故在本工程中我们选择冲击钻机来进行施工。

3 冲击成孔灌注桩施工工艺3.1 施工准备

首先利用推土机进行场地平整，利用挖掘机把部分场地挖至设计要求标高，设备进场后进行安装调试并根据现场施工条件确定打桩顺序。

3.2挖泥浆池

泥浆池应挖在桩位附近没有工程桩的区域内，由项目管理人员统一安排开挖，以免给桩机移位造成麻烦。一桩必须挖两池：循环池和沉淀池，泥浆池周围用钢管做防护。

3.3 测量放样

根据设计坐标点做好测量控制网，按平面放线定位，根据图纸放出桩的桩位，然后在设计桩位处撒白灰并打一有明显标志的小木桩，要求桩基础轴线控制在20mm以内，并且在打桩过程中要经常复核，避免因土质挤压发生位移而造成桩位的不准确。由于本工程施工场面比较大，在施工过程中很容易造成土质挤压而影响桩位的准确性，故在本工程中开钻前对每根桩都要进行复核。

3.4 埋设钢护筒

在设计桩位处采用人工挖孔埋设钢护筒，护筒设置位置应正确、稳定，与孔壁之间应用粘土填实。其埋设深度粘土层不应小于1m，砂质或杂填土层不应小于 1.5m,钢护筒内径应比钻孔直径约大40cm。钢护筒用以提高孔内水位，隔离地表水、保护孔口地面、固定桩孔位置和钻头导向作用等。桩中心定位采用在护筒外侧四个方向设四个点，采用拉线方式定位，以便随时校核。

3.5 钻机就位

护筒埋设结束后将钻机就位，钻机摆放平稳，钻机底座用钢管支垫，钻机摆放就位后对机具及机座稳固性进行全面检查，用水平尺检查钻机摆放是否水平，吊线检查钻机摆放是否正确。

3.6 冲孔

施工中必须严格按照操作要求进行冲孔，开钻前必须对好中线，本工程采用卷扬机悬吊冲击钻头式冲击钻机，钻头形式有十字钻头或三翼钻头，本工程选用的钻头为十字钻头。冲孔过程中每1～2m检查一次成孔的垂直度情况，在进入岩面后每进尺100mm～500mm应清孔取样一次，直到微分化岩面。进入微风化岩面后及时取渣样报项目技术人员及监理确认。在冲孔的过程中泥浆具有浮悬钻渣、冷却钻头、润滑钻具，增大静水压力，并在孔壁形成泥皮隔断孔内外

渗流，防止坍孔的作用。调制的钻孔泥浆及经过循环净化的泥浆，应根据钻孔方法和地层情况来确定泥浆稠度，泥浆稠度应视地层变化或操作要求机动掌握，泥浆太稀，排渣能力小，护壁效果差，泥浆太稠会削弱钻头冲击功能，降低钻进速度。本工程在进入强风化、中风化、微风化时采用制备泥浆，同时加大泥浆比重。由于风化层含砂率较高，在泥浆循环时采取滤砂措施：一方面采用两个泥浆池，另一方面采用在排浆沟上设过滤网或采用滤砂筒。各类不同土层冲程和泥浆比重选用值如表1所示。表 1 不同土层冲程和泥浆比重选用值土层类别冲程（m）泥浆比重护筒及以下3m范围内0.9～ 1.1 1.1～ 1.3 粘土1～ 2 清水砂土1～ 3 1.3～ 1.5 砂卵石1～ 3 1.3～ 1.5 风化岩1～ 4 1.2～ 1.4 坍孔回填后重新钻孔 1 1.3～ 1.5 施工中应经常测定泥浆比重，并定期测定粘度、含砂率和胶体率，其指标控制标准为：粘度为18～22s，含砂率为4%～8%，胶体率不小于95%。在钻孔灌注桩的施工中，无论对于成孔质量还是对桩的承载力的发挥，泥浆质量都是重要因素。因此在施工中必须按规范要求严格控制泥浆的质量。由于本工程为端承摩擦桩，要求进入微风化1d，故在进入微风化岩面时还需要再向下钻进1d到孔底标高即终孔。待终孔验收合格后方可进入下一道工序。

3.7 第一次清孔

第一次清孔采用正循环，在清孔过程中应注意控制泥浆的各项指标。

3.8 下钢筋笼及导管

钢筋笼按设计及规范要求制作，并均匀设置吊环和保护层厚度控制件，同时在钢筋笼顶端根据桩顶设计标高与护筒标高差值焊接挂钩。要求钢筋平直、无局部弯折、表面洁净、无油渍、焊接长度满足规范要求等。钢筋笼制作完成后，用吊车吊放钢筋笼，在起吊过程中应避免钢筋笼变形，达到设计深度后调整好钢筋笼位置，将挂钩挂在护筒上。钢筋笼吊装完成后及时拼接吊装导管，导管每节长2～3m，配1～2节1～1.5m短导管。导管必须进行气（水）密性试验，试验合格后方能下管，导管底距孔底距离300～500mm。

3.9 二次清孔

下完钢筋笼及导管后进行第二次清孔，二次清孔验收合格后方能浇筑混凝土。二次清孔时沉渣厚度不能超过50mm,测定用同一根绳子采用尖锤及平锤测量。二次清孔时当泥浆的其它几项指标符合规范要求时可进行浇筑混凝土。

3.10 灌注水下混凝土

灌注水下混凝土采用内径为0.25m的刚性导管，容量为2m3的漏斗，二次清孔至混凝土浇筑的时间不得超过30min，否则重新清孔。灌注混凝土必须连续进行，并经常用测绳探测孔内混凝土高度，及时调整导管埋深，导管埋深控制在（2～6m）范围内，采用桩机卷扬机上的钢丝绳提升导管。当混凝土面接近和进入钢筋骨架时，保持导管较大埋深，放慢灌注速度，减少混凝土对钢筋笼的冲击，当混凝土面进入钢筋骨架一定深度后，适当提升导管，使钢筋笼骨架在导管下有一定的埋深。施工时应尽量减少拆管时间，灌注混凝土工作应控制在2小时之内完成，在灌注接近设计标高时，保持导管上端比护筒顶高4～5m,实际浇灌的混凝土高度应高出设计桩顶标0.5～ 1.0m。

3.11 施工工艺流程如图1所示。

图 1 工艺流程图

4 施工中常见问题及处理方法4.1 孔壁坍塌

本工程由于地质条件比较复杂，局部地区的土层是由风化后的岩石形成的，在钻进过程中容易发生坍孔。遇到这种问题时，我们应探明坍孔的位置，将砂和粘土混合物回填到坍孔位置以上1～2m，等回填物沉积密实后再重新冲孔。按不同地层土质采用不同的泥浆相对密度，提高泥浆面，坍孔比较严重时，用粘土泥膏投入，待孔壁稳定后，采用低锤重新钻进。地层变化时要随时调整泥浆相对密度，清孔或漏浆时应及时补充泥浆，保持浆面在护筒范围以内，成孔后应及时灌注混凝土，下钢筋笼应保持竖直，不撞击孔壁。

4.2 钻头偏移

在钻进过程中，遇到孤石中较大的结块，会造成冲击钻头偏移，对此我们应回填碎石或将钻机稍微移向结块一侧，用高冲程猛击结块，破碎后再钻进。

4.3 冲击无法钻进

当钻机进行冲孔钻进遇到地下有大面积的孤石时，就会造成无法钻进的问题。在这种情况下，我们利用勘探用的超前钻钻透孤石，进行水下爆破，同时在磨损的钻头刃齿处用氧气乙炔割平，重新补焊，增大泥浆比重把碎渣带出。

5 社会效益分析在实际施工中我们发现冲击成孔灌注桩既切实可行又能保证工程进度和工程质量，经过观测，发现冲击力可以对桩孔周围的土体产生挤压，这样对防止坍孔起到一定的作用，并且在钻进过程中岩石被破碎成直径小于10mm的碎石随泥浆浮出孔外，相对其它钻机来说钻进过程比较顺利，冲击成孔灌注桩解决了穿过岩石层这一施工难题，具有广泛的应用前景。

6 参考文献

[1]《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）

[2]《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299-1999）