建筑工程沖孔灌注樁基礎施工技術

文／徐宏慶 青島港（集團）港務工程有限公司 山東青島 266409

引言：

沖孔灌注樁基礎施工技術目前在我國建筑工程領域的應用較為廣泛，相較于其他的樁基礎技術，沖孔灌注樁的操作流程相對簡便、工程成本相對可控，且建設完畢后的樁基承載能力較強，受到了業內人士的一致好評。但在施工現場，沖孔灌注樁基礎施工技術對施工團隊操作規范性要求較高，需要加強施工現場的質量管控力度，方能發揮出沖孔灌注樁基礎施工技術在建筑基礎結構工程中的應用價值。因此，各施工單位應認真分析沖孔灌注樁基礎施工技術的應用要點，加強對該施工技術的技術控制、質量控制，根據工程建設的實際要求，做好施工前準備工作，完成前期準備、護筒埋設，以標準化的沖擊成孔流程完成沖孔、采用換漿法清孔，再按照工序的基本要求完成鋼筋籠的制作，之后，插入灌注導管開始灌注混凝土，再做好后續的孔洞處理與泥漿排放等工作，即可完成整套沖孔灌注樁基礎施工。

1.建筑工程中沖孔灌注樁基礎施工技術概述

1.1 沖孔灌注樁基礎施工技術具體內容

沖孔灌注樁技術的基本原理是使用沖錘沖擊成孔，先將沖錘調整至提前計算好的標高，讓沖錘保持懸空狀態隨后下放，使其自由落體。沖錘在自由落體的過程中，會生成大量勢能，借助這類勢能，便可以將高硬度巖石擊碎成孔，巖石破碎后生成的石渣也會在勢能的作用下嵌入孔壁內，并浮在泥漿上層，再隨后續的施工逐步排出，或使用倒渣桶將其全部排掉。在初次沖擊結束后，施工人員應再使用專門的鋼絲繩等設施，給沖錘施加外部作用力，使其以指定的角度繼續活動，在樁孔內形成規定尺寸的圓形斷面[1]。之后，再按照預設工序清孔，灌注混凝土制作樁基即可完成施工。在實踐應用中，沖孔灌注樁基礎施工技術操作簡單，適用于多種地質條件，且無需投入過量成本，在國內建筑工程中的應用極為廣泛。

1.2 沖孔灌注樁基礎施工技術特征

相較于其他的樁基礎施工技術，沖孔鉆柱樁基礎施工技術在實踐應用中有著更為顯著的優勢。在實際施工時，鉆孔灌注樁施工的噪音以及施工現場生成的振動頻率都相對較小，可以保障周圍建筑或其他構造物的安全，也能降低因施工產生的噪音污染。而且，灌注樁的樁直徑較大，適應多種不同地形地質情況，在施工時，工作人員僅需做好前期的地質勘測，并制定符合地質情況的施工方案，便可以有效解決施工中面臨的各類因地質問題造成的困難。從整體視角而言，在建筑工程中使用沖孔灌注樁施工技術具有低成本、高收益的巨大優勢，但想要使沖孔灌注樁基礎施工技術發揮出最高價值，還需要工作人員做好施工前期準備工作，并加強現場的監管力度，以高標準、嚴要求的技術管控，為整個工程建設提供質量保障，確保沖孔灌注樁基礎施工中每一道工序的精準性[2]。

2.沖孔灌注樁基礎施工技術質量通病及防治措施

2.1 鉆孔偏斜

鉆孔偏斜指在施工過程中鉆孔的垂直角度與設計圖紙不符，導致此類問題的原因大多為鉆桿彎曲、鉆機不穩，巖面傾斜、密度軟硬程度不均勻，鉆進時遭遇孤石等。

防治措施：在施工前，施工人員應夯擊作業面，保障軌道枕木以均勻、平整的狀態接觸地表。在安裝鉆機時，要檢測鉆架上的起吊滑輪以及轉盤中心的對應位置，確保二者中心處于同軸線，偏差值低于20cm。遭遇巖土層密度、軟硬程度不均勻的傾斜巖面，并準備鉆進軟硬地層時，可以向孔內填裝片石，墊起孔底，使其相對平整，再使用低錘抨擊，將其鑿成一個相對緊密的平面。之后，再提高錘，以常規沖擊速率與力度施工。若在鉆進過程中遭遇孤石，要具體分析其位置，如果孤石埋深較淺，那么可以選擇直接將孤石挖出；如果孤石埋深較深，則需要考慮使用巖芯鉆機打碎石塊或鉆通石塊。通常，孔徑輕微偏斜時，可以通過反復掃孔的方式糾正孔位，如果鉆孔偏斜率較高，則應視現場情況，向孔內填裝一定數量的粘土或碎石，以解決傾斜巖面相同的方式處理，之后再重新鉆進，反復掃孔，進行孔位矯正。

2.2 縮徑

縮徑，即孔徑縮小，通常是由于土層中含有膨脹土，這部分土在遇水后膨脹，引起孔徑收縮，或是施工使用的混凝土拌和物質量不合格、坍落度小、骨料存在離析問題、流動性差等原因，導致混凝土無法置換出護壁泥漿，或骨料離析導致應該有水泥砂漿填充的空間無法被填充，造成部分的長度縮徑。另外，縮徑也可能是現場施工操作不當引起的，當沖孔灌注樁混凝土灌注至樁身上部時，混凝土的自重會大幅度降低，此時，利用其自重達到密實效果較為困難，很容易造成縮徑和空洞[3]。

防治措施：優化泥漿管控，降低泥漿失水量，調控成孔速度，避免孔壁滲水引起的縮孔問題。如果在施工時發現縮徑，則可通過反復掃孔的方式逐步擴大孔徑。在成孔后，要立即澆筑砼，防止成孔與澆筑時間間隔過長導致的縮徑問題，強化施工現場的技術管控力度。如在灌注混凝土時，導管的埋設深度要超過1m，還要保障混凝土泵送及時、供應穩定，能夠確保連續灌注。另外，要求有施工人員認真檢測混凝土坍落度，并做好試塊容重、抗壓強度、抗滲標號以及彈性模量的檢測，一旦發現試塊參數不合格或出現質量問題，應立即查出原因并做出調整。當混凝土灌注至樁身上部時，施工團隊應通過調控孔內漿面標高的方法降低管外壓力，使混凝土借助自重在下落時自然密實，若混凝土已無法下落，則需配合混凝土澆搗作業，以此保障混凝土結構的密實度。

2.3 塌孔

塌孔，即孔壁坍塌，是沖孔灌注樁基礎施工技術中常見的質量問題，形成此類問題的原因多半為泥漿質量不合格、泥漿濃度過低、護筒埋深不足、沖孔速度過快、孔內水位線標高不足，或施工區域地質條件較差，且未及時予以處理。

防治措施：強化現場施工質量管控，施工前認真核查當地地質條件，根據現場情況調整工程建設方案。若鉆進區域為松散砂土，則要嚴格控制鉆進、成孔速度。泥漿制備工作要嚴格按照實驗室給出的標準參數，確保泥漿密度、粘度、膠體率均符合規定標準。護筒埋設結束后，由現場人員進行質量檢驗，確保護筒深入硬土層。在鉆進時，由專業人員從旁協助，查看泥漿狀態，并適時補充泥漿，確?？變人皇冀K高于承壓水位。施工現場如已發生孔內坍塌，且尚未下放鋼筋籠，應立即判斷出塌孔位置，隨后將回填土料或塊石與粘性土混合物填充至塌孔處上方1-2m處[4]。若塌孔現象較為嚴重，則需全部回填，并將其夯實，確?；靥钔亮铣练e且達到密實狀態后，再開展下一輪的沖孔鉆進。鉆進時，還需要觀察鉆進狀況，邊鉆邊填充塊石，使用低錘沖進法，讓塊石擠入孔壁內側重新造壁。若塌孔發生在鋼筋籠下放以后，則需立即拔出鋼筋籠，開展回填，并重新完成鉆孔、清孔以及鋼筋籠下放灌注等一系列工序。若鋼筋籠已無法拔出，則需使用反循環泵持續清孔，直至鋼筋籠能拔除為止。

2.4 沉渣偏厚

沉渣偏厚，即樁底的沉渣厚度已超出設計標準，出現此類問題的原因主要是清孔不及時或清孔不合格，導致泥漿中碎屑積聚、沉淀過多；泥漿質量不合格、膠體率較低、比重較小、穩定性較差等問題；清孔結束與混凝土灌注的間隔過長，導致巖土顆粒在孔底沉聚；下放鋼筋籠或安置導管時，因碰撞沖擊導致孔壁泥土塌落，積淀在孔底；在灌裝混凝土時，初始階段的混凝土沖擊力不足，導致樁體底部泥漿泛起。

防治措施：工作人員應嚴格按照工程建設標準完成清孔作業，確保清孔時長超過30min，在清孔時，還需實時監測孔深及泥漿體積、含砂率、粘度等數值。在下放鋼筋籠與導管時，必須要小心謹慎，若因意外碰撞孔壁導致泥土坍落，則需立即使用導管進行二次清孔?？刂坪们蹇着c混凝土灌注之間的時間間隔。在混凝土灌注初始時，必須要保障混凝土的沖擊力混凝土量足夠，導管埋深超過1m，并利用混凝土下落的沖擊力，清除孔底沉渣。最后，施工人員還可以使用后注漿技術加固沖孔灌注樁的樁端。

2.5 鋼筋籠上浮

若鋼筋籠自重較輕，在其底端接觸混凝土后，混凝土浮力大于其自身重力與鋼筋籠與孔壁摩擦力之和，便會導致鋼筋籠上浮，或者混凝土即將初凝但未凝時，鋼筋籠底端直接接觸混凝土，很難沉入混凝土內，也可能被上升的混凝土頂出。另外，鋼筋籠放置的初始位置較高，且混凝土流速小、導管埋深過大時，鋼筋籠也可能會因混凝土的拖拽而上升。

防治措施：在施工時，施工人員必須要根據現場實際情況確定埋管深度，并在施工結束后及時拆管。在灌注混凝土時，要控制混凝土的灌注速度，為避免質量過小的鋼筋籠上浮，也可以將鋼筋籠吊筋固定在護筒上，或適當減少位于鋼筋籠下方的箍筋數量，降低混凝土對鋼筋籠的頂托力。在實際施工時，一旦察覺到鋼筋籠上浮，應立即停止施工，并及時量測當前的混凝土標高以及導管埋深，適當提高導管后再繼續灌注。

3.沖孔灌注樁基礎施工技術在建筑工程中的實際應用

3.1 工程概況

某港區液體化工倉儲工程，占地面積80960 m2，新建2 座50000m3低溫常壓雙金屬全容罐，8 座3000m3常溫壓力球罐，4 座2000m3常溫壓力球罐、消防水池、管廊、裝車棚、裝車區綜合業務室以及相關附屬配套設施等。該工程基礎采用直徑1 米和0.8 米灌注樁，主體采用鋼結構形式。在樁基施工時采用了沖孔灌注樁基礎施工技術。在工程建設方案設計時，先由專業的勘測團隊與設計人員共同到現場調查當地的地質情況?？睖y報告顯示，施工區域存在大量埋深較大的中風化巖巖面，且風化巖巖面的埋深由北向南逐步加深。施工規劃場地的中北部主要為花崗斑巖層，且花崗斑巖層埋深相對較淺，南部則多為埋深較大的花崗巖建筑，中部自北向東分布一條輝綠巖巖脈，與區域構造北東東向一組走向基本一致，且基巖起伏較大[5]。

3.2 施工前準備工作

本工程建設時，樁基制作材料選用商品混凝土，在正式施工前由現場團隊檢驗商品混凝土的規格質量，未通過檢驗的水泥、砂漿材料嚴禁入場。隨后，開展對施工中所用設備及機電設備搭載的電力系統、現場給排水系統、高程控制等處的全面核查工作，并詳細核對了施工現場的實際情況與施工設計圖紙中的標注，確保二者無明顯差異后，做好鉆孔部位的校準工作，為后續的鉆孔灌注樁施工做足充分的準備。

3.3 測量定位

施工人員要嚴格遵循設計圖紙中標記的位置確定樁位，應由專業測量人員使用全站儀，對施工現場的實際樁位以及設計圖紙中的標記點位進行核查。在確定好樁位后，在樁位正中心插入一根鋼筋進行定位。施工團隊還可以在樁位中心點四周設置足量的控制樁，以此完成對中心樁位的管控。

3.4 護筒埋設

根據本工程的建設指標以及樁基礎施工要求，工作人員設置了詳細、明確的鉆孔灌注樁施工方案。方案中，選擇厚度為4mm 至8mm 的鋼管制作護筒，護筒內徑超過樁徑20cm 左右，且護筒上方應設置一個溢漿孔。護筒埋設時，盡可能以人工挖埋法為主，輔以打靶機夯擊使其穩固。根據本工程的現場情況，設置護筒埋設深度，以在3-4m 之間為宜，確保地下水水位和樁孔外的水位都不會超出護筒最大高度，讓水位線始終保持在護筒頂端下方1.5-2m 左右即可。本工程中護筒露出地面部分的尺寸為0.3m。在設置護筒高度時，除了水位以外，還需要考慮到樁孔內的泥漿液面標高。最后，在護筒埋設時，要始終保持護筒中心與樁位中心完全一致，將平面偏位誤差控制在5cm 以內，并保證護筒垂直傾斜度小于1%。

3.5 沖孔施工

根據本工程的建設特征，在正式開始沖孔灌注樁施工時，工作人員要考慮到土層特性，避免塌孔和孔徑傾斜這兩個常見問題。在正式開展沖擊成孔作業之前，應由工作人員根據現場勘測報告，進行詳細的施工試驗，分析沖錘的最佳懸空標高以及其下落速度等參數。待試驗結束后，確認該施工方案確實可以達到預計標準后，才能正式開始施工。由工作人員按試驗標準，控制好沖錘設備，保證沖擊鉆的鉆頭位置始終對準樁位中心點及護筒正中央。在沖擊成孔時，要先以低高度、密打擊的形式逐步沖擊，直至沖擊孔深達到3m 后，再逐漸將沖錘提升至預設標高，并提高錘擊速度，降低錘擊頻率，增加錘擊力度。值得注意的是，在施工過程中，應由專業的施工人員，負責監視孔內的實時排渣情況、沉渣厚度變化情況、沖孔的垂直度等參數指標，認真檢測孔底沉渣厚度，并采用適當的手段提高孔內排渣率。通常，錘擊每推進1-2m 左右，就要進行一次樁孔垂直度的檢驗，避免孔位歪斜，影響后續的工程建設質量?？紤]到本工程部分施工區域的地質條件過于復雜，施工人員必須了解不同區域的土層特征，以及預制對應的特殊條件下的沖孔灌注樁基施工技術方案，在特殊部位施工時，應先使用低錘沖擊法沖孔，靠近持力層后再進一步調低錘擊速度和力度，直至樁底深入持力層1m 左右的范圍后，可暫停錘擊，并檢驗當前樁孔的各項參數。

3.6 成孔、清孔

當孔已經鉆進至與設計標高相符的位置后，經工作人員檢驗，確認嵌巖深度已達設計圖紙中的標準要求時，應立即停止施工，設備操作人員應稍稍提起沖擊錘，隨后開展對樁底沉渣的沖洗作業。沖洗時，沖程始終要保持在50-100cm 之間，通過反復沖刷孔洞，調整孔內的含砂率、泥漿比重以及沉渣厚度。在后續清孔時，根據現場實際情況，使用泥漿凈化器或泥漿泵開展反循環置漿清孔。若一次清孔不徹底，還應根據現場實際情況開展二次清孔作業。通常二次清孔會在鋼筋籠下放，且確認鋼筋籠穩定之后開展。二次清孔作業的核心目的是為了進一步降低孔底的沉渣厚度，要保證沉渣厚度始終小于5cm。為了進一步保障清孔效果，工作人員還應實時觀測孔底的沉渣情況，并根據現場情況適當補充泥漿。為避免清孔時孔洞塌陷，還需要控制好水頭高度的穩定性，確保地下水位和地表水始終低于孔內水位1.5-2m 左右，在清孔完成后，檢驗泥漿含砂率，并將其控制在4%以下，泥漿粘度控制在17-20s，比重控制在1.1-1.2 范圍之間。

3.7 鋼筋籠制作、安裝

制作鋼筋籠時，應檢查原材料的質量，確保鋼筋表面無任何銹點。調節鋼筋主筋，確保主筋位置的中心誤差小于1%，之后使用套筒連接鋼筋接頭，做好鋼筋籠接頭位置的固定、綁扎工作，同一截面處的鋼筋籠的接頭數目應小于50%。制作好鋼筋籠以后，使用吊裝法完成鋼筋籠的吊裝及下放。值得注意的是，在下放鋼筋籠并安裝時，要避免鋼筋籠觸碰孔壁或護筒，并保證鋼筋籠緩慢下放，同時控制好下放垂直度。

3.8 混凝土灌注

鋼筋籠下放完畢后，可正式開展沖孔灌注樁基礎施工中的混凝土灌注工序。施工人員用提前做好導管的閉水實驗，確認導管密閉性后，將其放置于孔底處，并保證導管埋深達標。之后，做好漏斗與導管的連接處，明確水栓位置，便可以在漏斗箱內灌注混凝土?；炷凉嘧⒁Ｕ线B續性，如無嚴重意外發生，不允許中止灌注。另外，保證混凝土灌注沖擊力達標，能借助其自重達到密實效果，再適當輔以混凝土振搗，進一步提高混凝土結構強度。

3.9 孔洞處理與泥漿排放

為進一步保障混凝土的密實程度以及灌注樁機的承載性能，工作人員需要做好樁身孔洞的處理工作，使用性能、規格達標的砂土做好回填。若此時發現有露出地面的吊筋，則需將吊筋彎折后再次埋入孔洞內。最后進行泥漿排放，確保泥漿排放徹底、及時，并將排放出的泥漿放置在施工現場的指定位置，做到綠色施工、文明施工。

結語：

鉆孔灌注樁基礎施工技術是當前建筑工程中常用的樁基施工技術之一，可以保障高層與超高層建筑基礎結構的穩定性與承載性，該項施工技術的操作便利、成本較低，具有較強的實用性。但在實際施工時，要求技術人員加大現場施工技術的管控力度，做好中心樁位的定位、護筒埋設與制作、成孔、清孔、鋼筋籠制作與安裝、混凝土灌注、孔洞處理與泥漿排放等，并保證所有技術人員的操作規范、每一道工序的質量均能達標。