工程系列高级工程师答辩抛石层地基上冲孔灌注桩施工技巧

　　摘要：在厚度不均的抛石地基上进行冲孔灌注桩施工,在我国工程建设史上还不多见。本文主要介绍抛石层地基上的冲孔灌注桩成孔施工要点、技术措施及冲孔灌注桩在抛石层穿越中采取的主要措施。

　　关键词：工程系列高级工程师答辩,抛石地基,冲孔灌注桩,成孔技术

　　1、冲孔灌注桩施工方法

　　1.1 冲孔桩机成孔

　　1.1.1护筒安装， 护筒的埋置深度， 一般情况下， 在黏土中不小于 1000mm,砂土不小于 1500mm， 护筒顶面应高出地面 300mm。护筒安装后， 先在护筒内投入粘土， 用冲击锤以小冲程反复冲击造浆。 冲程大小和泥浆稠度应按通过的土层情况掌握。 冲击一定时间后， 将冲击锤提出， 换上掏渣筒， 下入孔底掏取钻渣。掏渣后及时向孔内添加泥浆或清水以维持水头高度;

　　1.1.2冲孔检查与测量， 冲进过程中， 经常检查成孔情况， 用测锤检测孔深及桩孔倾斜度， 为保证孔形正直规则， 冲进中必须经常用检孔器检孔。还要注意钻渣捞取及判明冲进实际地质情况， 并填入施工记录表中， 并与超前钻提供的资料和地质剖面图进行核对， 发现不相符及时通知甲方、 监理和设计人采取对策， 保证冲孔正常顺利进行;

　　1.1.3根据冲进过程中实际土层情况控制进尺快慢和泥浆性能指标。 在粘土和软土中， 宜采用中冲程冲进; 在粉砂土、 粗砂、 粉砂岩、 泥岩、 风化岩中采用大冲程冲进;

　　1.1.4施工作业分班连续进行，施工过程一气呵成， 不得中途停顿，如发生故障及时通知区间主管工程师， 采取措施解决; 若停止冲进时， 必须将锤头提起;

　　1.1.5施工时必须详细填写冲孔施工记录， 交接班时要向下一班交待冲进情况及注意事项;

　　1.1.6在冲进过程中， 必须注意补充水量 (泥浆) ， 维持护筒内应有的水头高度， 防止孔壁坍塌。如发现有漏水现象， 护筒内水位缓慢下降， 应首先集中力量加浆补水，不得使水位急剧下降， 然后再针对漏水原因进行如下处理：

　　①属于护筒漏水时，应用粘土在护筒周围填土加固。漏水严重时应返工重埋护筒;

　　②如在冲孔时发生孔内水位骤降， 很可能是遇到溶洞， 必须进行处理。

　　1.2 桩的成孔检验

　　1.2.1以桩孔冲孔实际见岩高程开始， 至少进尺 500mm后， 可申报全岩面检验， 超前钻孔柱状图揭示的岩面高程只能作为参考;

　　1.2.2查阅桩机施工记录，可将基岩进尺速度 0.1～0.2m/h 作为进入全岩面的控制速度;

　　1.2.3可观察井口钢丝绳的摆动情况， 锤头触岩面时会出现轻微反弹;

　　1.2.4使用细目筛网捞取岩渣,岩屑含量 50%～70%,且含泥、 含砂量小于 4%时， 认为入岩。如出现特殊情况或判断标志不明显， 意见分歧较大时， 则采用现场钻探揭露的办法来证实，即在桩孔中心四周均匀布设 4～5 个勘探孔， 用工勘钻机 ﹙俗称百米钻﹚ 进行钻探， 用触探到的各点岩面高程进行比较， 判断出全岩面。

　　2、抛石层上冲孔灌注桩成孔施工的技术准备工作

　　鉴于含有抛石层地质情况的复杂性，因此做好施工前的技术准备工作是工程顺利与否的关键环节之一。

　　2.1 当灌注桩的位置设计必须在抛石层上时，应做好详细的前期勘测工作。施工前要有针对性地采取各种必要的补勘手段，如补充钻探、采用地质浅层剖面仪测探等。要尽量掌握抛石层的基本情况，如范围、厚度、埋深、走向、石块大小、基岩及地下水或潮水的影响情况等。

　　2.2 要根据设计、规范要求及现场的地质情况，研究成孔工艺和应对施工中可能遇到的技术难题的对策，并编写详细可行的施工方案，以指导现场施工。

　　3、成孔技术的要点

　　由于抛石地基的复杂性和冲孔灌注桩成孔施工的特殊性，所以成孔施工除了按常规的工法进行施工操作外，还必须根据不同的情况采取不同的技术工艺。

　　3.1 当抛石层厚度较小(小于5m)时，可采用粘度较大的成块粘土加少量强风化石护壁成孔。这种土在浸水后不易溶解成浆，经冲击锤冲击后，粘土夹风化石颗粒往孔壁块石的间隙挤压，形成不透水孔壁。清渣则采取反循环清碴或捞碴筒捞渣的方法。

　　3.2在抛石层厚度较大(大于5m)且石块粒径较大时，由于其透水性极强，采用上述方法将很难达到理想的护壁效果。可先采用大于设计桩径约40～50cm左右的冲锤冲击成孔，钢护筒(外护筒)随之跟进，直到钢护筒下不去为止，然后把略大于设计桩径的内钢护筒放入外护筒之中(即双护筒或多护筒)，换较小的锤继续冲击成孔，同时内护筒随之跟进(如图1所示)。

　　3.3如抛石层下卧的土层是砂或淤泥等软弱土层，当冲孔作业时砂或淤泥受冲锤作用扰动或产生流失时，对抛石层和上部荷载的承载力减弱，极易造成抛石层塌落，这时原则上要求钢护筒穿透抛石层。假如抛石层无法穿透，则应在成孔进尺到砂或淤泥层2m左右时往孔内灌注水下砼，待3d后重新成孔(如图2所示)。

　　3.4 在遇到抛石层上方的覆盖层为回填杂土或砂性土等松散易塌的地质情况时，采用护筒有时无法保持抛石层上方覆盖土层的稳定。在这种情况下，可采用冲锤冲进抛石层约2m左右后，往孔内灌注低标号砼(厚度约2～3m)，并使部分砼挤进覆盖层底部，待3d后重新进行成孔施工。

　　3.5 要注意冲锤的选择。一般以4瓣锤为宜，锤底的锤牙长度宜短。

　　3.6当遇大石块面层不平或孔底岩面冲击面不平时，可加入小粒径块石和片石，以免锤体损坏和因冲击锤的大幅摆动而碰坏孔壁。

　　4、冲孔灌注桩在抛石层穿越中采取的主要措施

　　由于冲孔灌注桩成孔的特殊性和人工抛石层的复杂性， 要求在冲孔过程除了按常规的施工工艺进行操作外，还必须根据不同的地质情况采用不同措施。

　　4.1抛石层厚度较小 (一般小于 5m) 的情况， 可采用成块的粘土加少量强风化石护壁成孔，这种土的粘度较大且浸水后不易溶解成浆， 但经冲锤冲击后， 粘土夹杂着强风化石颗粒往孔壁的块石间隙挤压， 即可形成不透水的保护层。

　　4.2抛石层厚度较大 (一般大于 5m) 且块石粒径较大时， 由于这种抛石层的透水性极强，若采取以上的处理方法将很难达到理想的护壁效果， 此时就应采用双护筒措施， 即可先采用比设计桩径大 40～ 50cm 左右的冲锤冲孔， 外钢护筒随之跟进， 直到钢护筒无法跟进为止，然后用略大于设计桩径的内钢护筒置放于外护筒之中， 形成双护筒结构， 再换较小的冲锤继续冲孔， 同时内护筒随之跟进。

　　4.3如遇到抛石层下卧的土层是砂或淤泥等软弱土层， 在冲孔作业时软弱土层受冲锤作用扰动或产生流失，对抛石层和上部荷载的承载力减弱， 极易造成抛石层的塌落， 此时最好是钢护筒穿透抛石层， 如果抛石层无法穿透， 则应在成孔进尺到软弱土层约 2m 时往孔内灌注低强度等级的水下混凝土， 待 3d 后重新成孔。

　　4.4当遇到大块石面层不平或孔底岩面的冲击面不平时， 可加入小粒径块石，以免冲锤损坏和因冲锤的大幅度摆动而碰坏孔壁。

　　4.5在设备方面要特别注意冲锤的选择， 一般应选择 4 瓣锤比较合适， 锤底的锤牙长度应选择短些。

　　5、灌注桩质量施工控制、 检查及检测

　　5.1灌注桩施工质量检查、 检测必须按 《建筑地基基础工程施工质量验收规范》 GB50202-2002、 《建筑桩基技术规程》 JGJ94-94 的要求进行;

　　5.2抽芯试验时， 使用地质钻机取桩身混凝土芯样作抗压强度试验， 同时检查桩尖沉淀土实际厚度和桩底土层情况。要求钻进深度超过桩端进入持力层 1.2m， 钻取芯样直径为 110mm。

　　5.3对进行超声波检测的桩，预埋超声波检测管， 检测管标准长 6m， 外径 57mm， 接头采用焊接， 上端应高出桩顶 50cm， 下端用钢板焊接， 不得漏水， 浇注混凝土前在管内灌满水， 上口用塞子塞住。 每桩设置检测管 3 根。

　　5.4桩身检测， 通常检测承载力采用单桩静载试验或高应变动测法、 而桩身检测一般通过钻芯取样或低应变反射波法进行检验， 由于冲孔灌注桩在地下， 质量问题不可能直观地反映出来， 抽样检测具有局限性， 静载荷试验只能以点带面， 数据比较直观， 高应变只能对桩的承载力做出估计， 小应变只能分析桩的完整性。

　　6、结语

　　尽管冲孔灌注桩对地质变化的适应性较强，但因影响灌注桩成孔施工的因素太多，每一根灌注桩所处的地质条件也不尽相同， 如果没有采用灵活多变的施工工艺， 往往会成为制约整个工程进展的瓶颈， 尤其是抛石层的成孔技术。 因此在抛石层上冲孔灌注桩的施工， 首先应探明和掌握抛石层的基本情况， 分析研究每根桩位抛石层的厚度、 埋深等， 针对穿越抛石层成孔的特殊性制定施工方案，对可能出现的问题采取预防措施和处理方法， 确保冲孔灌注桩的顺利施工。

　　参考文献

　　[1]黄建勋.钻孔灌注桩的质量控制要点及方法[J].科技创新导报，2008，(26)。

　　[2]李声平.钻孔灌注桩施工管理控制[J].广东科技，2008，(14)。

　　[3] JGJ94-2008 建筑桩基技术规范。