冲孔机在灌注桩施工中的应用

1 工程概况

苏州港太仓港区二期工程6#引桥灌注桩共计52根，其中φ1200mm桩28根，φ1000mm桩24根。该桥位于一期围堤与二期围堤过渡段，该段地形复杂，抛石层较厚，深度达4米左右，且水深达6～7米。

2 施工要点

该工程灌注桩桩位处抛石层较厚，且位于水下，人工无法清理；若用船机来挖除，将影响边坡稳定，后果不堪设想。钻机又无法在块石上成孔，因而拟用冲孔机冲孔穿过块石层、埋设护筒，最后用钻机成孔，进行灌注桩施工。

3 冲孔技术

3.1 冲孔机的工作原理

冲孔机通过卷扬机将冲锤提升到一定高度后让冲锤作自由落体运动，将势能转化为动能冲击块石，把块石击碎后挤入块石空隙及土层中。由于水的阻力和浮托力等对冲锤的效率影响很大，因此冲锤的结构型式很重要。冲锤锤体一般为实心铁体，锤身呈锥形，锤头部分呈“十”字形，“十”字形锤头断面呈“V”字形。锤体外形如图1所示。

图1

锤体的上述特征是从以下几个方面考虑的。①对于水来说，铁可以说是高密度材料，且比其他材料便宜、铸造方便。从成本和制造角度来分析，用铁来铸造冲锤以减小水的浮托力对垂体的影响是最佳选择；②“十”字形锤头减小了锤体端部与水的接触面积，减少了水对锤体的阻力。另外“十”字形结构可以保证冲孔直径，不影响冲孔质量；③“V”字形结构使锤体对块石有冲击劈力，便于击碎块石，且“V”字形结构对块石有侧向挤压力，便于将块石挤压入块石空隙及土层中。另外 “V”字形结构利于水体流动，减小了水体的摩阻力。图中θ角一般控制在5～10度。角度过大，减小了锤体对块石的冲击劈力，增加了锤体对块石的侧向挤压力。对于在块石层中冲孔，θ角度过大，不利于提高冲孔效率。

3.2 冲孔机的选用

根据冲孔机的工作能力，常规冲孔机有CK-100型、CK-150型、CK-200型，根据本工程的需要，选用CK-150型冲孔机。冲锤直径为1100mm（自己加工），自重约4t。

3.3 施工工艺

①施工平台

根据现场地形条件及设计桩位，灌注桩施工平台长132m，宽20m左右，泥面标高高于-2.0m的搭设木排架，泥面标高低于-2.0m的搭设钢排架。钢结构施工平台桩基为φ400mm钢管、横梁为［25槽钢，纵梁（枕木）为30cm×30cm的方木，面板为5cm厚的脚手板。木结构施工平台桩基为不小于φ25cm的原木，横梁为φ25cm的原木，纵梁（枕木）为30cm×30cm的方木，面板为5cm厚的脚手板。引桥灌注桩施工平台的桩基采用简易打桩船，钢管桩入土深度不小于5m，木桩入土深度不小于2.5m，陆上立柱支撑在护坡上。

②冲孔机就位

根据测放的桩位，冲锤的中心线与桩位中心线对齐后，将冲孔机支撑固定好，保证冲孔机在冲孔过程中不发生位移。

③护筒安放

护筒采用壁厚12mm的钢板制作，φ1000mm桩护筒内径为φ1200mm，φ1200mm桩护筒内径为φ1300mm。护筒必须穿透砂被层及淤泥层，并进入条件较好的粘土层2m左右，护筒顶标高应能满足砼一次浇筑至桩顶设计标高。护筒分节制作，每节长度不大于7m，埋设时接头采用电焊连接。

在搭设的排架上固定两个“井”字架，根据现场实际情况尽量放大两个井字架之间的间距。井字架对护筒起固定和导向作用，保证护筒位置准确和垂直度。

④冲孔和护筒埋设

先用冲锤将桩位块石击碎挤压成一个φ1300～1400mm、深约500mm的孔洞，将护筒压入孔中。然后在孔中填入膨润土和碎石，继续冲孔。膨润土变成泥浆后，使孔内砂土和细小颗粒悬浮在其中，不易沉淀，使冲锤直接接触块石，增加冲孔效率。加入碎石是为了填充块石内空隙，你将挤入后形成一个不透水层，便于护筒内保住泥浆。孔每冲深30cm～50cm后，应跟着将护筒压入，以保证上部块石不会塌下来，保证护筒最终压入土中2m以上，保证后继钻孔桩的成功。

⑤冲孔完成的确定

冲孔后期若1小时冲孔深度能达1m，每冲一下，锤体明显下沉，表明锤体已进入土层。再继续冲孔2～3m就可以了。

3.4 施工注意事项

①井字架搭设要牢固稳定，且要上下垂直，它是护筒安放质量的保证；

②冲孔过程中要及时补充粘土土及碎石；

③护筒要及时跟进压入；

④护筒发生倾斜、偏位时要及时纠正处理。

4 结 语

通过本工程施工实践，冲孔技术的应用是成功的，我的体会如下：

（1）冲孔机用于冲击块石层成孔是一种行之有效的办法；

（2）冲锤的结构型式对冲孔的效率影响很大，根据用途不同，要选好冲锤；

（3）孔中加入泥土和碎石是科学的，也是必要的。