冲孔灌注桩技术在软基处理中的应用

【摘要】在国内的施工过程中，冲孔灌注桩的施工技术使用越来越广泛，冲孔灌注桩技术具有很多优点，同时，也具有一定的缺点，在软基处理中使用冲孔灌注桩技术需要正确的处理施工的工艺。本文将从以下几个方面来分析冲孔灌注桩技术在软基处理中的应用。

【关键词】冲孔灌注桩；软基；应用

中图分类号：TU471.8 文献标识码：A 文章编号：

一、前言

目前国内软基处理中对冲孔灌注桩技术的使用范围还不是很广泛，对冲孔灌注桩技术的认识也还不够的深入，因此，需要我们对其进行更加深入的研究，以提高冲孔灌注桩技术的使用效果。

二、冲孔灌注桩简述

冲孔灌注桩是灌注桩的一种。灌注桩是直接在施工现场桩位上成孔,然后放入钢筋笼再灌注混凝土而成.冲孔灌注桩施工冲孔机冲击成孔，为泥浆护壁成孔。优点是：对邻近建筑物及周围环境的有害影响小；桩长和直径可按设计要求变化自如；桩端可进入持力层或嵌入岩层；单桩承载力大等。缺点是：灌注桩成孔工艺较复杂，操作要求较严，易发生质量事故，且技术间隔时间长，不能立即承受荷载，冬季施工困难较多。

冲孔是用冲击钻机把带钻刃的重钻头（又称冲锤）提高，靠自由下落的冲击力来削切岩层，排出碎渣成孔。冲击钻机有钻杆式和钢丝绳式两种。前者所钻孔径较小、效率较低、应用较少。后者钻孔直径大，可根据设计的桩径来修改钻头的大小，锤重在3000kg―10000kg（具体根据桩径的大小来确定锤重）。

三、施工工艺流程

1、陆上桩施工工艺流程

测量确定桩位挖埋临时护筒桩机就位孔内加粘土、加水造浆冲孔、排渣继续冲孔至设计标高验孔清孔安放钢筋笼安放混凝土灌注导管浇注混凝土桩验收。

2、水下桩施工工艺流程

测量定位搭设工作平台测定桩位用震动锤沉放套筒孔内加粘土造浆冲孔、排渣继续冲孔至设计持力层验孔清孔安放钢筋笼安放混凝土导管浇注混凝土桩验收。

四、冲孔灌注桩技术在软基处理中的应用实例分析

1、工程地质情况

西部沿海高速支线延长线南屏互通二期项目区域位于珠海市南屏镇，地区主要从属于构造侵蚀堆积地貌中的滨海冲积平原微地貌，桥位区内鱼塘遍布，区内覆盖层平均厚度达为21.4m。覆盖层主要以素填土、沉积淤泥（淤泥质土、粉质粘土）、残积砂质粘土（砾砂、中细砂、粘性土、夹砂土）、孤石、卵石、圆砾等为主。各个地层特性如下：

（一）素填土：浅红色，有残积粘性土组成，结构松散，整个珠海地区均有分布，平均厚度2.1m左右；

（二）沉积淤泥：深灰色，流塑状态，W平均=67.2%，ρ平均=1.62g/cm3，，，该层平均厚度12m左右；

（三）残积砂质粘土：可塑性或硬塑性，浅黄色，很湿W平均=25.3%，ρ平均=1.91g/cm3，e平均=0.752，该层平均厚度3.2m；

（四）圆砾、卵石层：褐黄色、灰色，含沙量高，且不稳定，易坍塌，但承载力较大，达500Kpa左右，该层平均厚度4.1m。

2、施工过程易出现的问题

（一）桩基偏位

由于本工程所在地区为软土地基区,根据工程钻探资料和以往施工经验,该地区各地层分布厚度变化较大。施工过程中,技术管理主要侧重于冲孔过程、成孔后清孔以及水下混凝土的灌注等施工过程,忽视了对桩基完工后桩位、桩孔的垂直度等方面的不定期检查。在进行上部结构施工准备时发现,部分灌注桩出现偏位,其中某匝道靠近河边掉头车道的一根桩往远离岸边方向偏位29cm。

（二）桩基倾斜

由于该项目桩基为嵌岩桩，假设桩底不会产生位移，当桩头偏位时即引起桩基倾斜。

（三）扩孔

根据施工过程以及浇筑记录情况来看，扩孔率达到平均21%左右。其中位于鱼塘换填区一根桩基扩孔率达35%。虽然未出现塌孔，但是增加灌注混凝土方量及人工，增加了大量的成本。

3、原因分析及采取的措施

（一）施工平台

本工程软土地基区的冲孔灌注桩施工平台是通过就近采土填筑而成。该类型土体本身强度很低，再加上珠海地区常年多雨，阴雨天时由于雨水渗入填土中,使砂土、粉质粘土的抗剪强度降低,出现局部范围内变形,导致坐在软土上的冲机出现晃动，产生了桩位偏移、桩孔倾斜、扩孔等。对此采取的措施是去除表层土，换填石粉压实或者压实再铺施20cm厚度的C20硬化层。同时，作业场地要有利于排水，防止渗水、降雨影响冲机底座稳定性。

河边靠近车道处桩基是因为大量车辆通行，导致桩基处地基侧压力过大而产生偏位，对于该类型桩基可将车道和桩基中间的地基挖低，并根据实际情况对车道边堆土确保既不影响通车又减小了桩基的侧压力。

（二）护筒埋设

对于桩基而言，护筒埋设也是重要的环节之一。特别是软土地基区，冲孔施工过程极易破坏土体稳定性，导致土层中的软弱部分往孔位处滑移，引起扩孔甚至塌孔或者桩基夹层。对此采取的措施是分层压实护筒周围土体并增加护筒长度，以及增大测量复核力度。

（三）泥浆控制

规范要求易坍塌地区桩基泥浆控制指标：相对密度1.2～1.4，黏度22～30，含砂率≤2%，胶体率≥95%，酸碱度PH为8～11。该标段桩基为1.2m、1.3m、1.5m桩基3种，设计要求嵌岩3m,40m左右长度桩基位于覆盖层，对泥浆要求很高。根据实际情况，泥浆相对密度为1.4左右时，桩基扩孔率可降低为13%左右。因此，在冲孔过程中，施工技术员要增加检查泥浆指标的频率，并根据实际状况调整泥浆指标，保证泥浆密度在1.2以上、1.4左右来确保成孔质量。

（四）冲孔

根据规范以及以往的经验，冲孔过程应把握以下几点：

①只有在中心距离5ｍ以内的任何桩的混凝土浇筑完毕72h以后，才能开始冲孔。同时，由于为深桩基础，冲机钢丝绳一定要加强，以防断丝。

②冲孔时，地表以下20m左右基本上都为软弱地层，进尺应低冲程、慢速，到强度较大的持力层时增大冲程、慢速，岩层时增大冲程、快速。

③在冲孔过程中，发现斜孔、弯孔、缩颈、塌孔、冒浆等情况时，应立即停止钻进，采取有效措施后方可继续施工。

④钻孔过程中，应随时检查孔位、桩位及垂直度是否正确。

⑤冲孔过程中，应连续钻进，不能中途无故停钻，确实因机械故障等需要停机，孔内泥浆仍要做循环，以防止扩孔甚至塌孔。

⑥若实际地质情况与设计院提供的资料不符时，应及时报监理工程师进行现场处理，由设计院重新确定桩长。

（五）混凝土灌注

成孔后，及时清孔、下放钢筋笼同时向监理报检。然后二次清孔，复测孔底标高，检查沉淀厚度，判断是否达到设计要求及满足灌注要求，经监理工程师同意后立即浇筑混凝土，缩短成孔到灌注之间的时间间隔。浇筑过程中要保证混凝土供应，尽量缩短浇筑混凝土时间。

五、混凝土灌注需注意以下几个问题

混凝土设计配合比要进行复检、试块强度对比。并根据原材料、含水率等的变化作一定的调整（或采用商品混凝土）。还要注意混凝土拌合时间和混凝土的坍落度控制。一般混凝土坍落度为20cm左右为宜，当灌注到桩顶10m左右时，可调整为18cm左右。

第一斗混凝土灌注量的计算。第一斗混凝土量应能封住导管1.2m，导管距桩底高度控制在60~70cm，并保证灌注的连续和快速。

每灌注2~3m（或一车商品混凝土）要用测绳测量上升混凝土面，计算出实际灌注高度和理论值的对比，并制表记录。同时做好混凝土试块。导管的埋深，笔者认为5m左右为宜，灌注过程中经常上下抽拔导管，防止堵管。抽拔导管不宜太猛，以防止塌孔。禁止将导管拔离混凝土面，从而引起断桩。要有防止钢筋笼上浮的具体措施，如在钢筋笼顶加压载、焊接吊环来固定等。

对于大桩径的混凝土灌注，可在钢筋笼上绑四根上下不封口的空心管，距桩底40cm，长度为第一拌混凝土灌注完时不能埋住上口为标准。这样就算有一部分桩端沉渣或泥浆在第一拌砼灌注时不能完全冲起，也可以通过这四根空心管快速排出。

六、结束语

在今后的软基处理中，我们要积极的采用冲孔灌注桩技术，以提高软基处理施工中的质量，同时，在实践中提高推广冲孔灌注桩技术的水平。

【参考文献】

[1]王健.冲孔灌注桩的施工[J].山西建筑,2008,34(13):111-112.

[2]史佩栋《实用桩基工程手册》-北京中国建筑工业出版社，1999.