小直径冲孔灌注桩施工常见质量问题

摘要：罗平县医院医学科技大楼位于云南省曲靖市罗平县九龙大道旁，该工程处于溶岩比较发达的地区、地下水较大、地下溶洞及裂隙繁多，基础形式采用Ø500直径的冲击成孔灌注桩，且要求桩端进入完整基岩2.5m，入在裂隙岩层中须5~7m，该工程主楼17层，地下一层，地上16层，主楼占地面积750 ，基础采用桩伐混合基础，Ø500冲孔桩609棵，桩基础上还有1.2m厚伐板基础。该工程施工时用12台冲击桩机24小时不停施工，花了6个月的时间完成了本工程全部桩基施工，并经当地质检部门检测承载力及桩身质量全部合格。根据该工程的实际经验及相关参考资料，以下就冲孔灌注桩施工常见质量问题的成因做出分析，并提出相应的处理方法及预防措施。

关键词：冲孔桩施工质量问题施工技术技术措施

Abstract: LuoPing county hospital medical science and technology building is located in yunnan qujing LuoPing county avenue, Kowloon, this project in more developed area, lava, underground cave and groundwater larger crack is various, the basic form Ø 500 diameter cast-in-place piles into the impact of the hole, and require pile end into the complete bedrock 2.5 m, into the crack in the rock strata in should be 5 ~ 7 m, this project the main building and layer, underground, the ground 16 layer, the main building covers an area of 750 , the pile foundation coming hybrid foundation, Ø 500 punching pile 609 tree, pile foundation and 1.2 m thick coming on board the foundation. The engineering construction in the 12 sets of impact on the construction of pile machine 24 hours, spent six months to finish this project all pile foundation construction, and by the local quality inspection department detection bearing capacity and the pile quality all qualified. According to the practical experience in engineering and related reference material, the following is punching filling pile construction quality of common causes of problems to analysis, and put forward the corresponding treatment and prevention measures.

Keywords: punching pile construction quality problem construction technology technical measures

中图分类号： TU74 文献标识码：A 文章编号：

小直径冲孔灌注桩以其承载力高，沉降量小，经济实用，施工方便等优点被广泛应用于溶岩发达地区高层建筑工程，其中冲孔灌注桩是目前桩基础的主要形式之一。由于目前施工单位技术管理人员的素质参差不齐，在具体施工控制时对泥浆制备及水下混凝土施工中的关键环节控制不严，在施工中常发生塌孔、梅花孔、斜孔、断桩、钢筋笼上浮、漏浆、桩底沉渣太厚和混凝土灌注质量达不到设计要求等问题，不仅影响工程质量和工期，还造成投资突破计划等现象。

1、塌孔

在地层结构中有较厚的流塑性较大的土层、砂层、卵石层和淤泥层等夹层部位的成孔过程。由于砂层、卵石层和淤泥层的整体性较差，若施工过程中遇到夹层部位时，仍然采用常规方法配制泥浆或一般地质条件中使用的泥浆，将起不到护壁作用，在冲孔施工的冲锤振动力作用下，夹层部位的孔壁不稳定，从而造成塌孔。另外，在溶岩地区进行桩基施工时，更容易发生塌孔现象。由于溶岩地区地下溶洞裂隙繁多且连通性好，当桩孔碰到地下溶洞、溶槽或地下河时，会因泥浆突然漏失而桩孔内泥浆面骤然下降，孔壁突然失去泥浆静压力的作用而向桩孔内坍塌。遇到塌孔，常用的处理方法是：发生塌孔后，应查明塌孔的位置再进行处理。坍塌孔位置较深且不是很严重时，采用填小石块和粘土块至塌孔位置以上2m～3m，并采取加大泥浆比重、改善泥浆性能、加高水头等措施，继续慢慢钻进；塌孔严重时，应立即将桩孔全部用砂类土或砾石土回填，如果无砂类土和砾石土，可采用粘质土掺入5%～8%的水泥进行回填，待孔内回填土稳定后重新冲孔；坍塌孔位置不深时，可采用加深护筒的方法，将护筒内的填土夯实，重新冲孔。

2、梅花孔

常发生在桩孔冲进到较坚硬岩层时。孔桩施工用的冲锤主要有十字锤、人字锤和梅花锤等几种。当施工进入较坚硬的岩层后，若使用的桩锤锤高过大，且桩锤顶的转向环又不灵便时，就很容易使桩锤在冲进过程中沿着锤齿部位所形成的“轨道”冲进，这样桩孔壁将有少许凸向桩孔，这样的桩孔称为梅花孔。如果梅花孔不作处理就灌注混凝土，那么该段桩芯混凝土便存在局部缩孔从而降低桩身承载力的隐患。此外，出现梅花孔还容易发生卡锤的施工事故。因此，在冲孔桩施工过程中，若发现有梅花孔，应引起注意，及时处理。梅花孔的常用处理方法有两种：①重新调整好孔锤修孔；②向桩孔内回填块石至梅花孔顶面上，检修好桩锤的转向环，然后低锤密冲，反复修孔。

3、桩孔倾斜是指冲孔桩成孔的垂直度不满足规范要求

引起斜孔的原因有：①所用桩锤偏心过大或掉齿；②冲进过程中遇有探头石或障碍物；③桩施工现场地质岩层走向的坡度很大，或孔底土质不均，岩石强度不一；④孔底岩石分布不均匀；⑤桩机架在施工中逐渐倾斜。

预防措施： 开孔前应将机台垫平垫稳，准确测量垂直度，冲孔过程中经常检查校核，发现偏斜及时纠正，特别是在岩溶地区基岩面起伏变化大，最易发生偏斜现象，应引起高度重视。要了解每个孔的岩面埋深和溶洞情况，进入基岩时，应低锤冲击和间断冲击，发现偏斜时，及时回填片石至偏孔上方300mm～500mm处，然后重新冲孔。再偏斜再回填，直至达到嵌岩要求为止。冲击基岩时，卡锤现象也较易发生，此时操作要稳，刹车要及时，避免冲锤倾倒卡锤。特别在冲穿溶洞顶板时，避免掉锤现象，对顶板岩石应进行反复冲击，以便冲锤在顶板位置能上下自如。一旦出现卡锤，处理较麻烦，应分析卡锤原因，采取有效措施进行处理。

4、断桩

在桩基施工过程中，由于操作失误、设备不良及水文工程地质条件的影响均会造成断桩。产生断桩的原因是多方面的，其表现形式不尽相同。常见的几种断桩形式有四种。①桩体混凝土与持力层之间被未凝固的疏松体充填，主要是导管下端距孔底过远，混凝土与泥浆混合等原因造成。②桩身混凝土与持力层之间的沉渣厚度过大，在桩底形成松软层，其产生原因是在冲孔时未将沉渣冲冼干净就开始灌注混凝土或测量不准确。前两种断桩形式均发生在孔底，也称为悬桩。③在混凝土灌注过程中，导管提升量过大而露出混凝土面或导管密封不良，泥浆侵入混凝土桩身中形成未凝体或夹泥。顺灌注混凝土过程中停电、待料或在桩身混凝土灌注完成后很长时间起拔护壁管等导致桩身产生断裂面。

断桩预防措施：①灌注混凝土前，应作好灌注混凝土的各项准备工作及应急措施，以保证灌注混凝土的连续性，尽量避免灌注桩身混凝土过程中的停待。②灌注用的混凝土应严格按照混凝土强度等级设计要求和有关规程配制，具有良好的流动性和易性。③桩孔成孔后，必须认真进行清孔工作，严格按有关规程规定检查孔底沉渣厚度。桩孔沉渣厚度超过规定时，可采用冲洗液清孔，并结合采用大口径短取粉管捞砂或压风机排砂，冲孔时间应根据孔内沉渣情况而定。冲孔后要及时灌注混凝土，避免时间过久，孔底沉渣增厚。灌注前应用清水冲洗漏斗和导管，检查导管对盘或丝扣联接是否密封。灌注过程中除做好灌注记录，还应随时观察、记录出现的一些现象，并及时分析判断灌注质量好坏或是否出现灌注事故。底管长度宜大于4m，导管的分节长以1.0m～1.25m 为宜。导管吊入桩孔前，应量好导管长度，以便确定导管是否到底。开始灌注混凝土时，为使隔水栓顺利排出，导管底部离孔底的距离以300mm～500mm为宜。灌注过程中，要及时上拔导管，但需严格控制上拔速度，不能过快，以致超出桩孔内混凝土面。在灌注过程中，要不断用特制的垂锤量测混凝土顶面深度，以控制导浆管的上拔量和最后次灌注深度，并绘制混凝土灌注曲线以监视断桩苗头的出现。

5、钢筋笼上浮

钢筋笼上浮经常发生在冲孔桩施工的最后环节―水下混凝土的灌注过程中。造成钢筋笼上浮的主要原因有：①导管底端接近钢筋笼底端时，灌注混凝土的速度太快，混凝土流出时冲击力较大，推动钢筋笼向上浮动。②埋管过深，混凝土灌注时间过长，表层混凝土已近终凝，使混凝土与钢筋之间产生了一定的握裹力。此时若导管底端未及时提升到钢筋笼底端以上，混凝土从导管流出后向上升时，会带动钢筋笼上浮。③提管时法兰盘钩住钢筋笼。

防止和处理钢筋笼上浮可采用如下措施：下放导管要位置居中，平稳下放，防止卡挂钢筋笼，从而避免导管上提时钩挂钢筋笼；法兰盘连接的导管，为防止挂住钢筋笼，在法兰盘处加焊护罩效果较好。②钢筋笼的顶端若在钢护筒范围内，可将其焊到钢护筒上；若在钢护筒以下，则可用钢管套在钢筋上施压。控制好导管埋入混凝土的深度，最大不超过6m，最小也不应该小于1.5m，并且应特别注意避免导管底端出口位于钢筋笼底口上下2m之内的位置。灌注混凝土至钢筋笼底时，应稍放慢灌注速度，并且要均匀连贯地灌注，灌注速度通常控制在10m3/h左右，待笼底全部插入混凝土后，方可恢复正常灌注速度。对钢筋笼进行处理以阻止其上浮。在钢筋笼顶端均匀选取四点，用铁丝固定钢筋笼，避免钢筋笼偏斜；在钢筋笼顶端加焊加强筋，以便采取措施压住钢筋笼，防止钢筋笼上窜。若发现钢筋笼有上浮现象，除了采用钢管套在钢筋上施压等以外，还应提升导管（注意导管的埋深，防止出现断桩现象），并放慢混凝土浇灌速度。利用真空泵采用反循环施工对桩孔底部沉渣进行清孔，确保成桩。

6、漏浆

裂隙岩溶地层冲孔灌注桩施工中最容易出现漏浆。

漏浆的对策：冲孔灌注桩施工中，最容易出现漏浆，要采用合理的方法进行堵漏。小孔水泥黏土膏预堵漏。在桩孔施工前，用一定重度比（如1∶4）的水泥和黏土，加水充分搅拌成糊状，然后灌入超前孔，靠浆压注力和流动将浆料挤入岩溶裂隙中，过一段时间后凝结成膏状物充填其中，从而达到施工大孔时不漏或少漏的目的。②回填黏土。把黏性较好的黏土回填到漏浆孔中，回填到塌孔处1m以上，静置1至2天，然后重新冲孔，一般都能达到堵漏的目的。钢护筒护壁。若覆盖层中隐伏有较大的溶洞，有可能发生护筒连同周围土层一并坍塌的事故，另外，其成桩后不利于混凝土与周围岩基结合，应慎用。采用双护筒或全护筒跟进法，使护筒直达岩基。

7、桩底沉渣过厚或桩底混浆

桩底沉渣过厚或桩底混浆，是桩基础施工容易出现的较为严重的质量问题，造成的原因主要有：①清孔不彻底。岩渣粒径过大，清孔的泥浆无法使其呈现悬浮状态并带出桩孔而成为永久性沉渣。②清孔后的泥浆比重过大，以致在灌注混凝土时，混凝土的冲击力不能完全将桩孔底部的泥浆反起，造成混浆。③清孔之后到混凝土的开始浇灌时间过长，使原来已处于悬浮状态的岩渣沉回桩孔底部，这些沉淀的岩渣过厚不能被反起而成为永久性沉渣，造成施工质量问题。④灌注混凝土的导管下端距离桩孔底部过高，影响了混凝土的冲击力对桩孔底部泥浆的反起效果，并可能造成初始灌注的混凝土无法包裹住导管的下端，造成混浆和夹层。⑤初始灌注的混凝土塌落度过小、流动性差，影响了混凝土的冲击作用而造成底部混浆。⑥导管内壁过于粗糙，光洁度不足，减小了初始混凝土灌注时活塞在导管中的下落速度，影响了混凝土的冲击作用，造成底部沉浆。

防止和处理桩底沉渣过厚或混遁辞的措施有：①认真检查清孔阶段的岩渣料径，以及清孔后泥浆比重。为了提高泥浆的清孔效果，可在泥浆中加入外加剂（如硫酸钠等）以提高泥浆的胶体稳定性。②严格控制好清孔后的停置时间。若时间过长，应利用灌注混凝土的导管重新清孔，再进行水下混凝土灌注。③严格控制导管下端到桩孔底部的距离，通常为30cm左右，不应超过50cm。确保混凝土初始灌注量能盖过导管下端，使导管的初始埋置深度不小于1m。④严格控制好混凝土的塌落度控制在180～200，确保其流动性；每次浇完混凝土后立即清理导管内壁，以确保其“光洁度”，避免初始混凝土灌注时堵塞在导管中下落不畅，造成导管堵塞，影响了桩芯混凝土的灌注质量。⑤桩长大于35m的桩孔，当采用正循环施工清孔没有把握时，应利用真空泵采用反循环施工对桩孔底部沉渣进行清孔，确保成桩后的桩底沉渣厚度不超过施工规范的允许厚度。对于桩底沉渣过厚而影响质量时，常用的有效的处理方法是利用抽芯检测的抽芯孔或超声探测的探测管作通道，采用高压灌浆对桩底进行补强。实践证明，这种处理方法的效果是较理想的。

8、小结

虽然我对冲孔桩已有一定的认识，但是由于冲孔桩是一种施工中桩孔和桩身均不可见的桩基形式，与人工挖桩、锤击预制桩等桩孔或桩身可见的桩基形式相比，要确保冲孔桩的施工质量，将面对更多的困难，故此，我们在施工时，对冲孔桩施工工艺一定要有深入的理解，冲孔桩的施工质量才有保证。只要以科学的态度，严格按规范制定好实施细则，加强责任心，保证施工质量是完全可以做到的。

参考文献：

（1）《公路桥涵施工技术规范》人民交通出版社

（2）《地基基础设计与施工规范》中国建筑工业出版社

（3）《建筑桩基技术规范》中国建筑工业出版社

（4）《桩基施工手册》人民交通出版社