关于对冲孔灌注桩施工工艺及施工方法的探讨.docx

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关于对冲孔灌注桩施工工艺及施工方法的探讨

关于对冲孔灌注桩施工工艺及施工方法的探讨

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□陈舜杰

　　摘要：

本文详细地介绍了冲孔灌注桩的施工工艺及水下混凝土灌注的施工工艺。

　　关键词：

冲孔灌注桩；水下混凝土；施工工艺

　　在现代工程（包括港口工程、道路及桥梁工程、市政工程、机场工程、工业及民用建筑工程等）施工中，冲孔灌注桩的应用越来越广泛。

本文着重探讨冲孔灌注桩施工工艺及方法。

　　1施工准备

　　修建临时设施，布设施工用水及用电;现场设钢套筒加工场或组织钢套筒进场;做好原材料试验工作;组织工作平台的钢材料进场,并进行制作;组织机械设备进场;组织管理人员熟悉图纸，并对各施工班组进行质量及安全技术交底。

　　2施工工艺流程

　　2.1陆上桩施工工艺流程

　　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。

　　2.2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。

　　3水上桩工作平台施工

　　一般采用Ф400~600mm钢管作支撑桩，上部为钢桁架焊的钢工作平台。

　　4钢套筒与沉放

　　4.1钢套筒的制作

　　钢套筒一般采用δ=8mm钢板制作。

若采用现场加工的方案，则在施工现场布置卷板机一台，套筒成型后电焊接缝，焊接要饱满，焊渣应清除干净。

钢套筒内径与冲孔桩直径相同，将焊接成型后的钢套对接焊成5～10m。

施工时根据需要选用。

一般每根桩第一节套筒外侧应用δ=8mm、宽20cm的钢板外贴焊接加强，以免套筒沉放时内卷。

　　4.2钢套筒沉放

　　水上冲孔桩

　　当施工工作平台搭完并验收达到安全要求后，定出桩位，桩机就位，根据平台的具体位置采用适当起重能力的吊机或超重船将套筒吊装就位并垂直沉放。

然后用震动锤振压下沉，当遇到块石无法沉放或套筒已穿过淤泥层，应立即停止沉放，换用冲桩机冲孔，若冲孔穿越套筒底端，有漏浆或塌孔现象，则用震动锤继续振压套筒沉放，以不影响成孔，保证灌注桩质量为原则确定停止套筒沉放标高。

　　陆上冲孔桩上桩

　　首先利用临时护筒进行冲孔，当冲孔5~6m开始安放第一节套筒，注意套筒要垂直，并对准桩位，上口接上节套筒，用震动锤振压沉放，直至冲孔不漏浆，并且不影响成桩质量为止。

　　5冲孔灌注桩施工

　　5.1灌注桩成孔

　　桩要开始冲前要检查操作性能，检查桩锤的锤径、锤齿、锤体形状，并检查大螺杆、大弹簧垫，保护环、钢丝绳及卡扣等能否符合使用要求，根据不同工程的具体特点确定锤齿长度。

鱼齿不宜过长，一般以5~6cm为宜，锤齿应向外倾斜，倾斜应向外倾斜以1：

5为宜，严禁用蒜头型冲锤，开孔前应将冲锤悬吊距地面1M左右，检查锤体的偏心程度，对明显偏心的冲锤严禁使用，对于抛填块石层厚较大，硬度较高的工程，锤齿采用耐磨块，能更好提高工作效率，确保工程进度。

　　开冲前向孔内投粘土，陆上桩应加入适量清水，开孔时应低锤轻击，使粘土挤入孔壁，以达到不漏浆为原则，起护壁作用。

开冲个台班后，重新复检桩位，偏差超过规范要求时必须重新定位修正。

继续冲孔，每班应掏渣2~3次，每次掏渣后必须加入粘土造浆，也可直接补给泥浆，随着冲孔进行按前述方法跟进套管。

　　冲孔过程中，钢丝绳上要设有标记，提升落锤高度要适宜，防止提锤过高击断锤齿，提锤过低进尺慢，工作效率低。

一般情况下，抛填块石层以冲程1.5~2.0m为宜，淤泥层以1.0~1.2m为宜，发现吸锤现象可向孔内加块石，在亚粘土层冲程不应大于2m，在砂层冲程以2.0~2.5m为宜，进入弱风化岩冲程不应大于2.5m。

冲孔过程中泥浆比重的大小将会直接影响冲孔进度，因此在冲孔时应视地质条件认真控制好泥浆比重，一般以1.25~1.35m为宜。

泥浆过浓易斜孔、吸锤、进尺较慢；而泥浆过稀则易塌孔，多沉渣，进尺也慢。

一般在抛填石层及砂层中，泥浆要浓些，必要时可往孔内加入粘土，通过冲锤挤压及自造浆护壁；在强风化岩冲孔泥浆比重以1.3~1.35m为宜；在砂粘土层冲孔泥浆比重，控制在1.25左右。

　　一般冲（钻）孔桩的排渣方法有正循环法、反循环法、捞渣桶掏渣法、吸渣泵吸渣法等多种方法。

若工程地质情况比较普通，可根据具体情况选用正（反）循环法，若工程的抛填块石层厚，较松散，容易漏浆，采用捞渣桶掏渣法较合适。

捞渣桶直径一般为400~450mm，长1.8~2.0m，使用桩机上副钢丝绳（2#绳）掏渣，每次捞渣后及时往孔内补给泥浆，以防塌孔，继续冲孔，若孔内泥浆较稀即向孔内投入粘性土，冲锤上下拉动自行造浆。

每工作班要2~3次将冲锤提出孔口清洗检查，检查锤头是否变成蒜头锤，有无断齿，钢丝绳扎口是否松动，大螺杆的磨损程度，大弹簧是否折断等，发现问题应及时向主管工程师报告，并进行解决处理。

如换用新焊锤齿的冲锤，应与原冲锤比较锤径大小，若新锤径大于原冲锤，孔内应回填块石进行修孔，以免卡锤。

　　每工作班至少测孔深三次，进入基岩要及时取样，并通知监理工程师等到有关部门确认，每次取出的岩样详细做好记录，并晒干保留作为工程验收依据。

交接班应详细交接冲孔情况及注意问题，发现异常情况马上纠正，因故停冲时冲锤要提出孔外以防埋锤，并随即切除电源。

　　冲孔过程中桩机上必须设有记录本，由操作人员做好各项原始记录，一般每两小时记录一次，遇特殊情况每半小时记录一次，终孔后将原始记录交给资料员保留作为工程竣工资料。

　　5.2冲孔过程可能遇到问题的处理及预防措施

　　遇探头石处理

　　在冲孔过程中遇孔内一边有大块石伸进孔内，其余孔边是细小块石，砂层或土层时（俗称遇“探头石”），往下冲孔时会发生偏孔现象，应向孔内填入块石至高出探头石1.0~1.5m处，然后冲锤冲孔，开始冲程要适当降低，待块石冲实后，冲锤冲时受力均匀，换用较高冲程，将探头石及块石一起击碎，若此后还有偏孔，重复上述方法继续修正。

　　卡锤处理

　　若工程有抛填块石层，其施工难点是抛填块石的冲桩成孔，原抛填块石较松散，冲孔过程中容易产生卡锤。

一旦卡锤应立即采取措施，进行处理，处理方法有以下几种：

　　a．第一种方法

　　用桩机2#钢丝绳栓住打捞钩，放入孔内住锤体保护钢箍，主钢丝绳（1#绳）与2#绳同时一松一紧，拉锤将锤拔出。

　　b．第二种方法

　　若第一种方法不能将锤拉出，可采用第二种方法：

在桩机底盘前方栓上定滑轮，1#绳通过滑轮改变受力方向，与2#绳同时紧拉拔锤，定滑轮可在底盘正前方及左右两边多个角度安放，以便得到最佳拔锤位置。

　　c．第三种方法

　　可利用履带吊配合桩机同时拔锤，但履带吊扒杆应保护绳，以防倾倒。

　　d．第四种方法

　　若以上三种方法还未能拉上冲锤，可采用爆破法：

用空压机气举清除孔内沉渣及沉积泥泥土，同时做好爆破申报工作，得到上级主管部门批准后才能爆破作业。

当孔内泥渣清理干净后，测量绳实测锤头标高确定卡锤位置，按预定位置放入炸药，桩机操作员紧拉1#、2#钢丝绳的同时引爆炸药使桩锤松动，并立即拉上冲锤。

随后检查卡锤原因，必要时更换冲锤。

继续冲孔时，应回填块石进行修孔，桩锤变形或磨损较大的必须更换。

　　卡锤预防措施

　　定期检查锤齿磨损情况，严禁使用蒜头锤，入岩后提锤不能太低，防止出现梅花形孔；偏心过大或不圆的锤不能使用；锤顶弹应灵活，损坏及时更换；注意新换锤的直径变化情况，开始冲程不宜过大；卡锤后打捞时注意不要让铁件或块石掉入孔内；在抛填块石层冲孔，泥浆要适当加浓，以防块石掉入孔内，发现漏浆应及时将锤提出孔外。

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　　漏浆处理

　　若工程地质含有抛填块石层，则其表面块石松散，块石之间含泥量极小，施工过程可能会出现漏浆，随着冲孔过程向孔内不断投入粘土块挤压空隙堵塞漏洞，跟进临时钢护筒，当冲孔5~6m出现漏浆立即往孔内沉入钢套筒，一边冲孔一边跟进，保持孔内液面与海平面基本一致。

　　5.3终孔、清孔及验收

　　到达设计要求的入岩深度或标高后，通过业主、监理工程师或质监站共同验收，确定终孔后，进行孔径及标高测量，做桩位偏差值复测，符合设计标准立即进行清孔。

　　清孔是保证灌注桩质量的关键工序，用捞渣桶捞渣，沉渣较厚，为提高工作效率，可采6m3~9m3空压机气体清孔效果更佳，使用渣桶清孔，为了更好地悬浮石渣，可向孔内加入粘土或膨润土，桩锤在孔底上下冲动定浆，测量锤在孔内上下拉动无阻力感，而且泥浆比重等各顶指标符合规范要求时，即为清孔完成。

清孔完毕立即测量孔深并做好记录，浇注混凝土前应再次测量孔深，二次孔深之差为沉渣厚度，符合设计要求填写隐蔽验收记录，随即浇注混凝土，否则应再次清孔，经有关部门工程师验收合格后才能浇注混凝土。

　　6钢筋笼及导管安放

　　钢筋笼一般在现场就地制作，采用木枋作为工作平台，平台面要水平，主筋间距、箍筋间距、钢筋笼直径及长度严格按设计图纸及施工规范制作，主筋搭接必须错开1m或以上，钢筋笼必须设保护垫块，制作好的钢筋笼要在水平场地上用木枋架空堆放，用吊机起吊安装，各段钢筋笼的接口应对准，上下节钢筋笼保持垂直，接口按设计要求进行驳接。

浇注混凝土根据工程具体情况分别采用不同内径的钢导管，一般情况下采用内径25cm的钢导管，每节1~3m，采用法兰接头或拆管口连接，吊装前导管必须严格检查，变形导管严禁使用，管内不得留有残渣，法兰接头处不能使用已断裂的橡皮垫圈，接头的螺栓要均匀打紧，吊机起吊对淮桩孔垂直放入，防止碰撞孔壁将泥土带进孔底,导管以放到底为宜，并将导管上下2m升降数次，没有发生法兰盘挂钢筋现象，将导管提高距孔底30~35cm，方可开拌灌注混凝土。

　　7水下混凝土浇注

　　混凝土根据工程具体情况可采用由商品混凝土厂商供应的合格混凝土（坍落度16~22cm），由厂商直接供应至现场直接进行拌制。

采用适当的运榆方式运到现场并吊进储料斗，储料斗内盛满混凝土后，剪除混凝土球塞，等混凝土面下落至储料斗底部时，随即向储料斗内继续加入混凝土，接着连续浇灌。

浇注混凝土过程导管埋深以2~6m为宜，最浅不得小于1.5m，最深不要大于8m。

每次拆管时间要快，一般在15min内完成。

浇注混凝土过程安排专人做好记录，每浇注一搅拌车混凝土应测量孔内混凝土面标高，提拔导管时要准确测算埋管深度，混凝土浇注工作接近完成时，要加强桩顶桩高的测定，可用测锤、毛钉、取样器等手段，以超过桩顶标高0.5~1.0m为宜。

浇注混凝土完毕，立即拆除导管，清洗管内残留混凝土及四周泥沙等，并做好检修及保养。

　　7.1施工工艺流程

　　水下混凝土浇注施工工艺流程见图1。

　　7.2浇筑前准备工作

　　配合比设计及试验。

按有关规范进行配合比设计及试验，并按照陆上配制强度比设计强度标准值提高40%~50%的标准进行试配。

坍落度控制在16~22cm。

碎石料径不大于4cm。

　　设计出混凝土配合比后，经试验室试拌，其流动性及强度均满足要求，才能在现场正式使用该配合比进行浇注。

　　仓面清理。

仓面上的石渣、淤泥渣等杂物一定要清除干净，经验收合格才能下导管。

　　注意事项：

　　开始浇注阶段。

第一批混凝土进入导管后，能否在隔水的条件下顺利到达仓底并使导管底部埋入混凝土一定深度，是保证水下混凝土浇注质量的重要环节。

因此，一般采用剪球法进行浇注。

　　球塞用内包麻布或锯屑的麻袋或预制混凝土球制成，直径一般比导管内径小15~20mm，浇注前用吊绳把球塞悬挂在承料斗下面的导管中，并埋入导管内1~2m。

　　为防止滑塞与导管间的缝隙进水，在球塞顶部铺2~3层稍大于导管直径的水泥纸或一层胶皮板，在即将开浇时，再散铺一些干水泥砂浆，以免浇注时混凝土中的骨料卡入球塞而增加下滑阻力。

　　当球塞以上的导管及承料斗充满混凝土后，慢慢放松球塞吊绳使球塞接近导管底部（小于5m）后剪断吊绳，依靠混凝土自重推动其下落。

球塞下滑速度控制在9~10m/min左右，这样可防止首批混凝土在导管中长距离自由下落而产生离析。

　　为使球塞能翻出导管口，导管距仓底的距离控制在30~35cm，待球塞被挤出导管后，再把导管下降至仓底10~20cm，使导管有更多部分埋入首批浇注的混凝土中。

　　完成开浇阶段后，用强电筒检查导管空管部分，若不渗水，即可连续不断地进行混凝土浇注。

　　中间浇注阶段。

当导管内未灌满混凝土，后续混凝土应徐徐倾入承料斗内，以防止积存在导管内的空气不能及时排出时产生高压气囊，将导管节间接头挤开招至漏水。

　　在整个浇注过程中，应避免混凝土直接溅入仓内水中，即使是在面上的混凝土，也应通过导管注入，不能直接入仓，以免被稀释离析，影响混凝土质量。

　　导管的埋入深度一般为2m~6m，导管过长时，必须安排拆管。

　　正确掌握导管埋入混凝土内深度，对混凝土浇注质量影响很大。

正常浇注时，导管内混凝土面约在水深的0.4倍~0.6倍处处于内外压平衡状态，混凝土面地低或过高，都要调整导管的埋入深度。

　　当提升或下降导管不能使导管内混凝土面处于正常状态时，有可能是产生事故的先兆，一定要查明原因。

若须上提导管混凝土才能下注，表明导管埋置过深。

若混凝土在导管内迅速下降，导管下沉量大，仓面翻混水，表明导管埋置较浅。

若提管生有冒水，浅水现象，表明导管埋置过浅，甚至脱空，应立即下插导管或重新下管。

　　若浇注过程因故中断，应向业主及监理工程师报告，并会同业主、监理工程师及设计方共同确定适宜的处理方法。

　　终浇阶段。

终浇高程为设计高程以上0.5m~1.0m，待混凝土达到一定强度后，凿除表面化软弱层。

　　养护。

浇注出水面的混凝土采用洒水潮湿养护。

　　7．3质量控制

　　施工过程中做好以下质量检查

a．浇注前的质量检查

　　包括基础仓面、混凝土拌和、运输、浇注设备的准备情况以及事故处理器材如堵塞器材、疏通导管等是否齐备，须经设计、施工、监理、质检部门验收合格，方可开始浇注。

　　b．浇注中的质量检查

　　浇注过程中，随时了解导管及其相邻混凝土上升情况，检查有无不正常现象，是否严格按照工艺规程进行施工；检查混凝土的级配及流动性是否合乎要求，并取样做抗压试验。

　　c．浇注后的质量检查

　　硬结后，对外观进行检查，表面是否有蜂窝、麻面、松软混凝土层及裂缝等。

　　操作和控制，并准确填写有关记录。

整个浇注过程应连接进行。

　　分项工程主管工程师经常在现场，特别是浇注过程中必须守在现场。

检查施工情况，发现问题及时处理。

若涉及到设计方面，要及时请业主、监理工程师及设计代表进行处理。

　　采用动测、声测及抽芯的方法，对桩基进行无破损质量检测。