康 偉

（中鐵十六局集團(tuán)有限公司，北京 100000）

在我國(guó)建筑領(lǐng)域快速發(fā)展的大背景下，建筑施工技術(shù)水平也在不斷提高。其中，沖孔灌注樁技術(shù)因其負(fù)面影響較小、靈活性較強(qiáng)、單樁承載力大等特點(diǎn)在建筑施工中得到廣泛應(yīng)用。作為建筑施工中比較常用的基礎(chǔ)性施工技術(shù)，沖孔灌注樁技術(shù)的合理應(yīng)用直接關(guān)系到建筑工程施工效果。但是，如果未能對(duì)沖孔灌注樁施工細(xì)節(jié)做到良好把控，建筑工程整體施工也極易出現(xiàn)質(zhì)量偏差，影響其順利交付。

1 沖孔灌注樁技術(shù)原理分析

沖孔即沖擊鉆發(fā)揮效用所致，保證帶鉆刃沖錘有效提升，并以自由下落做沖擊動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)巖層削切目的，并排出碎渣而后成孔，其技術(shù)原理如圖1 所示。

圖1 沖孔灌注樁技術(shù)原理

一般情況下，沖擊鉆機(jī)可分為兩種形式：一種為鋼絲繩式，另一種為鉆桿式。其中，鋼絲繩式具有鉆孔直徑較大等特點(diǎn)，可依照設(shè)計(jì)樁徑改變鉆頭大小，錘重也可根據(jù)樁徑大小確定，一般控制在3 000～10 000kg；鉆桿式具有鉆孔直徑較小、整體作業(yè)效率較低等特點(diǎn)，常規(guī)情況下很少應(yīng)用。

沖孔灌注樁技術(shù)的適用范圍一般為黏土層、砂土層、裂隙發(fā)育地層、填土層、碎石土層等。一般情況下，樁孔直徑在600～2 500mm 之間，沖孔深度最大約為300m。

2 建筑工程沖孔灌注樁基礎(chǔ)施工技術(shù)實(shí)際應(yīng)用研究

關(guān)于建筑工程沖孔灌注樁基礎(chǔ)施工技術(shù)的應(yīng)用，本文將結(jié)合實(shí)際建筑工程案例，深入分析沖孔灌注樁技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)及其具體落實(shí)情況。

2.1 工程概況

本工程位于某市新區(qū)新場(chǎng)鎮(zhèn)，東至楊輝路、南至新環(huán)南路、西至眾安路、北至新環(huán)南路中心線以北210m，主要包括1 號(hào)、2 號(hào)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)老所和地下汽車(chē)庫(kù)。1 號(hào)、2 號(hào)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)老所為地上26 層、地下1 層，地下1 層為車(chē)庫(kù)。建筑結(jié)構(gòu)為鋼框架-防屈曲鋼板剪力墻結(jié)構(gòu)。工程具體建設(shè)信息見(jiàn)表1。

表1 工程項(xiàng)目基礎(chǔ)信息

2.2 地質(zhì)情況

在工程施工正式開(kāi)始的前期階段需要開(kāi)展地質(zhì)勘察工作，專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員要深入現(xiàn)場(chǎng)保證勘察結(jié)果精準(zhǔn)。該地地質(zhì)勘察情況為：素填土（以多期回填形式為主，回填時(shí)間在4～10 年，大部分固結(jié)已完成）、卵石、全風(fēng)化花崗巖、中風(fēng)化花崗巖。

2.3 沖孔灌注樁基礎(chǔ)施工技術(shù)的踐行路徑

2.3.1 規(guī)劃現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備工作

在沖孔灌注樁基礎(chǔ)施工正式開(kāi)始前，應(yīng)結(jié)合實(shí)際工況，確定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、準(zhǔn)備相關(guān)材料、選擇施工作業(yè)人員和引進(jìn)建筑機(jī)械設(shè)備。同時(shí)，本工程建設(shè)涉及企業(yè)還要構(gòu)建專(zhuān)門(mén)的質(zhì)量管理團(tuán)隊(duì)，以保證事前準(zhǔn)備工作充分落實(shí)。施工單位在樁機(jī)正式進(jìn)場(chǎng)前也要做好場(chǎng)地清理、平整工作，保證裝機(jī)運(yùn)行穩(wěn)定、高效。此外，施工單位要對(duì)兩排樁間的泥漿池進(jìn)行挖設(shè)，結(jié)合建設(shè)實(shí)況做出綜合性考量，保證面積合理。泥漿池的挖設(shè)可控制長(zhǎng)為10m、寬2m、高1m，還要在泥漿池四周加設(shè)護(hù)欄。

2.3.2 制訂施工方案

沖孔灌注樁基礎(chǔ)施工方案應(yīng)結(jié)合本工程建設(shè)實(shí)況制訂。對(duì)高層建筑來(lái)說(shuō)，在施工方案制訂中，要明確提升樁基礎(chǔ)上拔力、水平承載力的重要作用，規(guī)避建筑傾斜問(wèn)題。同時(shí)，還要考量軟土地基等特殊情況，這直接關(guān)系到樁基礎(chǔ)抗震性能。總的來(lái)看，施工方案制訂中應(yīng)重點(diǎn)考慮樁基礎(chǔ)承載力變形可能性，提前進(jìn)行地質(zhì)勘察作業(yè)，保證施工方案制訂中能夠有精準(zhǔn)數(shù)據(jù)支持。

2.3.3 測(cè)量定位

在沖孔灌注樁技術(shù)應(yīng)用中，完成施工方案制訂后，可開(kāi)展測(cè)量定位作業(yè)。該項(xiàng)工作的開(kāi)展需要依照施工圖紙，全面掌握樁位線測(cè)量定位，測(cè)量過(guò)程要注重發(fā)揮全站儀設(shè)備效用，定位放樣則要利用鋼卷直尺。整個(gè)流程如下：

①樁基施工場(chǎng)地控制軸線放出，要嚴(yán)格按照施工圖紙標(biāo)準(zhǔn)完成，樁位線一般自軸線引出，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員要對(duì)此做好標(biāo)識(shí)。

②在樁位中心坐標(biāo)定位精準(zhǔn)完成后，可利用鋼筋等做出較為明顯的標(biāo)志。整個(gè)樁位控制圓中心點(diǎn)還要依照該標(biāo)識(shí)設(shè)置，而樁半徑長(zhǎng)直接等于圓半徑長(zhǎng)，按照該標(biāo)準(zhǔn)繪制圓，即為樁位控制圓。

③針對(duì)已完成標(biāo)記軸線和樁位坐標(biāo)，還要進(jìn)行更進(jìn)一步檢查，規(guī)避標(biāo)記缺失問(wèn)題，即使出現(xiàn)此類(lèi)問(wèn)題，也要做到迅速補(bǔ)充。

④在測(cè)量放線過(guò)程中，所得樁位坐標(biāo)、軸線等都要做到及時(shí)有效復(fù)核。

2.3.4 護(hù)筒制作與埋設(shè)

根據(jù)本工程地質(zhì)勘察所獲結(jié)果表明，土質(zhì)第1 層——素填土，具備較為松散的特點(diǎn)，針對(duì)此展開(kāi)鉆孔作業(yè)，極易引發(fā)塌孔問(wèn)題。因此，為有效規(guī)避這一問(wèn)題，現(xiàn)場(chǎng)工作人員需要確定樁中心點(diǎn)為圓心，保證鋼護(hù)筒埋設(shè)更具針對(duì)性。護(hù)筒直徑、高度的確定最好控制為前者1m、后者2m，材料最好為鋼板卷制鋼護(hù)筒。常規(guī)情況下，實(shí)際施工中的護(hù)筒埋深應(yīng)控制在1.5m，即使是鋼護(hù)筒頂面，也要在地面上約30cm 位置。在具體埋設(shè)作業(yè)完成后，鋼護(hù)筒周?chē)皶r(shí)壓實(shí)、擠緊，該步驟需要利用黏土分層，保證密實(shí)度理想，避免下沉、松動(dòng)問(wèn)題。此外，樁機(jī)安裝操作要確保鉆頭中心、樁孔、護(hù)筒處于同一水平線，偏差不能超過(guò)50mm。

2.3.5 制備泥漿、循環(huán)系統(tǒng)設(shè)置

現(xiàn)場(chǎng)泥漿制備原料一般為膨潤(rùn)土，其作用為保護(hù)孔壁、懸浮沖渣。遇到較為特殊的情況時(shí)，選用黏性土也可完成該項(xiàng)操作，當(dāng)然，黏性土本身含砂率要在4%以上、黏性也應(yīng)更大，并及時(shí)添加泥漿處理劑。在本工程施工中，泥漿制備指標(biāo)見(jiàn)表2。

表2 泥漿制備指標(biāo)參數(shù)

在確定參數(shù)指標(biāo)后，要做好循環(huán)系統(tǒng)設(shè)置工作，每一樁基、每?jī)啥罩g均要設(shè)置一個(gè)泥漿池。泥漿池開(kāi)挖至少要滿足兩根樁所需泥漿量，其坡度應(yīng)結(jié)合地質(zhì)情況確定比例，一般以1 ∶0.25 和1 ∶0.5 為準(zhǔn)。在本工程中，每個(gè)泥漿池都會(huì)有制漿池和鉆渣沉淀池，中間位置上口處應(yīng)設(shè)置流漿通道（500mm），保證沉淀池泥漿實(shí)現(xiàn)循環(huán)使用。如果發(fā)生沉淀池泥漿指標(biāo)超標(biāo)現(xiàn)象，應(yīng)堵住泥漿通道，利用機(jī)械撈渣至制漿池泥漿指標(biāo)契合鉆孔標(biāo)準(zhǔn)。而后，作業(yè)人員應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，設(shè)置1 個(gè)或1 個(gè)以上的泥漿池，以發(fā)揮泥漿收集和外運(yùn)作用。在泥漿池設(shè)置中，注意不可以設(shè)置樁位，要使用挖掘機(jī)開(kāi)挖地面，挖掘機(jī)走機(jī)過(guò)程中要保護(hù)人員安全和已完成樁基。此外，在沖孔灌注樁施工中會(huì)有大量泥漿產(chǎn)生，因此，在施工現(xiàn)場(chǎng)要設(shè)置足量泥漿車(chē)，這是泥漿及時(shí)外運(yùn)的基礎(chǔ)性前提。

2.3.6 沖擊鉆孔

沖擊鉆孔施工對(duì)沖孔灌注樁質(zhì)量的影響十分明顯著。在成孔初期階段，錘高應(yīng)確定為0.4m，慢進(jìn)輕壓、低錘沖擊，保證孔壁平整。當(dāng)鉆桿進(jìn)入鉆孔，要提升鉆進(jìn)速度，錘高提升至2m，整個(gè)過(guò)程沖擊錘會(huì)將鉆孔內(nèi)泥砂擊碎并擠入孔壁，以提升孔壁密實(shí)度。但是，這一過(guò)程也會(huì)出現(xiàn)大量土石渣，對(duì)鉆進(jìn)造成不良影響，需要將孔內(nèi)殘?jiān)皶r(shí)排出，一般會(huì)使用撈渣桶掏渣，其長(zhǎng)度一般在1.8m、直徑在400mm，撈渣時(shí)間要控制在2h/次。此外，為杜絕塌孔問(wèn)題，要密切關(guān)注孔內(nèi)泥漿的補(bǔ)給，如果后續(xù)沖孔操作遭遇泥漿較稀問(wèn)題，還要添加黏性土來(lái)增稠。

2.3.7 導(dǎo)管安裝、二次清孔

安裝導(dǎo)管應(yīng)注意兩點(diǎn)：第一，灌注前要精準(zhǔn)測(cè)量導(dǎo)管總長(zhǎng)度。第二，導(dǎo)管投入使用前要進(jìn)行水密性試驗(yàn)，檢查其各個(gè)部位密封防滲性能。在二次清孔作業(yè)中，履帶吊吊放鋼筋籠到位后，導(dǎo)管要抓緊吊裝，二次清孔要在導(dǎo)管安裝完成后進(jìn)行。在導(dǎo)管吊放過(guò)程中，其軸線要對(duì)準(zhǔn)孔位中心，導(dǎo)管下方也要順直、平穩(wěn)，規(guī)避擾動(dòng)壁孔、剮蹭鋼筋籠等問(wèn)題發(fā)生。完成導(dǎo)管吊裝后，將圓形漏斗置于其頂口位置，保證孔底高度距底口約300mm，并開(kāi)啟泥漿泵，推進(jìn)二次清孔作業(yè)順利開(kāi)展。二次清孔泥漿的比重指標(biāo)確認(rèn)應(yīng)參照設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)泵要在1.10 以下、返泵要在1.15 以下，沉渣厚度≤50mm，整個(gè)清孔作業(yè)的時(shí)間要根據(jù)工程建設(shè)實(shí)際設(shè)置，保證其科學(xué)、合理。在完成二次清孔作業(yè)后，確定一系列參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)符合工程設(shè)計(jì)要求和標(biāo)準(zhǔn)，可開(kāi)始水下混凝土灌注施工。

2.3.8 水下混凝土灌注

水下混凝土灌注對(duì)沖孔灌注樁技術(shù)的貫徹應(yīng)用有明顯影響，屬于其重要環(huán)節(jié)之一。施工人員在正式開(kāi)展此項(xiàng)作業(yè)前期，要保證技術(shù)準(zhǔn)備工作充分落實(shí)，這是確保水下混凝土灌注施工高效完成的基礎(chǔ)。在本研究的工程建設(shè)中，要確定樁身等級(jí)為C35，并確定其坍落度在180～220mm 之間。在整個(gè)施工過(guò)程中，如果現(xiàn)場(chǎng)攪拌作業(yè)充分完成后，要把漿液運(yùn)輸?shù)绞┕がF(xiàn)場(chǎng)，現(xiàn)場(chǎng)有儲(chǔ)料斗能夠裝載。在這一操作過(guò)程中，要重點(diǎn)關(guān)注儲(chǔ)料斗狀態(tài)是否正常。儲(chǔ)料斗裝滿后，剪除混凝土活塞，整體灌注操作需要利用導(dǎo)管，儲(chǔ)料斗內(nèi)混凝土面已經(jīng)下降并到達(dá)底部，要及時(shí)添加，并控制導(dǎo)管提升速度、混凝土上升速度等?；炷凉嘧⑼瓿珊螅瑯痘炷吝_(dá)到初凝狀態(tài)，即可拔起護(hù)筒，移除樁基，回填孔口，做好泥漿外運(yùn)。然后，專(zhuān)職人員要負(fù)責(zé)混凝土試塊留置，每根樁試塊留置要在1 組以上，一般1 組3 塊，每一試塊都要注明留置日期、樁編號(hào)、強(qiáng)度等，做好標(biāo)樣，在其到達(dá)齡期即送檢。送檢結(jié)果保證混凝土符合工程建設(shè)強(qiáng)度后，可將樁頭多余混凝土清除，沖孔灌注樁即成樁。

在完成上述沖孔灌注樁基礎(chǔ)施工后，現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員還要做好質(zhì)量控制，如針對(duì)漏漿問(wèn)題應(yīng)立即停止鉆進(jìn)作業(yè)，并回填黏土堵塞，嚴(yán)重時(shí)可加設(shè)臨時(shí)鋼護(hù)筒。而如果發(fā)生堵管問(wèn)題，施工人員要上下振搗導(dǎo)管，使混凝土流動(dòng)速度加快，以解決堵管問(wèn)題。

2.4 沖孔灌注樁承載力測(cè)試

2.4.1 測(cè)試原理

采用雙荷載箱自平衡法試驗(yàn)，測(cè)試沖孔灌注樁承載力。在試驗(yàn)過(guò)程中，荷載箱設(shè)備的具體操作順序應(yīng)按照以下相關(guān)要求進(jìn)行實(shí)操：

①保證荷載箱在運(yùn)行加載狀態(tài)下把荷載箱的下段樁加載到破壞狀態(tài)之中，同時(shí)，荷載箱下段以上樁身并沒(méi)有達(dá)到極限狀態(tài)，至此，該試驗(yàn)第一步已經(jīng)完成。

②經(jīng)過(guò)一段時(shí)間間隔（間隔時(shí)間契合休止期要求即可）進(jìn)行試驗(yàn)第二步，及時(shí)打開(kāi)下荷載箱出油閥，將上荷載箱加載到中段樁身側(cè)阻，并將其發(fā)揮到極限，之后關(guān)閉下荷載箱的出油閥，繼續(xù)進(jìn)行加載，以保證上段樁身側(cè)阻能夠發(fā)揮到極限。

2.4.2 確定設(shè)備位置

關(guān)于設(shè)備儀器位置確定，首先，保證荷載箱具體位置在平衡點(diǎn)位置上，而樁身則要以荷載箱為界限劃分為上、下兩段，樁身上段自重、樁側(cè)摩阻力之和與樁身下段二者之和保持相等。其次，樁身軸力計(jì)布設(shè)要以自平衡試驗(yàn)為依托，提供樁側(cè)樁端極限承載力、分層極限摩阻力等，需埋設(shè)樁身測(cè)力元件進(jìn)行樁身軸力檢測(cè)。按樁周土體分層情況，在主要土層交界處埋設(shè)樁身軸力計(jì)，忽略土層亞層、薄層，基于以上原則，各軸力計(jì)埋設(shè)位置如下：

第1 斷面：樁頂處設(shè)標(biāo)定斷面。

第2 斷面：第②層粉土與第③層粉質(zhì)黏土之間，與地坪之間的距離為12.2m。

第3 斷面：第③層粉質(zhì)黏土與第⑤層粉質(zhì)黏土之間，與地坪之間的距離為20.1m。

第4 斷面：第⑤層粉質(zhì)黏土與第⑥層粉質(zhì)黏土之間，與地坪之間的距離為32.6m。

第5 斷面：第⑥層粉質(zhì)黏土與第⑦層粉質(zhì)黏土之間，與地坪之間的距離為42.5m。

第6 斷面：第⑦層粉質(zhì)黏土與第⑧層粉質(zhì)黏土之間，與地坪之間的距離為59.0m。

第7 斷面：上荷載箱位置，距地坪68.4m。

第8 斷面：第⑧層粉質(zhì)黏土與第⑨層粉質(zhì)黏土間；距地坪76.0m。

第9 斷面：下荷載箱位置距樁頂88.4m。

第10 斷面：樁端以上2.0m，距地坪106.4m。

2.4.3 荷載箱布控

荷載箱安裝是試樁鋼筋籠制作的關(guān)鍵，直接影響試驗(yàn)數(shù)據(jù)能否準(zhǔn)確無(wú)誤采集，制作要求較高。為了解決因荷載箱內(nèi)徑小導(dǎo)致導(dǎo)管下放難的問(wèn)題，在荷載箱上板焊接喇叭筋，其上端與主筋進(jìn)行焊接、下端則要與上板內(nèi)邊緣焊接，其作用體現(xiàn)在導(dǎo)向與整體性增強(qiáng)上。現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中要注意保護(hù)荷載箱和電纜線，不得受撞擊和焊渣損傷。

2.4.4 “L”形加強(qiáng)筋設(shè)計(jì)

為了使主筋與荷載箱之間的連接更加牢固，防止吊裝脫落，在主筋內(nèi)側(cè)焊接“L”形鋼筋，另一端與荷載箱的頂?shù)装暹M(jìn)行焊接。保持鋼筋籠起吊中荷載箱水平度，并確保下放過(guò)程中主筋與荷載箱之間不脫焊。

2.4.5 注漿管加工

本試樁工程中的聲測(cè)管“一管兩用”，在檢樁完成后又發(fā)揮注漿管作用，既節(jié)省了鋼材，又減少了鋼管貫穿荷載箱時(shí)帶來(lái)的復(fù)雜工序。每根注漿管（聲測(cè)管）管底3 方向需要有9 個(gè)注漿孔，上、下注漿孔間距控制在6cm，直徑為Φ10mm。為防止泥漿進(jìn)入，每個(gè)注漿孔處要套上厚1.5mm、長(zhǎng)20cm 的橡膠管，并以防水膠帶封口、鐵絲扎緊，確保其單向閥性。為了防止荷載試驗(yàn)損壞注漿管，在荷載箱區(qū)域設(shè)置位移護(hù)管、密封管接頭，減小第一次荷載試驗(yàn)對(duì)后續(xù)注漿的影響。

2.4.6 荷載試驗(yàn)結(jié)果

①注漿前加載的確定：下荷載箱需要進(jìn)行分級(jí)加載，具體增量是1 404×2（kN），第一次進(jìn)行2 級(jí)增加，然后是逐級(jí)增加，在試驗(yàn)樁加載到15 444×2（kN），保證沉降穩(wěn)定，其下段樁已至極限荷載，這時(shí)就需要終止加載并卸載。上荷載箱也需要分級(jí)加載，其增量是1 512×2（kN），具體加載過(guò)程與下荷載箱相同，直至加載到16 632×2（kN），沉降穩(wěn)定后，關(guān)閉下荷載箱出油閥，繼續(xù)加載至31 632×2（kN），下段樁身已達(dá)到極限荷載，這時(shí)就需要終止加載并卸載。

②注漿之后的加載：下荷載箱需要分級(jí)加載，增量為1 979×2（kN），操作與注漿前基本一致，在試驗(yàn)樁到23 748×2（kN），沉降并沒(méi)有穩(wěn)定，但是，已至極限荷載，這時(shí)就需要終止加載并卸載。上荷載箱也需要分級(jí)加載，增量為2 016×2（kN），加載至18 144×2（kN），沉降穩(wěn)定后，關(guān)閉下荷載箱出油閥，繼續(xù)加載至32 256×2（kN），下段樁身已達(dá)到極限荷載，故終止加載并卸載。

經(jīng)計(jì)算整理后，荷載試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 荷載試驗(yàn)結(jié)果

3 結(jié)語(yǔ)

在建筑工程施工中，貫徹落實(shí)沖孔灌注樁基礎(chǔ)施工技術(shù)直接關(guān)系到建筑工程施工質(zhì)量及后期投入使用。本文從沖孔灌注樁技術(shù)原理分析、建筑工程沖孔灌注樁基礎(chǔ)施工技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用研究?jī)蓚€(gè)角度出發(fā)，重點(diǎn)剖析并闡述了沖孔灌注樁基礎(chǔ)施工技術(shù)的重點(diǎn)環(huán)節(jié)流程，并結(jié)合實(shí)際建筑工程案例，分析了沖孔灌注樁技術(shù)對(duì)建筑工程使用壽命有效延長(zhǎng)的重要意義，希望能夠?yàn)槲覈?guó)建筑工程基礎(chǔ)施工作業(yè)規(guī)劃提供一定建議、思路。同時(shí)，也希望在沖孔灌注樁基礎(chǔ)施工技術(shù)的應(yīng)用中，提高我國(guó)建筑工程建設(shè)水平和建設(shè)質(zhì)量。