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摘要：冲孔灌注桩技术具有嵌岩深度大、单桩承载力高和质量可靠等优点，近年来在高层建筑中应用最广泛的桩型。文章以工程实践为例探讨了钻孔扩底灌注桩施工工艺，绘制工艺流程图，介绍了清孔、钢筋笼制作及吊放，水下混凝土的灌注过程。
关键词：钻孔扩底；灌注桩；放线定位；水下砼灌注
中图分类号：TU473 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2010）04-0127-02
一、工程概况
（一）工程设计
某综合性高尚住宅工程，工程基础设计施工方案采用钻（冲）孔混凝土灌注桩，基础桩总数量为751根，直径分别为：ZH1为Φ1200、ZH2、ZH3、ZH4为Φ1000共二种。桩顶设计标高分别为-13.70、-14.80、-17.70m，桩端支承于微风化岩层，ZH1入岩深：1m、ZH2入岩深：0.8m、ZH3入岩深4m、ZH4入岩深：1.5m，单桩竖向承载力设计值：6800～9800kN，单桩竖向桩拔设计承载力值:1800～3800kN粉砂质泥。钢筋笼纵向钢筋以及加劲笼采用Ⅲ、Ⅱ级钢，水平螺旋笼钢筋采用Ⅰ级钢，桩芯砼采用C35，桩芯砼均采用泵送商品砼水下混凝土施工。
（二）工程地质条件
本工程桩基施工基坑为一大型地下室，地下室以上为单栋单元式商住楼，现场场地平整，已经做了支护，桩施工在支护面下约13.2m左右场地全部采用勾机配合汽车运砖头、石渣、石屑来铺垫场地600mm，并整平压实。
现场配三台400kW柴油发电机组发电供应冲孔灌注桩使作，施工用自来水水源。地质资料显示旋挖钻机工作面位于：可塑状粉质粘土（粘土）层与稍密的中砂、粗砂层交界处，AB段基坑15m宽范围承台加深段空桩长约7.8m，吸水槽段空桩长约7米，其它部位空桩长约6m，其中钻孔钻进经稍密中粗砂层、可塑粉质粘土（粘土）层、硬塑粉质粘土（粘土）层、全风化、强风化、中风化泥岩和粉砂质泥岩及泥质粉砂岩层，工程桩桩底为微风化泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩层。
二、冲孔灌注桩的施工工艺及流程
（一）施工工艺
考虑该地区为地质地区，结合桩基类型，施工工艺选择冲击式钻机具，机具主要由卷扬机、钻架、冲击锥、索具及联结部件、泥浆泵等组成，采用泥浆护壁冲击成孔。
冲击式钻机的工艺原理是：冲击锤往下反复冲击所产生的冲击能量将岩石破碎，利用泥浆的悬浮功能将孔内钻渣悬浮排出，经过沉淀池使钻渣沉淀，泥浆继续流向泥浆池，通过泥浆泵把泥浆池内的泥浆抽向孔内，不断地循环抽排钻渣成孔，然后下钢筋笼利用导管灌注水下混凝土成桩。
（二）工艺流程图
三、施工
（一）冲孔桩的放线定位
根据设计图纸和甲方移交的水准基点，施工控制点放线.桩基区域特征点测放，将控制点引测桩基点，做好控制抗向设置和保护，然后根据这桩点，放轴线定桩位。由于桩机行走等因素，在冲孔前应对桩位进行复核后报监理检验无误，在桩位上埋设护筒。
（二）冲、孔平台准备就位
冲机就位必须水平，稳定，并使冲机中心对准护筒中心，其偏差应小于20mm。开冲机时宜轻拉慢冲，以防止击锤撞偏护筒，造成漏浆，待击锤穿过护筒底面后方可进行正常速度冲击，经常检查冲机平台水平情况，发现倾斜应及时调整，保证成孔垂直偏差不超过1％用粘土回填压实推平，作为冲机平台。
（三）（冲）孔桩施工工艺
1．护筒的埋设。护筒的作用是固定桩孔位置，保护孔口，提高孔内水位，增加孔内静水压力以维护孔壁稳定，并兼作冲孔导向。护筒可用混凝土预制或钢板卷制，要求有足够的刚度。护筒内径应比桩径大200～300mm。护筒埋设深度，根据土质和地下水位而定，在粘性土中不宜小于1m，在砂土中不宜小于115m，并应保持孔内泥浆面高出地下水位1m以上。受江河水位影响的工程，应严格控制护筒内外的水位差。护筒顶部应开设1～2个溢浆口，常采用压入或挖填方式埋设。埋护筒时一般宜高出地面30～40cm，或高出地下水位115m以上，使孔内泥浆面保持高于孔外水位或地面，并使孔内水头经常稳定以利护壁。要求护筒中心与桩位中心线偏差不得大于50mm。挖填方式埋设时护筒与孔壁之间应用粘土分层填实，以防地面水流入，又能固定护筒。当灌注桩混凝土达到设计强度的25%以后，方可拆除护筒。
2．冲击成孔。冲击成孔的原理是通过卷场机悬吊起冲锤形成一定的势能，以冲锤的自由落体运动产生的的冲击力把岩层破碎成孔，一部分渣石挤入孔壁，一部分用泥浆浮起排除或掏渣筒掏出。开始应低锤密击，锤高0.4～0.6m，并及时添加片石、砂砾或石子和粘土泥浆护壁，使孔壁挤压密实，直至孔深超过护筒底以下3～4m后，才可加快速度，将锤提高至1.5～2.0m以上转入正常冲击，并随时测定和控制泥浆比重。当在粘土和亚粘土层中冲击时，应采用中小冲程0.5～1.0m冲孔，并补充稀泥浆或清水，避免糊锤；地下水位低，要加水补充，发现漏水及时补充，始终保持孔内水位高于地下水位11.5m左右，以防坍孔；遇岩层表面不平或倾斜，应抛入20～30cm厚块石，使孔底表面略平，然后低锤快击使其成为一紧密平台后，再进行正常冲击，同时泥浆比重可降到1.2左右，以减少冲锤阻力，但又不能过低，避免渣粒浮不上来，排渣困难。www.tmgc8.com
在开孔阶段，尽量使石渣挤密孔壁而不掏渣，但冲至4～5m深度以后，则要开始掏渣，大约每台班掏一次，每次约4～5桶每次掏完渣后，要立即向孔内加护壁泥浆，恢复泥浆正常浓度，这样反复进行冲孔、掏渣，直至要求深度
3．护壁泥浆与清孔。在冲孔过程中应随时补充泥浆，调整泥浆比重。泥浆的作用一是用其夹带被冲锤击碎的土石颗粒不断从孔底溢出孔口，达到连续冲进连续排渣的目的；二是加固保护孔壁，防止地下水渗入造成坍孔。
在粘土和亚粘土中成孔时，可利用清水和孔中土颗粒在冲击中自造泥浆护壁。排渣泥浆的比重应控制在1.1～1.2
，在易坍孔的砂土和较厚的夹砂层中成孔时，应设置循环泥浆池和泥浆泵，用比重为1.1～1.3的泥浆护壁，在穿过砂夹卵石层时，应提高泥浆比重至1.3～1.6。
泥浆可就地选择塑性指数p≥17的粘土调制，并经常测定泥浆比重。清孔后的泥浆比重，应控制在1.1左右；孔壁地质较差，用循环泥浆时，应控制在1.15～1.25左右。清孔检查合格后应立即下钢筋笼浇注混凝土。
4．钢筋笼加工及安装。钢筋笼分1～2节加工制作，基本节长10～14m，现场制作，对于长度小于14m的钢筋笼在地面上水平焊接，对于长度超过14m的钢筋笼在冲钻孔上竖向焊接。（1）钢筋笼加工。采用的钢筋笼制作。缠绕螺旋箍筋。主筋间距、箍筋间距均匀。（2）钢筋接头。钢筋笼采用螺纹连接箍筋采用点焊。每个焊工在每班工作开始时，先按实际条件试焊2个对焊接头试件，并作冷弯试验，待其结果合格后，方可正式施焊。采用单面电弧焊时，焊缝长度不小于10d（钢筋直径），钢筋接头相互错开，错开距离控制在0.5m以上。加工场加工钢筋时不得采用单面焊接，实施双面搭接焊。双面搭接焊，焊缝长度不小于5d（钢筋直径），钢筋接头相互错开，错开距离控制在0.8m以上。（3）钢筋安装。钢筋笼在现场制作，在孔口利用塔吊或16t汽车吊机吊装。下放时，检查钢筋笼的垂直度，确保上、下节钢筋笼对接时中心线保持一致。钢筋笼上下节焊接采用单面搭接电弧焊。钢筋笼安装就位后，将钢筋笼中四根加长主筋与钢护筒顶部焊接固定，防止混凝土灌注过程中钢筋骨架上浮。
5．水下砼灌注。灌注水下混凝土必须做好充分的准备工作，配置足够备用应急设备和材料，确保灌注单根桩水下混凝土时间不大于4小时。
采用专用的导管，导管内径25～30cm，分节长2～4m，最下节长4m。导管制作要坚固、内壁光滑、顺直、无局部凹凸。各节导管内径大小一致，偏差不大于±2mm。导管在使用前需编号、量长，并做好详细记录，组装后进行水密、承压、接头抗拉试验。
导管下放过程中记录好导管下放的次序和编号，保持导管位置居中，轴线顺直，逐步沉放，防止卡挂钢筋笼和碰撞孔壁。灌注首盘混凝土时，导管底部至孔底距离控制在35～40cm。
采用砍球法灌注水下混凝土，首盘混凝土需用量由计算确定，保证首批混凝土灌注后导管埋入混凝土中的深度不小于2m，并能填充导管底部间隙。
完成首批封底混凝土后，储料斗换成小漏斗，采用砼输送车直接灌注砼，以加快水下砼的灌注速度，砼灌注须连续进行。在灌注过程中，当导管内砼不满，含有空气时，后续砼要徐徐灌入，不可整斗地灌入漏斗和导管，以免在导管内形成高压气囊。在整个砼灌注时间内，导管埋深应控制在2.0～3.0m。
混凝土灌注开始后，快速连续进行，不得中断。砼灌注到接近设计标高时，工地值班技术人员要计算还需要的砼数量（计算时应考虑导管内的砼数量），灌注标高要比设计标高增加0.5～0.8m后凿除，以便清除浮浆，保证桩混凝土有效质量。每根灌注桩灌注时要同盘抽取砼样制作试件。
四、结语
研究结果表明:冲孔灌注桩从成孔到成桩的各个环节中，如果质量把关不好，都可能会引起灌注桩的质量事故，因此在桩基工程开工前应做好各项准备工作，认真审查地质勘探资料和设计文件，抓好每一环节施工。要保证和提高钻扩桩应用的可靠性，在施工过程中要重视人的因素，要加强施工员和工人的管理和培训；要尊重监理，配合监理的工作；要加强施工过程中的管理特别是技术管理工作。
