冲孔桩施工影响充盈系数的因素分析与对策研究

冲孔桩施工影响充盈系数的因素分析与对策研究

张健松

大唐陕西发电有限公司延安热电厂经营计划部陕西省延安市716004

摘要：本文对冲孔桩施工工艺做了简单介绍，对某工程中出现充盈系数偏高的现象进行原因分析，并提出了相应的解决对策，以供同行参考。

关键词：冲孔桩；充盈系数；影响因素；对策

1引言

桩基础是最古老的基础形式之一，随着科学技术的发展逐渐形成预制桩和灌注桩两种，灌注桩是指在桩位上直接进行开孔，然后防止钢筋笼进行混凝土灌注形成桩，其适用性强、适用范围广、稳定性好。其主要有旋挖成孔灌注桩和冲击成孔灌注桩两种，前者电机带动钻杆转动，利用钻杆前端的钻头回转破碎岩土，并用钻机进行取土卸土等循环作业直至钻至设计深度；后者是利用冲孔桩机带动冲锤冲入土层将岩土冲碎并挤入孔壁，并利用泥浆循环清孔方式排除孔外，其成孔速度慢，但是适用范围广，适用于多种复杂的地质条件。

充盈系数是指一根桩实际灌注的混凝土方量与按桩管外径计算的桩身体积之比。根据相关的冲孔桩施工要求，充盈系数不应低于1，且不应超过1.25，充盈系数过大不仅意味着施工成本的增加，也会降低单桩承载力，影响桩基的施工质量[1]。

2冲孔桩施工工艺概述

冲孔桩施工的主要工序有测放桩位、安放护筒、冲击成孔、清孔、安放钢筋笼、吊放导管、混凝土浇筑等，其大体流程如下：测放桩位阶段，根据桩位平面设计图纸的要求建立平面坐标系，将每根桩的中心坐标进行计算，并用全站仪进行定位，之后经监理等技术人员进行复核；安放护筒阶段，之前应在复核后的桩位四周打好木桩进行桩心的校正，护筒的尺寸应符合设计要求，埋设时确保护筒中心和倾斜度符合标准，并在护筒周围均匀地进行泥砂回填和分层压实，护筒埋好之后在地面挖一条泥浆通道，并在复核桩上拉十字线核对护筒中心和桩锤中心，并经相关技术人员进行检查确认；冲击成孔阶段，首先应确认冲孔中心和桩孔中心在同一直线上，偏差控制在20mm以内，在冲孔过程中采用低锤密击的方式，确保护筒的稳定，并启动泥浆泵确保孔内浆液面稳定；清孔阶段，当冲孔至设计深度之后，采用泥浆泵将泥浆池内的泥浆送至孔底，然后通过循环的方式将孔底的沉碴抽向泥浆池内，然后在地面上用人工的方式将泥浆池内的沉碴捞出，保证泥浆泵的循环作业；在安放钢筋笼阶段，利用塔吊进行辅助采用两点起吊法对钢筋笼进行吊装，对接分节安装的钢筋笼，需要将钢筋笼对齐并焊接，最后技术人员对钢筋笼和笼底标高进行验收；吊放导管阶段，之前应对导管进行检验，保证其长度和质量符合要求，在下放时注意进行清孔作业；最后是灌注水下混凝土阶段，为确保混凝土与岩层的结合良好，需保证导管与岩层底端的距离不应超过500mm，灌注结束后应核对混凝土灌入量，并计算混凝土的充盈系数[2]。

3造成冲孔桩充盈系数偏大的原因

3.1工程概况

本文以某工程为例，工程所在地区的岩层为石灰岩，地质为第四系覆盖土层和基岩，前者随基岩起伏而厚薄不均；后者的基岩面起伏较大，岩面埋深在20m～30m左右。工程所在地区内的不良地质主要为分布较为广泛的溶洞和土洞，因此该地区地质较为复杂。

本工程有冲孔桩约500根，其材料及施工总成本占整个工程总造价的40%左右，由于前期地质勘察时发现此地区存在分布广泛的溶洞和土洞，在进行冲孔桩施工时容易将溶洞贯穿，在混凝土灌注时需要将溶洞填实，所以不仅会大大增加施工成本，而且存在塌方和陷机等安全隐患，甚至会造成桩身加泥或空桩等质量事故。所以在大规模冲孔桩施工之前，首先选取了几个典型部位进行冲孔桩施工试验，试验结果表明其混凝土平均充盈系数超过1.25，达到1.35，高出定额规定，也高于类似工程的平均数值，所以需要对该工程冲孔桩施工的混凝土充盈系数过高的现象进行原因分析。

3.2充盈系数偏高的原因分析

经过对试验冲孔桩的调查和分析，得出充盈系数偏高的几个原因如下：一是对单根桩未做超前钻来勘察桩基地质情况和桩底标高，只是进行了初步的地质勘察，对溶洞的位置勘察不准确；二是孔壁坍塌的原因，在冲孔过程中没有根据土层的厚薄程度选择不同的桩锤和落锤高度，而且在成孔后没有及时进行混凝土灌注，而且灌注过程中也出现混凝土供应不及时的现象，导致在导管抽拔的过程中由于混凝土已经初凝而导致孔壁下坠或塌孔；三是混凝土侧压力造成溶洞贯穿，由于溶洞部位填充的块石、粘土等物质的强度无法承受混凝土的侧压力，导致混凝土顶面出现骤降现象，个别桩的骤降幅度接近7m，远远超出设计要求的1m的上限值。

4控制冲孔桩充盈系数的措施

4.1施工前对单根桩做超前钻

冲孔桩施工前应有勘察单位对单根桩进行100%的超前钻勘察，并对工程项目部的施工技术人员进行技术交底，并根据勘察情况制定溶洞处理对策，准备好应急处理的材料，如粘土、块石、速凝水泥等，并根据砂层情况及时调整混凝土的配比，及时采取护筒护臂措施。

4.2控制桩锤和落距以及混凝土浇灌时间

在冲孔桩施工时，应根据土层情况选择适宜的桩锤和落距，并尽量保证以低锤密击的方式施工，当遇孤石时可采取高低冲程交替冲击的方式，保证桩孔稳定；对混凝土浇筑时，应实现计算好灌注方量，与供料方做好沟通保证混凝土的及时供应，确保混凝土灌注的终端时间不能超过30min。

4.3调整混凝土参数和灌注速度

对于出现溶洞的桩进行混凝土灌注时，应放缓灌注速度，确保灌注的混凝土接近初凝时在进行下一批混凝土的灌注；与搅拌站进行沟通，将混凝土坍落度要求控制在20cm以下，降低其坍落度，以增加其塑性，减小混凝土侧压力；对于超过3m的溶洞，在成孔时需要采用特质的护筒作为护壁进行保护，防止灌注混凝土流失。

5结语

在某工程的冲孔桩施工中出现混凝土充盈系数偏高的问题，经过分析与施工前没有超前钻、孔壁坍塌和混凝土侧压过大有关系，所以应针对这些原因在施工前做好超超前钻，控制桩锤、落距和混凝土浇灌时间，调整混凝土参数和灌注速度，以提高冲孔桩施工质量，保证施工安全。

参考文献：

[1]王建武.冲孔桩施工影响充盈系数的因素分析与对策[J].企业导报,2010(9):296-296

[2]黄奕芹.某工程冲孔灌注桩充盈系数偏高原因分析及对策[J].广东土木与建筑,2011(10):19-21