会展中心建设中应用的冲孔灌注桩施工技术分析

徐丽鹏（中国联合工程有限公司浙江信安工程咨询有限公司，浙江 杭州 310052）

会展中心主要承担着商贸交流、展览的作用，以展览会馆为中心，同时兼具住宿、餐饮等功能，为了保证展品展示效果，会展中心具有超大规模、结构跨度大等特点，这就对工程基础施工提出了更高的要求。冲孔灌注桩施工技术能够适应各种复杂的地质条件，主要借助机械设备施工，难度小、成本低，能够有效提升地基的承载力，保证结构稳定，因此在会展中心建设中较为常见，施工方应当加强对该技术的研究，掌握施工要点，为工程整体安全打好基础。

1 冲击灌注桩法技术概述

在冲孔灌注桩的施工中，卷扬机是必不可少的设备，在具体施工中，将冲击锤悬挂到一定的高度，然后让它自由落下。在冲击的时候，将重力转化为动能，冲击会将岩层击碎，形成一个孔洞，而在破碎的同时，还会产生大量的碎石，通过孔洞挖出，或者直接悬浮在淤泥上。当一次冲击作业达到施工要求后，由于在工地上设置了一个钢丝导向器，这个导向器会对冲头造成一定的影响，导致冲头在这个设备的作用下发生明显的旋转，从而形成一个圆形截面。综上所述，由于钻孔灌注桩的体积比较小，设备投资少，现场采用的设备比较简单，各项工作性能比较稳定，综合经济效益显著。

2 案例分析

2.1 工程概况

根据实测结果，拟建设地块的初始地貌为丘陵平坡，地势起伏大，场地平整后的地势较为平坦，已有挖方区和回填区。通过实地踏勘、调研，结合周围工程和类似工程的经验，提出了根据持力层深度不同，采用自然地基浅基础、墩基础和桩基基础。其中，桩基础是以嵌岩桩为基础，采用泥浆护壁冲击钻孔灌注桩。

2.2 桩基施工中的重点和难点问题

2.2.1 钻孔灌注桩垂直度的控制

为保证工程质量，该项目对桩身的垂直度要求很高，如果因地质原因或施工管理不当造成塌孔、桩孔偏斜等问题，处理难度较大，容易造成桩身质量问题以及安全风险。

2.2.2 水下灌浆施工的质量控制

通过多年的施工实践，对钻孔灌注桩的浇筑过程采取了水下混凝土施工方法，为保证施工质量，应当通过各种措施提升混凝土的工作性能以达到灌浆的要求，而在狭窄的空间中，超长的混凝土导管施工是质量控制重点。

2.2.3 长护筒桩基的施工

现场勘察后，发现该场地的地表均为普通素土填筑，且结构较为疏松。为了防止出现坍塌和其他事故，在桩基施工中，建议在桩基中使用长护套管穿越这一层的土体，而在桩基工程中，长护套管的施工是难度较高的施工作业方式。

2.3 施工工艺过程与施工控制要点

2.3.1 施工组织与部署准备

首先，按计划所提供的工程定位基准和水准标点，对钻孔灌注桩进行测量定位、高程测量，然后提交有关部门进行复验；其次，本工程施工场地的临时生产设施和道路均具备使用的条件，所有机械设备均已准备完毕，符合施工要求；最后，在钻孔灌注桩施工之前，应先进行钻孔试验，每次钻孔不得少于2个。要持续跟踪监测试成孔，必须对成孔的试验结果所产生的各类技术参数进行分析，这些参数包含孔径、孔深、垂直水平、沉渣水平以及各个深度的泥浆比重、含砂率等，只有获得完备的技术参数指标之后才能够对施工设备、施工工艺、施工技术所需要的条件进行检验。

2.3.2 建筑施工工艺过程

（1）桩位放样

①根据业主提供的标高、测量控制网和施工图纸，利用全站仪测量桩位；②在桩位处打一根300mm 厚的木桩或钢筋桩，在桩上标出桩位中心，用“十字桩”做标志，并做好防护工作；③对测量结果进行多次检验后才能够提交监理方开展复查，确认无误签字确认后，才能开展施工。

（2）埋置保护管

①护筒采用4mm～8mm钢板焊接成一体的钢护筒，其内径应大于钻头直径100mm 以上；②为避免在钻孔过程中出现塌孔问题，需要在规定范围内加长护管，并在护管上设置2 个溢水口，护套安装时，管的中心与桩心相一致，误差不能超过20mm；③应严格保证套管垂直偏差不超过1%，且套管顶部应高于地面不低于300mm的距离；④在护筒定位到位后，在周围进行合理的充填，以保证护筒在钻井期间的稳定性。

（3）钻孔安装和钻孔

①为了保证钻机的稳定性以及垂直水平等，需要铅锤吊对位，水平尺操平，钻机地基稳定。钻头应在护管的中心位置，误差不超过20mm，钻机到位后，要复测钻孔，确认合格后方可施工；②钻孔时，首先将泥浆注入孔内或直接注入水，然后注入黏土，利用冲头以小冲程进行多次冲刷。在钻孔和钻井全过程中，井底水位要高于地下水1.5m～2.0m，防止溢出，完成挖碴作业后要及时补充水分；③在护筒底部2m～4m处，通常情况下较为疏松，使用浓泥浆进行高频小冲程的冲刷，以促进护筒底部形成“硬壳”，防止护筒底部渗漏；④在冲击钻孔时，如果遇到坡度较大的岩面，就用黏土和小块的碎石进行冲撞，在冲撞的时候，一边挤压岩壁，一边切割斜面，直到整个洞口都进入了岩层，才能继续进行钻孔；⑤桩机冲孔时要经过两个验收，即遇岩深度验收和入岩深度验收，并依据现场冲孔作业数据和现场冲孔数据进行对比，判断岩样是否一致。

（4）通气孔

①孔内泥浆清孔以确保孔内泥浆的各项性能指标：黏度在27s以内，比重在1.35kg/L以下，砂粒含量在9%以下，孔底部的沉淀物不大于110mm；②较为常见的清孔方法有掏渣、抽浆和换浆法。利用吊锤法测定清孔后的渣层厚度，首先用起重锤将其吊到孔底，轻触沉渣表面，并记录其深度，再用绳索摇动，将钻孔底部的泥沙震碎，使之液化，直到岩石表面，再次测量深度。通过两次测井深度之差为沉渣层厚度；③需要明确的是二次清孔停止泵后，不宜马上进行沉淀厚度的检测，应以停泵5min后的数据为准。

（5）制作钢筋笼

①钢筋笼按照设计要求在加工平台上加工而成，钢筋笼由吊车整体吊入；②钢筋笼的制造采用箍筋成形工艺，根据设计图纸将箍筋的位置标注在主筋上，再根据钢筋上标注的位置，将钢筋通过焊接的方法固定在一起；③为保证在吊车过程中不散架、不变形，在各吊点焊接三角形吊装钢筋；④钢筋笼分节现场制造。

（6）吊运钢筋笼

①钢筋笼的长度可以采用分段吊装，当需要焊接时，可以将下部的钢筋吊入洞中，再将下部的钢筋吊起，然后再进行焊接。为了确定保护层，在钢筋笼的主筋上焊接了若干个加筋环；②吊放时要竖向放置，以免钢筋笼头与孔壁接触，导致土体下陷。如果钢筋笼处于淤泥表面之下，则应在其顶部焊接标记，使其暴露于泥浆表面，以判断钢筋笼是否到位。吊起后调整位置垂直，不要造成扭转，防止扭曲变形。

（7）放置导管二次清孔

①导管采用法兰连接，采用“O”形密封，防止渗漏，在清孔完毕后，立即将导管吊起，导管必须事先组装好，并按顺序放置。管道必须竖直平正，不得弯曲，以免影响到排水栓的下沉，接口要保持密封，避免出现漏浆；②导管安装完成后，需要进行二次清孔，将泥浆稀释到约1.2g/cm3，二次清孔时，应测量孔底的沉渣厚度，在低于60mm 的情况下，方可进行水下混凝土的浇筑，要一直持续清孔直至符合施工设计要求为准。

（8）灌浆混凝土

①钢筋笼安装完成后，要进行管道或空气泵管的二次清孔，同时还要复核钻孔的直径、位置、深度、垂直水平、沉渣厚度等，符合施工设计要求之后要立刻进行混凝土浇筑作业；②采用导管法进行水下混凝土的灌浆，采用管道密封的方式将管道埋设在合适的位置，通过管道的高度，使其在一定的落差压力下，形成一个连续、致密的混凝土桩；③在开始灌注时，管道底部到孔底的间距应在350mm～480mm 之间。应预留足够的混凝土，在一次埋设的混凝土中，管道的埋设深度不得小于0.9m，管道的埋设深度最好是3m～7m；④在桩基灌注混凝土后，首先进行振动，然后拔管，每次拔管的高度为0.6m～1.2m，插入深度为0.4m～0.7m。拔管时，要分段加入混凝土，使其表面不低于地面或高于地面1.5m 以上，拔管速率必须小于0.6m/min。有专门的人员测量管道的埋设深度和管道内外的混凝土浇筑高度，并完成水下混凝土的灌注记录。水下灌注混凝土的施工必须持续进行，并根据初盘混凝土的初凝时间进行控制，并对出现的缺陷进行记录。

（9）超灌检查

①混凝土面浇筑到规定的高度，通常可以用测绳进行检测，检查时应注意：应确保测量绳的精确，测量绳上的标尺要精确，数据要清楚。测锤时，应采用重锤，重量不宜太大，以免在泥浆中漂浮，从而影响测量的准确性。如果泥浆比较黏稠，必须将测量绳上下摆动，这样测锤就可以依靠自身重量向下运动，并与真实的混凝土表面相接触；②应控制最终的灌浆，过灌高度应控制在0.9m～1.2m 之间，经施工人员测量后才能停止。开挖后，必须确保裸露的桩顶混凝土强度满足设计要求；③灌注完成并在混凝土初凝后，切割钢筋笼吊筋、拔管，清理护筒以及导管，再将孔内的孔填满，以确保施工现场能够顺利开展施工。

2.4 钻孔灌注桩的施工控制

2.4.1 塌孔的处理措施

（1）如果在钻孔时发生塌孔，要找出造成塌孔的原因，并采取诸如维持或增加水头、移开重物、排除振动等措施，防止塌方继续发生。对于少数塌方，只要不发生塌孔，就能恢复正常钻井。

（2）塌孔不大的情况下，可以采用下列两种方法：其一是充填至塌孔之上，并采用改善泥浆性能、加高水头、深埋护筒等方法，使钻孔持续进行；其二是使用黏性土壤，并加入6%～9%的水泥灰浆，要保证在48h内完成充填后再进行钻孔，这次钻进要吸取上一次的经验，采取改善泥浆浓度、减缓钻井速度等措施。

（3）在塌孔深度不大的情况下，可以采用深埋护套管的方法，对护套管进行加固，然后再进行钻孔。

2.4.2 钻孔的质量管理

在钻孔施工中，竖向度的控制比较困难，因此提出了利用电子控制系统进行实时显示垂直度水平，并以此技术参数进行调节。为了确保桩的垂直性，还需要补充人工观测的方法。

2.4.3 控制沉渣层的厚度

由于淤泥厚度的限制，对灌注桩的沉渣进行控制非常困难，因此需要加大清孔的时间，并在清孔前做好水下混凝土的浇筑，当钻孔结束后，再进行混凝土浇筑。

2.4.4 混凝土密实度的控制

（1）在灌注桩浇筑混凝土时，由于存在离析的问题，必须对其进行适当调整，使其与本工程相适应，并严格按施工配合比进行拌合，并控制塌陷程度。

（2）为了保证混凝土的致密性，必须严格控制浇筑速率，不能太快，在施工中要注意控制气泡，避免影响混凝土的致密度。

2.4.5 垂直度的控制

（1）对桩基面进行表面硬化，以保证钻机的基础和工作过程中的稳定性。

（2）钻机安装准备过程中首先要保证磨盘水平、钻架垂直，施工时要定期检查水平、垂直度，特别要在孔深15m、30m、60m等三个节点进行重点检查。

3 结语

综上所述，冲孔灌注桩技术在地基施工中具有明显的应用优势，能够有效强化地基的承载力，提升结构稳定性，操作简单，经济性强。然而在实际施工中，由于施工方的专业能力和管理水平的限制，难以保证冲孔灌注桩的施工质量。施工方应当结合工程实际合理设计技术方案，强化技术交底和现场监督，避免工人操作失误，严格按照工艺流程进行施工，做好机械设备的检验和养护工作，对各环节的重难点进行全面分析，保证技术应用效果和施工效率。