1焦作黄河水利工程维修养护有限公司第一维修养护分公司 河南焦作 454950 2.3.4.5武陟第一黄河河务局 河南焦作 454950
摘要：冲孔灌注桩具有成桩速度快、桩身质量可靠、施工简便等特点，在水利工程项目中应用十分广泛。文章在介绍冲孔灌注桩工作原理与工艺的基础上，总结了基坑支护工程中冲孔灌注桩的施工技术与经验方法，旨在为同行提供参考，提高我国冲孔灌注桩的施工质量，确保基坑支护系统的安全与稳定。
关键词：水利工程；施工；冲孔灌注桩；技术
1导言
冲孔灌注桩抗荷载大、抗震能力强，沉降小，施工便捷，被广泛用于国内基础建设领域中。因其最大桩深可达104m，最大桩径可达4m，施工环境恶劣多变，孤石、斜岩、断崖、溶洞、砂层、淤泥等地质灾害具有不可预见性，施工质量较难把控。导致卡锤、掉管、偏孔、塌孔、地陷、桩身夹泥、断桩、扩径、缩径等质量和安全问题就可能出现。
2冲孔灌注桩原理与优缺点
冲孔灌注桩是一种常见的桩基建造形式，可作为地基的受力桩基承受垂向荷载，也可作为排桩起到支护基坑的作用。其基本工作原理：控制冲击钻机做功悬吊冲击锤上下反复运动，冲击锤头在其自重的作用下冲击硬质土或岩层，致使其破碎，再利用泥浆循环液将孔内沉渣排出形成一口钻孔，最后下入导管，并灌注混凝土形成一个灌注桩。冲孔灌注桩广泛应用于淤泥、填土、粉黏土、砂土、卵砾石、碎石土等多类型地层，其具有设备简单、操作便捷、成孔孔壁稳固、能耗小、单桩承载力大、对环境友好等特点，并且较容易控制成孔孔径和孔深，孔径通常为600～2500mm，孔深大于300m，因此被广泛应用于基坑支护。但是，冲孔灌注桩也存在一些缺点，如成孔工艺较复杂、对施工操作要求较高、技术间隔时间较长、冬季施工较困难等。
3水利工程项目冲孔灌注桩施工技术要点
3.1施工前准备工作
全面严格审查地勘报告与桩基施工图的吻合度，确保探孔的准确性和参考性，必要时增加探孔补勘，为桩基工程开工奠定扎实基础。根据设计交底、答疑，分析研究机械设备分布走向、工人操作水平、管理水平等实际情况，编制科学合理、操作性强的施工组织设计。施工组织设计中的关键工序、关键部位的质量控制措施进行详细交底，包括桩位复核、垂直度控制、孔径控制、入岩判别、终孔确认、钢筋笼吊装、导管安装、孔底沉渣等。通过施工自检及监理检验联合控制，准备好过程控制的表格，如冲孔记录、测量放线记录、终孔验收记录、钢筋笼验收记录，混凝土浇筑记录等，对桩基工程施工工序实施清单式管理。安全管控重点关注人员、设备、环境，如安全和技术交底、特种作业人员、设备管理维护、危险源分析以及应急演练等。
3.2护筒埋设，泥浆池、沉淀池开挖
护筒埋置要求桩机工班按照测定的孔位中心桩，具体程序如下：预留桩位进行护筒开挖，护筒高度要求比地面高0.3m左右。护筒内径要求大于桩径300mm。护筒安装：护筒固定要求根据桩位中心桩和护筒高度，在护筒外围进行粘土堆填，用小线拉十字并将孔位在护筒上反映。中心留土挖掉。位置安排在桩轴线5m以外，利用挖掘机进行泥浆池以及沉淀池开挖工作。用泥浆沟将护筒缺口和泥浆池之间进行有效连接。
3.3桩位复核
测量放线的准确性关系到承台的尺寸及竖向承载力的传导，除了常规的桩位复核外，常常被忽略的是遭遇孤石、卵石层、软硬交替层、斜面岩和断崖岩不利地质状况下偏孔斜孔进入持力层前的桩位复核。这类复杂情况下的桩位复核重点是应选用高精度的全站仪用极坐标法，以桩机锤头钢丝绳中心线校核桩位。桩机在锤击坚硬石头时容易发生移位与偏孔，轴线与设计桩位偏差不宜超过5cm，垂直度偏差不大于1%。值得注意的是，孔口位置的桩位存在些许偏差将会导致对应孔深的偏孔，特别是遭遇孤石、卵石层、软硬交替层、斜面岩和断崖岩不利地质状况尤为突出，可能出现卡锤、后续钢筋笼挤压变形甚至安装不到底的施工困扰，还会造成扩孔或者塌孔病害。可通过观察锤头钢丝绳摆动幅度大小来判断偏孔方向，调整锤头冲击角度和高度，用高冲程锤击瓦解岩石纠偏。
5-10cm内的轻微偏孔可反复拉伸锤头冲击纠偏。10-20cm内的偏孔必须回填30-40cm大小的块石至偏孔位置配合反复锤击，还应不断转动锤头方向，改变正常锤击位置，直至成功纠偏，防止出现斜孔或梅花形孔底。20cm以上的偏孔且在浅表地层4m以内的可采取开挖去除，深层的部位则需要申请水下爆破。最后测量人员在纠偏后还需重新复核桩位和垂直度，确保最后成桩质量。
3.4冲击成孔
冲击成孔是冲孔灌注桩施工的关键环节之一，应重点控制好重锤质量、冲击高度、砂石泵流量等参数及成孔工艺。（1）冲击高度依据桩位岩土层性质而定，对于黏土、淤泥质土等质松软地层一般选择0.6m，但对于砂砾石层岩、泥岩等硬质地层宜增大至1m。（2）悬距依据桩位岩土层性质、孔深而定，对于黏土、淤泥质土等质松软地层一般小于10mm，但对于砂砾石层岩、泥岩等硬质地层宜增大至30mm。（3）砂石泵流量以保证能够及时排出孔内岩渣为原则确定。过大的砂石泵流量会造成孔内水位下降，引发泥浆压力不稳定、孔壁坍塌等问题。（4）桩机进场前对桩位处场地铺垫枕木以保障桩机的稳定性，枕木应与钢护筒保持合理间距以防被挤压而发生变形、偏移。（5）控制冲锤中心、滑轮缘、孔中心在垂向对齐，横向偏差应不大于20mm。（6）开孔时应选择小冲程、低锤、密击，注意控制泥浆液面稳定、孔与桩位中心对齐，防止钻机发生位移。（7）冲击成孔至3m时，尽可能不捞渣。（8）进入基岩后改用大冲程、高锤、低频率锤击，每钻进0.5m进行一次捞渣。但对于进尺小于0.15m/h的松散地层以及进尺小于0.05m/h的卵石层，捞渣间距应小于0.5m。（9）对于冲击速度较慢的硬岩可通过高低锤交替冲击的方法来破碎孔内岩层。（10）一般采用泥浆循环的方式排渣，但也可采用抽渣筒等方式进行排渣，但该方法应注意防范排渣过程因排出泥浆而导致孔壁坍塌的发生，即排渣过程应及时补给泥浆、保持孔内液位稳定。
3.5冲孔施工方法
利用冲击钻进行钻机施工的过程中，应该将钢丝绳子的放松量进行准确控制，坚持勤放少放，尽量避免钢丝绳放松过多导致冲程减少，也不能放松过少导致冲击力减少，造成“打空锤”比较容易造成冲击机具的损坏。
利用卷扬机进行施工操作时，要求在钢丝绳上进行标记并且将冲程控制住。冲击到底以后要及时将绳子收起并且将冲击钻头提起，避免冲击钻具受到钢丝绳子缠绕或者卷筒受到反缠。
开孔时要求将护筒内部加满泥浆，如果地层较为松散则可以适当向孔内投入一些粘土和碎石，钻进方式选择短冲程（不大于1m）、勤冲击的方法。
对于较为松散的含砂土层或砂卵石层，可以选择直接使用捞渣筒对捞渣进行冲击钻进的方式。对于粘土层，安排冲击钻进冲程在1～2m，避免出现钻具粘糊、钻头泥包的情况。
在淤泥里进行冲击钻进工作过程中，要求将碎石和粘土投量合理增加，借助短冲程（0.75～1.5m）来一边冲击一边投入，在孔壁中挤入碎石和粘土，将孔壁稳定性大大增加。
3.6混凝土灌注
混凝土灌注前首先需要确定混凝土配合比。混凝土由水泥、粗骨料、细骨料构成，其中，粗骨料应选用砾径20～40mm的坚硬卵石，含泥量应小于1.5%，针片状颗粒含量应小于15%。细骨料应选用洁净、坚硬的中粗河沙，含泥量小于3%。各成分的配置应按照设计要求进行配置：水泥和干燥状态的外掺剂的重量偏差小于2%；砂、石料的重量偏差小于5%；含外掺剂的水溶液重量偏差小于2%，水灰比偏差小于1%，重点控制坍落度为180～220mm；水泥用量大于360kg/m3，含砂率为40%～50%。
结束语
综上所述，在水利工程中冲孔灌注桩凭借自身优势被广泛使用，直接对工程质量产生较大影响。因此，需要加强冲孔灌注桩施工的技术控制，充分保证施工质量。
参考文献
[1]史佩栋主编.实用桩基工程手册.北京.中国建筑工业出版社.2002(1)：692-696.
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