冲孔灌注桩施工常见问题的处理

【摘要】桩基础以其承载力高，沉降量小、经济、施工方便等优点被广泛应用于建筑及桥梁等工程中，其中，冲孔灌注桩是目前桩基础的主要形式之一。由于采用冲孔桩施工工艺进行成桩时，常发生塌孔、梅花孔、斜孔、钢筋笼上浮、漏浆、卡管、桩偏位、桩底沉渣太厚和混凝土灌注质量达不到设计要求等问题；不仅影响施工质量和工期，还造成投资超控等现象。本文将对冲灌注桩施工常见问题的处理进行简要的分析，以供大家参考学习之用。

【关键词】：冲孔桩；质量问题；处理

Abstract: Pile foundation for its high bearing capacity, settlement, economy, construction, etc. are widely used in buildings and bridges and other projects, punching pile is one of the main form of the current pile foundation. This article will analyze the hedge Pile FAQs deal for your reference learning purposes.Key words: punching pile; quality issues; processing

　　前言

桩基础以其承载力高，沉降量小、经济、施工方便等优点被广泛应用于建筑及桥梁等工程中，其中，冲孔灌注桩是目前桩基础的主要形式之一。特别是一些特殊地质条件下，冲孔灌注桩施工工艺更是显示出其适应性和优越性；例如：

持力层埋藏较深，且地下水高，出水量大，或存在流砂、淤泥等软弱夹层，不宜采用人工挖孔桩时。

土层较硬，或存在硬夹层，预制桩无法穿越硬夹层达到设计持力层时。

岩溶地区存在较多、较大溶洞，且基础必须进入坚硬灰岩层。

上述情况均可考虑采用冲孔桩施工工艺进行处理。

由于采用冲孔桩施工工艺进行成桩时。地质条件比较复杂，往往伴随有溶洞、溶沟、溶槽、裂缝等，再加上冲孔施工中使用的泥浆起不到护壁的作用及水下混凝土施工中的关键环节控制不严，在施工中常发生塌孔、梅花孔、斜孔、钢筋笼上浮、漏浆、卡管、桩偏位、桩底沉渣太厚和混凝土灌注质量达不到设计要求等问题；不仅影响施工质量和工期，还造成投资超控等现象。下边就冲孔灌注桩常见的质量问题，讨论其成因及处理办法。

3.1、桩基偏位：

由于冲孔桩施工时，需要制浆和排浆。很多工地为降低成本或管理不善，施工场地都较为泥泞，而冲孔桩施工设备一般比较重；桩基施工设备一定程度上均会出现下沉和倾斜的现象。另外，由于冲孔桩的工作原理决定了在冲孔过程中，冲孔桩机会有一定的移动，这样就造成了桩孔的偏位。解决桩孔偏位的办法是：在放线定点后，先用人工挖孔桩的方法成孔，成孔深度约1.0m，孔宽度比冲锤每边宽出5cm，孔四周做砼护壁，这样在冲孔过程中，孔锤只要不超出护壁范围，就能保证桩位的准确性；同时也要加强对桩机的检测，如出现明显的位移式，应立即修正。

3.2、塌孔和漏浆：

塌孔常发生在地层结构中有较厚的砂层，圆砾层或淤泥层部位的成孔过程。由于上述土层的整体性、粘聚力较差，在冲孔施工的外力作用下。上述土层的孔壁不稳定，一般地质条件中使用的泥浆起不到护壁的作用，从而造成了塌孔。

在溶岩地区进行冲孔桩施工时，由于溶岩的发育，存在溶洞、溶沟、溶槽、裂缝、岩洞与地下河连通，而且溶洞类型很多，有上、下串珠状，有侧向的溶洞，溶洞有的，也有通过裂隙相互连通的；因此当冲孔冲破溶洞时，会因泥浆漏失使得桩孔内的泥浆面骤然下降，孔壁突然失去泥浆的保护而坍塌。对于流砂、淤泥、圆砾等土层遇到塌孔时，常用的处理办法是应立即将桩锤提起，并抛填石块和粘土（冲孔施工前应预备）至塌孔位置以上约1~2.0m，然后反复冲击，向外侧挤压造壁，并利用块石和粘土堵塞裂隙。若以上方法仍没有效果，可采用钢护筒（也有采用钢筋笼外罩钢丝网的做法）。对于溶岩地区往往是因为碰到溶洞、裂隙等造成漏浆，此时，也应该立即将桩锤提起，在研究超前钻报告（溶岩地区一般均要求做一桩一孔的超前钻探），判定岩洞是在桩孔的下部还是侧面；然后按上述方法抛填块石和粘土反复冲击，填充溶洞和堵塞裂隙；若仍然无效时，如果是底部出现溶洞和裂隙的，可先灌注低标号的砼，直至砼面不再出现下沉现象。待砼面稳定2~3天后，重新冲孔。如果是侧向溶洞的，在大量抛填块石和粘土反复冲击后，漏浆现象仍很严重时，可采用钢筋护筒的侧向支护（不用灌注低标号砼的办法避免大量流失砼，降低成本）。注意：不管是采用钢护筒之前还是灌注低标号砼之前，都应冲过当时堆填块石和粘土的底部。若以上方法仍没有效果，即无法成孔，应立即反馈给设计单位，进行修改设计。

此时可考虑废掉这根桩，在旁边进行补桩。利用两端或三桩来抬这一个柱子。另外，在不利土层冲孔，控制好泥浆的比重，也是控制塌孔的重要环节，必要时还进行水泥浆护壁。

3.3、桩孔倾斜：

桩孔倾斜是指冲孔桩成孔的垂直度不满足规范要求。造成桩孔倾斜的原因有：①场地软弱，桩机自重大，造成冲孔机械自身的下沉和倾斜。②所用桩锤偏心过大。③桩锤掉齿。④冲进过程中遇到有侧向伸出的障碍物（俗称鹰嘴岩），或岩面倾斜严重。⑤孔底土质不均匀，岩石强度差异大（俗称半边岩）。

处理的措施：施工前应避免选用偏心过大的桩锤；不时检查桩锤的锤齿。发现锤齿磨损严重或断齿时应及时更换，冲孔机械尽量置于坚硬土层上或进行适当加固。避免过大下沉和倾斜及移动；冲孔过程中要不时的进行垂直度检测；发生桩孔倾斜且超过规范要求后，可向孔内回填块石和粘土块，然后用低锤密冲，反复矫正直至纠偏成功。垂直度检测的简单方法是测量设计桩中心线与桩锤钢绞线是否对齐，找出偏心的方向，进行有针对的纠偏，如果偏心严重，应进行回填后重新定点，重新冲孔。

3.4、梅花桩：

产生梅花桩的条件有：一.桩孔冲进到坚硬岩层。二.冲锤的形状，冲孔桩施工用的冲锤不是平底的圆锤。而是十字锤、人字锤和梅花锤等，其工作的机理是通过冲锤自重落下冲击岩石，同时通过桩锤顶上的转向环进行转动。避免锤齿老是在一个地方重复锤，不然岩石就会根据锤齿的形状形成竖向的梅花状岩柱，这就叫梅花孔。如果梅花孔不作处理，那么该桩心砼便存在缩孔，且桩底的岩石不是完整的而是形成了梅花状的齿，该齿在上部结构重力作用下极易断裂或破碎，从而对桩的承载力造成隐患。此外，形成梅花桩孔后还极易出现卡锤的施工事故。因此在冲孔桩施工过程中，若发现梅花锤，应引起注意，及时处理。处理梅花孔的措施有：

3.1.1.当施工进入较坚硬的岩层后，避免使用锤高过大的桩锤，同时严密监视桩锤顶的转向环是否转动灵便，若转动不灵应及时检修。

3.1.2.向桩孔内回填块石至梅花孔顶1.0m左右，然后使用低锤密冲，反复修孔。

3.5、卡锤

卡锤是指冲孔经过岩层分界时（特别是刚破溶洞顶，进入溶洞时）。相邻岩层强度差差别较大，操作中未及时根据地质情况调整冲锤的冲程（在坚硬岩石处仍使用大冲程）,或出现梅花孔等原因引起冲锤被卡住，不能提升的现象。当冲锤最终不能打捞上来，至使该定位点不能继续成桩，需修改设计继续补桩，形成了施工事故，不应小视，针对发生卡锤的原因采取相应的处理方法。

由于冲锤穿过岩层突变处（或进入溶洞）产生卡锤，优先采用水下爆破的方法进行处理，在整体岩层中此方法容易奏效，砂地层中不宜采用此方法；对于拉断钢丝绳的严重现象，如果水下爆破仍然不能提起冲锤的，可先用块石和粘土混合物回填到一定高度，再换用大一点的桩锤，对点就位重新开冲，冲至原卡锤处停止，再进行捞锤，提锤，后继续开冲至桩底设计标高。当卡锤的深度不深且具备开挖条件时，可进行大开挖或采用人工挖孔的模式进行捞锤。

避免卡锤的现象发生，关键是要研究透该孔的地质条件情况。根据不同的地质情况来调整冲锤的冲程，在溶岩地区提锤高度一般控制在2~3m为宜。

3.6、桩底沉渣过厚：

桩底沉渣过厚是冲孔桩基础施工极容易出现的较严重的质量问题，造成的原因有：

3.6.1、清孔不彻底，岩渣粒径过大，无法使其悬浮在清孔的泥浆中并带出桩孔而造成永久性沉渣。

3.6.2清孔后的泥浆比重过大，以致在浇灌混凝土时，混凝土的冲击力不能完全将孔底的泥浆反起，形成泥浆与混凝土的混合物。

3.6.3.清孔后放置的时间过长，使原来悬浮于泥浆中的岩渣颗粒重新沉回桩孔底部，这些沉淀过厚的岩渣和泥浆混合物不能被返起。

3.6.4水下施工的混凝土导管下端距离孔底过高，影响了混凝土的冲击作用造成底部沉渣过厚或形成泥浆与混凝土的混合物。

3.6.5.灌注的混凝土塌落度过小，流动性差。或者混凝土导管内不洁净不光滑，影响了砼的下泻速度，从而影响混凝土的冲击作用。

3.6.6.桩孔验收时，无经验或措施不到位。

3.7防止和处理桩底沉渣过厚的措施有：

3.7.1桩孔施工到设计孔底标高后，认真检查清孔阶段的岩渣粒径，以及清孔后泥浆的比重。为了提高泥浆的清孔效果，有条件时可在泥浆中加入外加剂（如硫酸钠等），以提高泥浆胶体的排渣效果。

3.7.2、严格控制清孔后的放置时间，有条件时，清孔验收合格后。应立即灌注桩芯砼，若时间过长，在灌注桩芯混凝土时，可利用灌注砼的导管重新清孔，再进行水下混凝土浇灌。

3.7.3、水下砼灌注应严格按规范执行。混凝土的坍落度、和易性通过现场实验确定。严格控制导管下端到桩孔底部的砼落差，距离通常控制在30cm左右，不应超过50cm，并确保混凝土初始灌注是混凝土能包裹住导管端口，包裹长度一般不小于1.0m。混凝土导管要及时清理，保证管内壁的清洁无障碍。

3.7.4、若桩长过长，如桩长超过20m时，采用正循环施工工艺进行清孔达不到效果时，可用真空泵采用反循环工艺进行清孔。

3.7.5、判定清孔效果的方法：观察排出泥浆中岩渣的粒径和含量。用DN 20左右的钢管用力插到孔底，通过手感和回音来判别沉渣的情况。沉渣清理较好的，钢管与基岩碰撞的混音较清脆，反之则比较沉闷。判定沉渣清理的效果的好坏需要一定的实际工作经验。

3.7.6、对于桩底沉渣过厚而影响质量时，可利用钻孔抽芯检测的抽芯孔作通道，采用高压灌浆法对桩底沉渣进行补强，处理完毕后还需按相关规定进行处理效果的检测。

4、钢筋笼上浮：

钢筋笼上浮经常发生在冲孔桩施工的最后一道工序——水下混凝土的灌注过程中，钢筋笼上浮，致使桩下部无钢筋笼。当钢筋笼过长中间需要连接时，若上浮严重，甚至会使钢筋笼接头处松脱。造成钢筋笼上浮的原因有：

4.1.开始灌注混凝土时，导管底部接近钢筋笼的底部，混凝土灌注的速度过快，混凝土流出时的冲击力较大，推动钢筋笼上浮。

4.2.由于准备工作不足，砼灌注的时间过长，致使原先已浇灌的砼已具有一定的强度，在后浇砼提升导管时，带动钢筋笼上浮。

4.3导管提升速度过快。

4.4.导管提升时，导管接头的法兰盘钩住钢筋笼。

4.5防止钢筋笼上浮的措施有：

4.5.1.导管接近钢筋笼底部时，适当放慢灌注速度，控制好导管埋深，减小混凝土向上的冲击力。

4.5.2.控制混凝土的灌注时间，若整体灌注时间较长时，可在砼中添加缓凝剂，以延长砼的初凝时间。

4.5.3.控制砼导管的提升速度。

4.5.4.当桩顶有钢护筒时，可在桩顶钢筋上加焊一个钢箍。钢箍与钢护筒焊接固定。

4.5.5.对已上浮的钢筋笼，可对钢筋笼采取顶压，将钢筋笼压回原位，顶压可利用施工现场的现有工具，如挖掘机的挖斗等。

5、地质资料不详细或施工记录不及时不准确。

除了工程的详勘资料外，在岩溶地区一定要进行一桩一孔的超前钻探工作，这样才能判定是否有溶洞、裂隙等特殊地质情况。以及确定冲孔桩的成孔深度等。当出现上述施工问题需要进行回填块石和粘土块时，应准确记录回填前的标高。重新冲孔时，冲孔深度一定要冲过回填前的标高，不然无法判定岩石是回填进去还是原来的基岩。

6、盲目超冲。

一些态度 不端正的施工企业为增加工程量，盲目的超冲，致使桩底的完整基岩厚度不满足3d或5.0m（二者大值）的要求。预防措施：熟悉超前钻探资料，加强现场监督和测量。

7、地质资料与现场地质情况不相符。

由于溶岩地区地质情况较复杂，而钻探的孔径（范围）较小，往往距离钻孔点几十厘米就会出现突变，例如出现半边岩、岩面倾斜严重、侧向溶洞、裂隙等。当出现二者严重不符时（岩面标高相差0.50m以上），则应通知勘察单位进行补勘，以保证桩端下完整基岩的厚度满足要求。

8、结束语：

以上是本人在工程实践中对冲孔桩施工的一点认识和见解，由于冲孔桩施工中桩孔和桩身均不可见，与人工挖孔桩，锤击（静压）预制桩身可见的桩基础相比，要确保冲孔桩的施工质量，将面对更大、更多的困难。因此，在冲孔桩施工时，对冲孔桩施工工艺一定要有深入的理解，多协商，千万不能盲目处理。施工过程中的每道工序必须严格按照有关规范、规程和设计要求，把质量事故消灭在萌芽状态。

【参考文献】：

[1]《公路桥涵施工技术规范》（JTG/T F50-2011）

[2]《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）