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1、冲击成孔灌注桩技术在工程中的应用与总结1 施工平面设计图及现场地形地貌设计概况：人行天桥主钢箱梁下部结构桩径D150cm*3根；两侧梯道梁桩径D100cm*2根*2侧；全线计7根D-1 设计平面图现场地形情况为路基土石方已完成，地形平坦，上部无高压电线、周边无障碍；平面上受制于现场地产开发商房屋建设同步进行，其施工过往车辆务必跨越道路施工区，桩基施工需考虑临时道路交通转换，采取半幅施工半幅通行方式进行。D-2 现场地形地貌2 冲击成孔灌注桩定义、特点及适用范围冲击成孔灌注桩是利用冲击式钻机或卷扬机把带钻刃的、有较大质量的冲击钻头（亦称冲锤）提到一定高度，靠自由下落的冲击力来削切岩层或冲挤土层，
2、部分碎渣和泥浆挤入孔壁中，大部分成为泥渣，并通过专门的捞渣工具掏土成孔，最后灌注混凝土成桩。本项目中是利用卷扬机作提升动力，钻头型式为常用的十字型。特点：设备简单、操作方便，成孔质量坚实、稳定、坍孔小，不受场地条件限制，无噪声和振动影响，应用范围较广。桩孔直径60150cm,最大250cm均可选用;相关资料揭示成孔最大深度可以达到100m。单桩成孔时间相对较长，混凝土充盈系数（实际灌注的混凝土数量除以按设计图纸计算的混凝土数量）相对较大，可达1.21.5，由于采用泥浆护壁成孔，施工环境差，施工速度相对较慢，沉渣难以清理干净。适用范围：在黏土、粉土、填土、淤泥中成孔较高；特别适用于持力层为硬质岩
3、或地层中有大块石。工业与民用建筑、桥梁、水工，所有建筑均适用。D-3 简易冲击式钻机3 冲击成孔灌注桩施工工艺流程施工准备桩定位及护筒设置钻机就位、孔位校正冲击成孔、泥浆循环清孔换浆终孔验收下钢筋笼和导管二次清孔灌注混凝土成桩。4 工程施工组织情况4.1 施工准备1）技术准备：项目在开工前，按要求编制专项施工方案并按规定的程序审批；分项工程作业前机械设备报验；对作业人员进行安全技术交底、留存好相关影像记录并签字确认；相关人员提前熟悉施工设计图，测量及复核现场控制桩。2）材料及试验准备:根据工程需要，提前组织并落实好本分项工程施工用的钢筋、预拌混凝土、声测管等材料；材料按要求送检，合格后再投入项
4、目施工；钢筋工程的机械连接接头提前作好工艺试验。3）现场准备：清除施工场地范围内的杂物；整平场地、按要求接入施工用的临时水电；根据专项方案要求，作好临时道路的交通转换、布置好泥浆池，作好现场围挡封闭、临时排水、安全文明施工等标志标牌。D-4 施工现场准备4.2 桩定位及护筒设置1）测量方法：本项目中桩定位采用全站仪进行，先测量出拟实施的桩基中心点，在中心处打好木桩，桩机进场。根据测定及复核无误的桩位埋设护筒，一切就位后开始冲击成孔施工。过程施工中采取十字线法投测桩位中心，并根据其中心复核成孔桩位的平面位置。2）护筒设置：护筒设置的目的及作用在于固定钻孔位置，保护孔口、提高孔口水位，防止地面水流
5、入，增加孔内静水压力维护孔壁稳定，同时兼作钻进导向。项目部护筒设置情况：采用钢护筒，护筒内径均比设计桩径大20cm，钢板厚度10mm,护筒埋设深度1m,护筒顶面高出现状地表3040cm,钢护筒上部开设了1个溢浆口。护筒埋设时已确保做到准确、稳定，平面位置与桩位中心偏差控制在50mm内，护筒垂直。护筒下端外侧同时按相关要求采用黏土填密实，护筒的高度满足孔内泥浆面高度的要求。现场钻机及护筒实体见图5示。D-5 现场钻机及护筒3）泥浆制备 泥浆护壁是冲击成孔的一个非常重要的关键点，护壁泥浆含砂量一定要小。结合项目实际，泥浆在挖孔前制备好，钻孔时输入孔内；过程施工中同时采取向孔内输入清水方式、一边成孔
6、、一边使清水与钻削下来的泥土拌合形成泥浆。本项目中泥浆采用工程路基范围内开挖出的符合要求的高塑性黏土。泥浆制备后满足护壁和清孔功能。本项目中由于桩孔少，泥浆技术性能根据经验判定。就大型项目泥浆性能指标可以通过试验测定并参照图6执行。D-6 泥浆性能指标4.3 钻机就位、孔位校正。一切准备工作就位完毕后，在钻头锥顶和提升钢丝绳之间设置保证钻头自动转向的装置，避免产生梅花孔（由于钻孔垂直度偏差影响，同一钻孔孔口下平面上形成的若干个方向不同的钻孔）。再次复核及校正孔位，保证平面位置准确。4.4 冲击钻进1）开孔时采取低锤密击（落距小、锤击次数多且频率快），本项目中表土为杂填的碎石土，为确保孔壁稳定，
7、已采取加入小片石方式进行。【注：同类工程中，当表土为淤泥、细砂等软弱土层时可以采取加黏土块夹小片石反复冲击孔壁，孔内泥浆保持稳定】2）就各种不同的土层操作方法。本项目中，在护筒刃角以下2m范围：采取小冲程1m左右，泥浆比重1.21.5，加入小片石；中部为土夹石层：中高冲程34m，泥浆比重1.3。【注 其他类似项目参考方法，如为黏性土层可以采取中小冲程12m,泵入清水或稀泥浆；为粉砂或中粗砂层采用中冲程22m，泥浆比重1.21.5；为软弱土层或塌孔回填重钻土层采取小冲程反复冲击，加黏土块夹小片石，泥浆比重1.31.5】。本项目实施时，个别桩孔塌孔严重，孔内护壁泥浆全部流失殆尽，先采取黏土加片石后
8、仍旧未解决；最后采取C20素混凝土回填后再重新成孔采解决。3）由于本项目设计要求嵌岩起算点地层为中风化基岩，桩孔进入基岩后，非桩端部持力层每钻进300500mm清孔取样一次；判定正式进入桩端部持力层后每钻进100300mm清孔取样一次。过程施工中同时按相关要求作好记录，备终孔验收。4）钻孔进入基岩后，采用大冲程、低频率冲击方式进行。成孔偏移时技术处理措施：采取回填片石至偏孔上方300500mm处，重新成孔。5）过程施工中，每钻进45m验孔一次，在更换钻头前或容易缩孔处，均已按要求验孔。6）【补充其他成孔方法及措施】就同类工程施工，若遇到孤石时，可以采取预爆或高低冲程交替冲击，将其击碎或挤入孔壁
9、；冲孔中遇到斜孔、弯孔、梅花孔、塌孔、护筒周围冒浆时，应立即停钻，查明原因，采取措施后继续施工；大直径桩孔可以分级成孔（举例：如设计2m的桩径，可以采取先1.2m其次1.6m最后2m 分3级钻进），每一级成孔直径为设计桩径的0.60.8倍。4.5 捞渣开孔钻进，成孔深度小于4m时，不捞渣。过程施工，尽量使钻渣挤入孔壁。本项目中排渣采取泥浆循环与抽渣筒相结合方式进行，及时补充泥浆，保证孔内现状水位高于地下水位1.5m以上。4.6 清孔、换浆本项目中清孔采取气举反循环清孔：利用空压机将导管内的风管注入压缩空气，使导管内变成低压的气水混合物，通过孔壁与导管内压力差的作用将孔底沉渣抽上来。该方法对黏性
10、土和基岩地区桩径5002000mm所有桩长适用，清孔时间快、效率高，过程中但易坍孔同时需要保证孔内泥浆面不下降（备注，与之相对的还有正循环清孔方式：利用泥浆泵向导管内注入泥浆输送到孔底，然后该泥浆将孔底沉渣经孔壁循环上来，再流到泥浆池，循环进行，该方法桩长在70m以内所有地层适用、清孔成本低，速度慢，但对桩长较长时清理沉渣较困难）4.7 终孔验收过程施工中，除严谨操作、密切观测及监督外，在钻孔达到设计要求深度且自检合格后，组织相关参建单位有关人员进行首桩验收。验收合格后采用符合要求的测绳测量孔深、钢卷尺测量孔径、全站仪测量桩孔的平面位置，形成收方记录，并按相关要求编制机械成孔灌注桩成孔施工检查
11、记录。4.8 下钢筋笼和导管终孔收方量测完成后，立即放入钢筋笼和导管。本项目中钢筋笼采用现场预制方式进行，钢筋制作安装质量保证按施工设计图及施工验收规范要求进行。钢筋工程隐蔽检查及验收合格后，采取汽车吊辅以人工安装就位，吊装作业时遵守相应的安全操作规程，保证钢筋笼吊点的强度、刚度及稳定性。钢筋笼就位位后采用D25钢筋设置成十字内撑，一端与钢筋笼主筋焊接，另一端与护筒内壁焊接，确保桩基钢筋笼居中、保护层符合要求且混凝土浇筑过程中不发生上下、左右位移。过程施工照片见图7/8示。D-7 钢筋笼吊装D-8 钢筋笼平面位置复核及加固4.9 二次清孔在桩基混凝土灌注前，再次对桩孔进行清孔。确保基底沉渣厚度
12、符合要求。本项目桩基设计为端承桩（指基桩通过软土层嵌入基岩层，受力是靠底部桩尖阻力），沉渣厚度控制在50mm以内。基底沉渣厚度现场采取测绳基底吊钢筋锥方式进行，同一位置、同一吊坠。先把测锥放入孔中，快到桩底时慢慢下放，手感觉到刚接触细砂面时，记录读数1；抖动抖动，继续下垂至基底不能下沉处，记录读数2，两次读数之差为沉渣厚度。4.10 水下混凝土灌注过程施工时，水下混凝土配合比提前通过试验确定；坍落度180220mm;具备良好的和易性；浇筑混凝土钢导管直径200mm,壁厚3mm，导管分节制作，接头采用双螺纹方扣快速接头。开始浇筑混凝土时，确保导管底部与孔底保持在300500mm;第一次初灌时，保
13、证混凝土数量使导管埋入混凝土面以下800mm以上，第二斗混凝土连续进行；浇筑过程中使导管埋入混凝土中深度2m;混凝土浇筑连续进行，随浇筑高度不断上升，最后一次混凝土超灌高度800mm1000mm。单桩混凝土浇灌根据相关要求留设2组标准养护试件。D-9 桩基混凝土浇筑5 质量验收该分项工程按建筑地基基础工程施工质量验收标准（GB50202-2018)）泥浆护壁成孔灌注桩质量检验标准相关要求执行。见图10示。D-10 质量验收标准1D-10 质量验收标准2（续表）6 工程量计算规范规定及相关地方计算规则6.1 孔深=自然地面标高-设计（实际）桩底标高6.2 空桩长度=孔深-桩长（包含桩尖）6.3 泥浆护壁成孔灌注桩计算规则：1）以米计量，按设计图示尺寸以桩长（包含桩尖）计算；2）以立方米计量，按不同截面在桩长范围内以体积计算；3）以根计算。6.4 机械钻孔灌注桩混凝土重庆市计算规则：按设计断面积乘以长度（桩芯砼长度加600mm）以体积计算。
