冲孔桩施工技术在某高炉渣提钛项目的应用

张顺玲

(攀枝花攀钢集团工程技术有限公司，四川攀枝花 617000)

冲孔桩在目前桩基施工中常用，能穿越地下水位上下的各类复杂地层，能形成较大的单桩承载力，成桩质量较好，适应各种地质条件和不同规模的建筑物[1]，所以被广泛应用。

1　实例工程概况

高炉渣提钛项目场地稳定性勘察报告表明，持力层为玄武岩⑥，要求桩极限端阻力标准qpk≥2 800 kPa；桩极限侧阻力标准值：热熔炉渣①，qsk≥120 kPa；黏土岩粉砂岩互层④，qsk≥70 kPa；玄武岩⑥，qsk≥100 kPa；桩基进入持力层必须大于2d。场内土层情况：场地内杂填土① 3层物质成分复杂，均匀性差，不能作为持力层。其余人工填土胶结炉渣①层、碎石填土①1层、素填土①2层用作持力层时，需进行有效的地基处理。荷载较大，对沉降比较敏感的建(构)筑物基础，以桩基础为主，本工程 A ～ D 轴线及电炉基础采用桩基，共43根桩基采用冲孔灌注桩。

2　冲孔桩主要施工方法

2.1　施工顺序

工程桩基主要分布在主厂房区域内，在施工过程中先施工碳化炉基础下的桩，在施工过程中按自编号1～5、7、6、8、10、12、15、16、19、20、18、17、14、13、11、9、32、30、25、24、21～23、26、28、29、43、42、39～41、38、35～37、34、33的顺序进行(图1)。

图1　桩位布置图及自编号

2.2　施工准备

了解场地情况，做好施工组织设计，根据总工期安排桩基的施工工期及所配备的机械设备所需消耗的水、电、料，制订网络计划、绘制总平面图。

2.3　施工工艺流程

场地平整→桩位放线、开挖浆池→桩机就位→护筒埋设、孔位校正→冲击成孔、泥浆循环→清孔→成孔验收→吊放钢筋笼、导管→灌注混凝土→成桩养护→桩基检测。

2.4　桩位测量放样

根据设计所提供的控制点，采用全站仪现场布置控制网并复核。依据桩基中心轴线坐标值，用坐标法放样桩基中心线、桩基中心点等，并打入标桩，中心线的放样误差控制在2 cm范围内，并设置十字形控制桩，便于校核，桩上标明桩号。

2.5　场地平整与就位

冲机就位时与平面最大倾角不超过4°，现场地面承载能力大于250 kN/m2。冲机平台处必须碾压密实。进行桩位放样，将冲机行驶到施工的孔位，调整桅杆角度，操作卷扬机，将冲头中心与冲孔中心对准，并放入孔内，调整冲机垂直度参数，使冲杆垂直，同时稍微提升冲具，确保冲头自由浮动孔内。

2.6　护筒埋设

护筒用8 mm的钢板制作，护筒内径为设计桩经+20 cm，高度2 m，上部开设2个溢浆孔。为增加刚度防止变形，在护筒上、下端口和中部外侧各焊一道加劲肋，并在上部焊上吊环便于吊运。

2.7　泥浆的制备及循环净化

泥浆造浆材料选用优质黏土或膨润土，必要时再掺入适量CMC羧基纤维素或Na2CO3纯碱等外加剂，保证泥浆自始至终达到性能稳定、沉淀极少、护壁效果好和成孔质量高的要求，泥浆性能指标相对密度(表1)。

2.8　冲孔

待冲机就位准确后开始冲进，初始冲进时，先在孔内注水，加黏土，小冲程制浆，进尺适当控制，在护筒刃脚处小冲程、高频率反复冲砸，使刃脚处有坚实的泥浆护壁，冲至刃脚下1m后正常冲进。冲孔作业时，注意地质变化，在变化处取渣样，编号保存[2]。

表1　制备泥浆的性能指标

在砂黏土地层冲进时，泥浆相对密度控制在1.05～1.15之间；在易塌地层中冲进时，泥浆相对密度提高到1.2左右，适当降低成孔冲速，必要时添加外加剂如CMC、纯碱等，以确保孔壁稳定。

2.9　渣样留存和地质记录

施工过程中及时与设计地质情况进行对比分析，对地质情况出入较大者，及时与监理、设计等单位联系，采取措施。

2.10　成孔检查

成孔达到设计标高后，对孔深、孔径、孔壁、垂直度等进行检查，不合格时采取措施处理。成孔检查方法根据孔径的情况来定，当冲孔为干孔时，可用重锤将孔内的虚土夯实，采用测绳及测孔器测。

2.11　清孔测沉渣

2.11.1清孔

将沉淀物清出孔位。浇筑混凝土前孔底沉渣厚度，端承桩不大于5 cm，在灌注混凝土前，用高压水吹底翻渣，进一步减少桩底沉碴厚度。

清孔主要方法为捞渣清孔，清孔过程应边捞渣边向孔内注水，并保持孔内水头高度1.5～2.0 m，并应随时观测孔底沉渣厚度和观测冲洗液含渣量，当冲洗液含渣量小于4 %时，孔底沉渣符合规定即可停止清孔。

2.11.2测沉渣

(1)测沉渣使用的工具：测锤(直径130～150 mm，高度180～200 mm，质量3～5 kg)，水文测绳；

(2)测沉渣方法：沉渣厚度以钻头或圆锥底部中点标高为测量起点。

2.12　钢筋笼的制安

2.12.1钢筋笼的制作

(1)根据配筋图制作钢筋笼，按桩孔深度分三段制作，第一、二节为定长钢筋笼，第三节由桩实际深度确定制作长度。要确保钢筋的位置、间距及根数符合图纸的规定和规范要求。

(2)钢筋笼的螺旋箍筋或加劲筋的接头采用焊接，加劲筋与主筋连接采用点焊，螺旋箍与主筋连接采用绑扎。

(3)为防止运输和吊装时钢筋笼变形，必须对吊点位进行加强处理，必要时加密加劲筋。

(4)为保证钢筋笼的保护层厚度，在钢筋笼外侧事先以等距离焊接保护层支架，支架采用HPB级φ6.5钢筋制作，沿桩长的间距为2 m，横向圆周不少于4处。

2.12.2钢筋笼吊装

在加工现场分段制作完成并验收合格后的钢筋笼，运至孔口吊放入孔内，两段钢筋笼在孔口连接，采用单面焊，焊接长度为10d，焊缝高度不小于0.3d，焊缝宽度不小于0.7d。

2.12.3允许误差

(1)钢筋笼允许误差(表2)，搬运和吊装时，要防止变形，安放要对准孔位，避免碰撞孔壁，钢筋笼顶达设计标高后应立即固定，以免浇注混凝土时钢筋笼上浮。

表2　钢筋笼允许误差

(2)钢筋笼主筋的保护层允许偏差为±20 mm。

2.13　下放导管及二次清孔

钢筋笼下放到位固定后，立即安放导管[3]。导管采用钢管制成，接头为法兰接头。导管使用前做水密承压及接头抗拉试验，试压压力不低于孔底压力的1.5倍，导管下端距孔底的距离为300～500 mm。

混凝土导管安放完后，若孔底沉碴厚度不满足设计要求，利用导管进行二次清孔，使沉碴厚度、孔内泥浆等指标满足相关技术规范要求，桩底沉碴厚度不大于5 cm。清孔时及时向护筒内补充优质泥浆，确保护筒内水头，并取样检测，经监理工程师现场检验合格后，立即拆除吸泥弯头，开始浇注混凝土。

2.14　混凝土浇注

(1)混凝土原材料。该桩基工程混凝土采用商品混凝土，混凝土强度等级为C30。

(2)浇注方法。该桩基工程采用泥浆下直升导管法灌注混凝土。

(3)首盘浇注。开浇采用隔水胶球法。

(4)浇注过程控制。灌注混凝土一旦开始后，连续进行，不得中断。

浇注过程中，导管埋入混凝土的深度不得小于2.0 m，亦不宜大于6 m，以便起拔并严禁将导管拔出混凝土面。

每隔10 min测量一次桩孔内混凝土面深度。当浇注混凝土量与混凝土顶面位置不相符时，应及时分析原因，找出问题所在，及时处理。

浇注过程中，密切注意孔口情况，若发现钢筋笼上浮，应稍作停浇，同时，在钢筋笼上面加压重物，在不超过规定的中断时间内继续浇注。

3　结束语

冲孔桩是直接在施工现场桩位上成孔,然后放入钢筋笼再灌注混凝土而成，冲孔桩施工冲孔机冲击成孔，泥浆护壁。优点是：对邻近建筑物及周围环境的有害影响小；桩长和直径可按设计要求变化自如；桩端可进入持力层或嵌入岩层；单桩承载力大等。缺点是：灌注桩成孔工艺较复杂，操作要求较严，易发生质量事故，且养护时间长，不能立即承受荷载，冬季施工困难较多。在冲孔施工中对冲孔桩的施工工艺要熟悉，这样才能保证成桩质量，节约工程成本。