近年来，我公司先后在广东、广西承建了多个5000t/d 水泥熟料生产线及320万t/年粉磨站工程。该地区地质条件极其复杂，溶岩较发育，属典型的喀斯特地质，地基多采用灌注桩处理。在施工成孔过程中，曾采用过人工挖孔和回旋钻孔成孔工艺，但效果均不理想。采用冲击成孔工艺后，工期、质量都能满足要求，故冲击成孔灌柱桩施工技术在“两广”地区得到广泛地应用。1工艺流程
场地平整→修筑泥浆池、沉淀池、循环槽和废浆池→测量放线、埋设护筒→桩机设备安装、调平→成孔→一次清孔→制作、吊放钢筋笼→下导管、二次清孔→配制、灌注混凝土→拔导管和护筒→设备转场→桩基检测→竣工验收。2施工方法2.1施工准备 1）设备进场前要做到“三通一平”。首先，探明桩孔位置的地下情况；其次，复核测量基线和基点，标定桩位和高程；然后，合理布置泥浆池、沉淀池、循环槽和废浆池的位置。泥浆池的容积应为钻孔容积的1.5倍，一般不小于30m 3；沉淀池应有两个以上，每个容积不小于6m 3；废浆池一般不小于两个桩孔的容积。现场可以采用砖砌筑泥浆池、
沉淀池、循环槽和废浆池。2）埋设护筒。护筒一般采用厚度为5～6mm 钢板制成，内径比钻头直径大10cm ，高度为1.5m ，顶部用角钢加固，并安装有2～4个提升环和留1～2个溢浆口，埋设深度不得小于1.0m 。埋设护筒时，护筒中心线 要对正测定的桩位中心，偏差不得大于20mm ，并应严格保持垂直。护筒固定就位后，其外侧用粘土分
层回填夯实。护筒上口用钢丝绳对称吊紧，
防止下窜。3）设备安装、调平。设备安装时，必须使钻架的天车滑轮前缘、冲击钻头中心和桩位中心在同一铅垂线上。2.2成孔
1）施工时，先低锤密击，锤高0.4～0.6m ，及时加块石与粘土泥浆护壁，使孔壁挤压密实。孔深达护筒下3～4m 后，加快冲击速度、加大冲程，将冲锤提高至成孔面1.5～2.0m ，转入正常连续冲击。成孔时及时将孔内残渣排出孔外，以免孔内残渣太多，出现埋钻现象。
2）成孔时，应随时测定、控制泥浆密度，如遇土层塑性指数大于25时，可采取自成泥浆护壁，否则要用膨胀土造浆。成孔过程中，每冲击约2m 应排渣一次，并定时补浆，直至设计孔深。排渣的方法有两种：一是泥浆循环排渣法，就是使泥浆在孔内向上流动，将残渣带出孔外，该方法造孔功效高，护壁效果好，泥浆较易处理，但孔深较大时，循环泥浆的压力和流量要求高，较难实施，故只适于在浅孔应用（一般不宜超过50m ）。二是抽渣筒法，就是用一个下部带活门的钢筒，将其放到孔底，作上下来回活动，使活门打开，将残渣抽出孔外。排渣时，必须及时向孔内补充泥浆，以防亏浆造成孔壁坍塌。
3）在施工过程中，每冲击1～2m 要检查一次成孔的垂直度，如发现偏斜应立即停止冲击，采取措施进行纠偏。对于土层中易于偏斜的部位，应采用低锤轻击，间断冲击的办法穿过。
4）在冲击钻进阶段，应注意始终保持孔内水位高过护筒底口0.5m 以上，
以免水位升降波动造成对护筒口处【摘要】介绍了冲击成孔灌注桩施工技术，并结合工程实例，讨论了施工中常遇到的一些问题及处理方法，提出了质量控制措施。
【关键词】冲击成孔；
灌柱桩；施工技术；问题处理【中图分类号】TU473.1
【文献标识码】B
【文章编号】1671－3702
（2010）s1－0148－06作者简介：石瑞先，男，本科，高级工程师，中国十七冶集团有限公司水泥工程建筑安装公司总工程师，主要从事工程施工及技术管理工作。
冲击成孔灌注桩施工技术
石瑞先
（中国十七冶集团有限公司水泥工程建筑安装公司，安徽马鞍山243000）
第28卷2010年增刊1
研究探索
esearch &Explore
148--
表3
一般软土层挖槽泥浆性能
项
目
粘度
（s ）
密度（g/cm 3
）
含砂量（%）
失水量（mL/30min ）胶体率（%）
非含水层15～16 1.03～1.08＜4＜3＞90
粉、细、中砂层16～17 1.08～1.104～8＜20粗砂、砾石层17～18 1.10～1.204～8＜15卵石、漂石层18～28 1.15～1.20＜4＜15承压水流含水层＞25 1.30～1.70＜4＜15遇水膨胀岩石20～22 1.10～1.15＜4＜10坍塌掉块岩层22～28 1.15～1.30＜4＜15一般性基岩层18～20 1.10～1.15＜4＜23裂隙
溶洞基岩层
22～28
1.15～1.20
荆中秀＜4
＜15
表1
泥浆性能
泥浆性能密度（g/cm 3）
粘度（s ）
含砂量（%）
静切力（mg/cm 2）
失水量（mL/30min ）
胶体率（%）
pH 值一般地层 1.0～1.218～22＜4～81min ，10～25＜30≥90～957～9易塌地层
1.3～1.6
22～30
＜4～8
1min ，50～70
＜20
≥90～95
7～9
表2
桥梁钻孔施工中的泥浆性能
密度（g/cm 3）
粘度（s ）
含砂量（%）胶体率（%）失水量（mL/30min ）泥皮厚（mm/30min ）静切力（mg/cm 2）
稳定性（g/cm 3）
pH 值1.05～1.2518～25＜4＞98＜301～31min ，20～30＜0.02
7～8
表4
混凝土防渗墙（砂卵石层）泥浆性能
密度（g/cm 3）
粘度（s ）
含砂量（%）胶体率（%）失水量（mL/30min ）泥皮厚（mm/30min ）
静切力（mg/cm 2）
稳定性（g/cm 3）
pH 值1.1～1.218～25＜4＞98
20～30
2～4
1min ，20～30
＜0.03
7～9
的冲刷。同时孔内水位高度应大于地下水位1m 以上。
5）进基岩后，每钻进100～300mm ，应清孔取样一次，判断是否达到设计要求的入岩深度。入岩后用测绳下挂0.5kg 重铁砣测量检查孔深，做好施工隐蔽记录。2.3清孔
桩孔终孔后，用冲洗液（一般为泥浆）将冲渣从孔底携带至地面，使孔底沉渣厚度符合设计规定和规范要求。为防止在吊装钢筋笼的过程中带入杂物，施工时，宜在钢筋笼吊装前后各进行一次清孔。泥浆循环法清孔是将清孔导管吊入孔内，用水泵压入清水换浆，保证泥浆循环，泥浆密度控制在1.15～1.25之间。导管离开孔底的距离为100～200mm ，输入新泥浆进行循环，将桩孔内含冲渣的泥浆替换出来，并清理孔底。泥浆上返流速不应小于0.25m/s ，返出孔口的泥浆比重不宜大于1.25。磨擦桩沉渣厚度要小于等于30cm ；端承桩沉渣厚度要小于等于10cm 。符合以上要求时停止清孔。第二次清孔在钢筋笼吊装之后、
混凝土浇筑之前进行。当采用厚壁插入花键连接式导管清孔时，在安装每节导管之前，应检查其密封圈是否完好，接口处要涂止水黄油，确保导管封水性能。按照孔深配置导管，导管下口距孔底不超过0.5m ，此次清孔使孔内泥浆比重小于1.2，含砂率小于6%，粘度不大于26s ，磨擦桩沉渣厚度小于等于30cm ，端承桩沉渣厚度小于等于10cm 。验收合格后，在30min 内浇筑混凝土。
泥浆性能可按表1～表4选用。
泥浆在地表循环过程中，靠自重克服泥浆的切力，沉于循环系统而实现泥浆净化。
用罐车直接把废浆全部运至指定的地点排放或集中处理。
2.4钢筋笼制作、吊装
1）钢筋的种类、规格符合设计要求。钢筋进场时，
要有质保书，并按规范要求进行复检，复检合格方可使用。钢筋进场分类堆放，挂牌标示其规格、种类及检验状态。钢筋要架空堆放，防止锈蚀。
2）技术人员根据孔底和桩顶标高计算钢筋笼的长度，提出加工制作的委托单。
3）钢筋笼的制作。根据设计要求计算箍筋、主筋的长度，将钢筋调直后下料。在钢筋圈制作台上制作箍筋，单面焊接，焊接长度10d ，接头焊接只允许上下搭接。将主筋的焊接固定架按2～3m 的间距摆在同一水平面上，然后将主筋放置在支架上。将箍筋套入主筋（根据设计要求，也可将主筋套入箍筋），箍筋与主筋保持垂直，将箍筋按设计间距绕于主筋上，并点焊。箍筋上穿套1∶2水泥砂浆制成的Φ80mm 厚2cm 的圆柱体垫块，垫块每3m 设置一圈，每圈3～5个。
钢筋笼的长度达9m 时，分段制作。149--
表5
混凝土搅拌的最短时间（min ）
混凝土的坍落度（cm ）
搅拌机
的机型搅拌机容积（L ）
＜400400～1000＞1000≤3
自落式90120150强制式6090120自落式9090120＞3
60
60
90
强制式
注：掺外加剂时，搅拌时间适当延长。
主筋采用搭接焊，双面焊搭接长度4～5d ，单面焊搭长度8～10d ，接头按50%错开，接头间距不小于500mm 。
4）钢筋笼吊放。钢筋笼用吊车吊放。入孔时要保持垂直，对准孔位，缓慢下放。钢筋笼过长时分节吊放，当前一节放入孔内后，用钢管搁置在护筒上，再起吊另一节，上下节对正垂直，逐根焊接。整笼焊接完毕后，用Φ18吊筋将钢筋笼悬吊至设计位置。在吊放过程中，若遇阻碍时应停止下放，查明原因进行处理。严禁高起猛落、强行下压。2.5混凝土配制2.5.1混凝土原材料
1）水泥：32.5级以上。水泥进场必须有合格证和出厂检验报告。验收水泥的品种、标号、包装或散装号、出厂日期；复检水泥的强度、性。入库的水泥按品种、强度等级、出厂日期分别堆放，挂牌标示。
2）砂：Ⅱ区、中砂。
3）碎石：5～40的连续级配。4）水：饮用水。
5）粉煤灰：品质指标符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB1596的规定。
6）外加剂：外加剂进场必须有产品说明书、合格证和出厂检验报告。必须与配合比上的产地品种一致。外加剂的质量和应用技术符合《混凝土外加剂》GB8076和《混凝土外加剂应用技术规范》GB50119的规定。2.5.2混凝土配合比
委托有资质的实验室根据原材料的性能和对混凝土的技术要求，出具满足设计要求的混凝土配合比。
混凝土配合比应符合以下要求：每立方米的水泥用量不少于370kg ，含砂率40%～45%，水灰比不大于0.5，坍落度16～20cm 。2.5.3混凝土配制
配制前，将混凝土设计配合比换算为施工配合比。每盘按重量计的偏差符合以下规定：水泥、外加剂混合料，±2%；粗、细骨料，±3%；水、外加剂溶液，±2%。混凝土搅拌时间符合表5的规定。2.5.4混凝土浇筑
1）混凝土灌注机具
厚壁插入花键连接式导管。
漏斗和储料斗，设在导管的顶部，其容量以保证首斗灌量能达到埋管1.2m 以上。隔水塞采用耐压塑料球，浇筑前放在导管内泥浆面上。
2）混凝土灌注
首批混凝土量必须保证导管底口埋入混凝土面1.2m 以上。首批混凝土浇筑正常后，要连续浇筑，严禁中途停工。
导管随混凝土面上升，逐节提升、拆卸。拆卸长度满足混凝土面埋导管2m 左右，且不得大于6m 。浇
筑过程中，经常用测锤测量混凝土的上升高度。整桩的浇筑时间控制在第一盘混凝土初凝时间内。控制最后一斗的混凝土量，为保证设计要求的桩顶质量，实际浇筑高度大于设计桩顶标高0.5～0.6m 。
3）混凝土试块
每根桩留置一组标养试块。2.6桩基检测
符合《建筑桩基检测技术规范》的要求。3施工机械、检测设备perform3d
施工机械、检测设备如表6所示。3.1钻头
1）冲击钻头一般分为十字钻头和三翼钻头两种。十字钻头专用于砾石层和岩层；三翼钻头用于土层。
2）钻头的重量一般同其桩径成正比，原则上，冲孔直径每100mm 取100～140kg 。3.2泥浆泵或掏渣筒
1）冲孔桩选用的泥浆泵，一般功率应在22kW 左右。当使用泥浆循环法排渣时，可利用储浆池调制泥浆，再将输浆管插入孔底，泥浆在孔内向上流动时，将残渣排出孔外。
2）掏渣筒分为平阀掏渣筒和碗形活门掏渣筒，一般最常用的为平阀掏渣筒，其构造较简单。4质量控制要点
质量控制要点如表7所示。5施工安全措施
1）作业人员必须持证上岗，进入施工现场的人员
研究探索
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150--
表6
主要施工机械、检测设备表
序号
名称型号及规格
单位数量
拟用部位备注
1全站仪台1测量控制2经纬仪台1测量放线3水准仪台1测量4钻机台
按需成孔5泥浆泵3PNL 台按需成孔6导管Φ273根按需清孔、浇筑7潜水泵台按需排水8排浆车东风
辆按需排浆9吊车25t
台按需
吊装、卸料10钢筋弯曲机台1钢筋加工11钢筋对焊机台1钢筋加工12钢筋切割机台1钢筋加工13电焊机台钢筋加工
14混凝土搅拌机
台1混凝土配制选用15翻斗机辆按需
混凝土运输选用16混凝土泵车、地泵
台1混凝土运输选用
17集料斗个按需
网上杂志
混凝土浇筑
18坍落度筒
个3检测19混凝土试块模（mm ）150×150×150
组按需
检测20泥浆比重计
个10检测21量筒个2检测22漏斗个
2检测23
钢卷尺
5m 把
4
检测
必须穿工作服，戴安全帽，严禁酒后作业。全体施工人员要接受“三级安全教育”。施工人员必须按操作规程作业。
2）施工现场用电采用“三相五线，三线配电二级保护制”。夜间施工配备36V 的低压照明，要光线充足。电器必须使用漏电保护器，做到“一机、一箱、一漏、一闸”。
3）现场必须悬挂安全警示牌，操作规程牌。现场要配有防火设施，设置安全员巡检。
4）设备吊装、拆卸、转移时，必须设专人指挥。设备作业前必须进行试运行。钢丝绳等易损件要定期检查，如有损坏及时更换。设备要定期维护。钻机不准超负荷工作。钻机严禁压电线。冲孔前，应检查钢丝绳是否有损坏，因为在冲孔桩施工中，钢丝绳为易损件，需定期更换。勤检查钢丝绳与锤头连接是否牢靠，防止发生掉锤现象。桩机就位需平整，下部应坚实，必要时多铺垫道木或厚钢板。
5）电焊施工时，要清除周围的易燃易爆物品，雨天严禁作业。停止焊接时，要切断电源。
6）灌注混凝土时，要对导管、漏斗进行检查，提引绳须使用Φ10mm 的钢丝绳，提升时操作员要注意力集中，防止碰、挂伤人。6效益分析
冲击成孔灌注桩较其它类型的泥浆护壁成孔灌注桩，在正常土层中所耗用的成本相差不大，如与回转钻成孔灌注桩相比，在正常土层中的工效成本、钻进速度均相差无几。但在复杂地质条件下，如地下土层中存在浮石层、含有孤石的砂砾石层、岩石层等，其优越性就突显出来。
以回转钻成孔为例，在正常土层钻进
时，只需三翼或四翼钻头即可；若遇岩石，就需重新拆杆，再置换牙轮合金钻头，费工费时；若遇土层与岩层交替出现，则更加麻烦。且牙轮合金钻头入岩速度较慢，每立方米嵌岩约需20h ，
耗电需800度左右；同时，其钻头造价高，钻头牙掌入岩磨损程度大，每嵌岩一立方米微风化岩石，需钻头牙掌摊销费用约300元。而若采用冲击钻成孔则无需更换钻头，且其不存在接杆、拆
杆，从而省去时间，加快了进度。冲击钻机入岩能力强，正常的微风化岩石，每立方嵌岩仅需5h 左右，耗电仅需200度左右，且钻头摊销成本低。因此两种机型相对比，在入岩费用上，每钻进一立方米的微风化岩石，冲击钻比回转钻少耗用成本700～800元。因此，在复杂地质条件下，尤其是土层中含有孤石、溶洞、浮石、砾石层以及坚硬岩层时，冲击钻工艺远胜于回转钻等工艺。7冲孔过程中常遇问题及预防处理方法
冲孔过程中常遇问题及处理方法如表8所示。8应用实例8.1工程概况
广东英德海螺B 、D 、G 、H 标工程，冲击成孔灌注桩约900根，桩径有Φ800、Φ1000、Φ1200、Φ16004种，为端承桩。桩基嵌入微风化岩层800～1600mm 不等。8.2工程地质条件
场区主要地质情况自上而下分布如下：1）工填土层：厚度0.6～1.0m ；2）植土层：厚度0.4～1.6m ；
151--
表7工序质量控制要点
工序
过程
内容控制点设置控制标准实施措施检测方法检查人
钻孔
定位定位偏差＜5cm全站仪复查全站仪复查测量员垂直度转盘＜1%
水平仪检测转盘，
钻头加导正圈
水平仪
检测
施工员
质检员泥浆质量
比重粘度
cd14含砂率
1～1.25；20～26s
＜6%
清孔后测泥浆比重、粘
度、含砂率
泥浆比重计、量筒质检员孔深孔深按设计要求测孔深
测绳
检测
质检员
工序
过程
内容控制点设置控制标准实施措施检测方法检查人
钢筋笼制作品种、质量
钢筋合格证、复检
报告；焊条合格证
符合设计、规范要求按图施工、执行工艺标准索要合格证；复检
质检员
材料员
允许
偏差
主筋间距±10mm；
箍筋间距±20mm；
笼径±10mm笼长±50mm医用不锈钢
预先画线检测使用工具；
加强检查
钢卷尺量和观察质检员焊接搭接长度、焊缝符合设计、规范要求
焊工持证上岗；
加强检查
钢卷尺量和观察；取
样送检
施工员
质检员笼顶标高吊筋长度吊筋长度与笼顶埋深符合计算检查吊筋长度钢卷尺量吊筋质检员保护层垫块按方案设置检查观察质检员
成孔清孔孔底沉渣磨擦桩≤30cm，
端承桩≤10cm
测孔深测绳检测质检员
混凝土
配制
按配合比计量配料
水泥、外加剂混合料，±2%；
粗、细骨料，±3%；
水、外加剂溶液，±2%
称量电子秤
质检员
技术员
计量员和易性坍落度16～20cm测坍落度坍落度筒质检员灌注
导管安装接头严密；管内干净加密封圈；使用后冲洗观察质检员施工员
强度符合设计要求每根桩一组试块测28d强度质检员3）积层：
①硬塑状粉质粘土：厚度为1.5～10.1m；
②粉质粘土：厚度为0.6～16.6m；
③粉土：厚度为0.8～4.85m；
④中砂：厚度为0.55～5.10m；
⑤卵石：厚度为1.1～16.5m；
4）残积层：遇水易软化，含少量砂页岩碎屑，厚度
为0.6～6m；
5）石礅子段石灰岩：微风化灰岩、裂隙较发育，岩质坚硬，岩面具溶蚀现象，部分发育形成溶蚀裂隙面，被软土充填，厚度为0.77～20.90m。
该场地地质特点：基岩为灰岩，岩面起伏大，卵石较多，局部发育土洞和溶洞，部分存在串珠状溶洞。8.3施工情况
1）机具投入
在2005年3～8月期间，各标段先后分别投入10～15台冲孔桩机，机型有简易桩机和CZ－22两种。
2）完成实物工作量
①完成灌注桩混凝土浇注量约21500m3。
②在冲孔过程中，钻进卵石层共计约3250m3，穿越溶洞、土洞总进尺约720m，钻进微风化岩石共计约1860m3（含浮石层、孤石）。
8.4检测结果
所有施工过程均较正常，充分利用冲击成孔钻机对复杂地基的适应性，完成了大量卵石层及岩石层的钻进工作，节约了成本。与回转钻相比，此项费用节约大约150万元。
明星合成6p桩基完工后，通过高应变、低应变以及钻芯取样检测，均全部合格，一次通过验收。
9结语
冲击成孔灌注桩在复杂地质条件下，具有更好的适用性，但同时也存在成孔速度慢，泥渣污染环境，孔
研究探索esearch&Explore 152
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