南京三号线天清区间风井冲孔桩施工监理
摘 要：本文对南京地铁三号线天~清区间中间风井围护结构冲击成孔灌注桩施工监理控制过程及监理要点进行了总结。
关键词：冲孔桩；施工；监理
冲孔桩全称冲击成孔灌注桩，系用卷扬机悬吊冲锤上下往复冲击，将硬质土或岩层破碎成孔，部分碎渣和泥浆挤入孔壁中，大部分成为泥渣，通过泥浆循环掏渣成孔，然后再灌注砼成桩。冲孔桩施工的特点是：设备构造简单，适用范围广，操作方便，所成孔壁较坚实、稳定，坍孔少，适用于黄土、粘性土或人工杂填土，特别适用于有孤石的砂砾石层、岩层。本文以一个完整工序的桩基施工为例，介绍其施工工艺及监理要点。
1 工程概况
该中间风井位于天～清区间中部，其设置是为满足隧道通风及盾构过站需要，地貌类型为岗间坳洼区，为全新世冲积平原，地势低平，地面标高约8.2～8.9 m。表层的人工填土层厚普遍厚度为2~4m，且结构松散，密实性差，开挖易坍塌；软土含水量高，土质差，基坑开挖时易产生侧向变形或土体流动，从而引起开挖面失稳。风机房基坑开挖深度约23m，底板位于较好的中压缩性土层。
本工程设计采用冲孔桩，桩径为1200mm，设计桩长为32490m，设计端承桩持力层为中风化泥质粉砂岩，要求桩端嵌岩深度3000mm，桩长应根据地质实际情况进行调整，终孔时以进入中风化泥质粉砂岩深度3000mm及侵入底板6000mm两项指标双控。
2 冲孔桩施工工艺
⑴准备工作。包括埋设护筒、回填、冲孔造浆及余渣处理等。
⑵冲孔施工。桩机移动就位时，要使固定钻杆的卡孔与护筒中心在同一垂线上，以保证钻孔的垂直度。放置桩机的起吊滑轮线、冲锤和桩孔中心三者应在同一铅垂线上，其偏差不得大于2cm。
⑶成孔检测。冲孔桩终孔后应进行孔位、孔径、孔型和倾斜度检测。检测时，用桩机将检测笼吊入孔内下落，直到沉入孔底，测量并记录结果。
⑷清孔。冲孔达到要求深度后，冲锤提离孔底0.1~0.2m，换浆循环时间4~6小时，使泥浆比重、含砂率符合要求为止。
⑸钢筋笼的制作及安装。钢筋笼根据桩长分节制作，钢筋下料、弯制在加工场统一生产，吊装入孔时再逐节接长焊成整体。
⑹二次清孔。导管下放完毕后，若测得的沉淀大于20cm则应进行二次清孔。
⑺导管水密性检测。导管使用前需进行通长水密性试验和接头抗拉强度试验，并检查防水胶垫是否完好，有无老化现象。
⑻导管的设立。根据孔深计算好导管长度，距离孔底0.3~0.5m。导管分段下完后，沉渣厚度及泥浆指标满足规范要求后即可进行水下砼的灌注。
⑼水下混凝土灌注。开始灌注时，预制混凝土隔水球塞吊放的位置应临近水面，导管底端到孔底的距离应为0.3~0.5m，排塞后不得将导管插回孔底。当混凝土面接近钢筋笼底时，应严格控制导管的埋管不要过深，当混凝土面上升到钢筋笼内3~4m再提升导管，使导管底高于钢筋笼底端，以防钢筋笼上浮。
⑽测斜管埋设。根据设计要求，本工程69根桩共需设置4处测斜管，每处埋设3根测斜管。测斜管底部应预先封闭，预埋管一般从桩底以上50mm~150mm开始设置，直到高出桩面30~50cm。
3 桩的检测
根据设计要求，桩基施工完成后应做小应变检测，检测数量为总桩数的10%。根据试验检测结果，试桩单桩桩身砼连续完整，胶结较好，骨料分布较均匀，未见气孔。桩身砼强度值满足设计要求，桩底未见沉渣，施工记录桩长属实。
4 冲孔桩施工监理要点
由于冲孔桩灌孔桩施工工艺简单、成熟，越来越受到施工单位青睐，但在实际施工时，往往容易出现桩位偏差、钢筋笼偏位、孔壁塌落等质量缺陷，从而影响工程质量。下面针对施工过程中容易出现的问题，就其监理要点浅析如下：
⑴坍孔。坍孔事故多发生在孔内2m-5m的回填土层，发生坍孔事故的原因较多。发现坍孔后，现场监理首先应要求施工单位提起锤头，防止埋钻。坍孔较严重时可用装有粘土的编织袋（最好用草袋或麻袋）用铁线吊在护筒周围再用粘土填缝。当护筒底部沟槽冲没，护筒下沉严重时可换大直径护筒或将第二个护筒与第一个护筒焊接后压入地层中，超过垮塌部位。
⑵孔斜。孔斜现象在冲孔桩施工对淤泥、淤泥质土及软硬不均土层中极易发生。现场监理首先应做好桩机垂直度的检查，桩机支腿下土层应要求夯实，每钻进1~2米时，需拉线校正偏差。在实际施工中，施工单位往往不重视纠正铅垂线偏差、不采用检测笼进行垂直度检查等工作，甚至因此造成个别桩出现孔斜现象。
⑶卡钻。现场监理应在施工前做好事前预防措施，如要求施工单位在锤头中部采用钢筋焊隔石圈（比锤头周长略小间呈放射状，隔20cm焊钢筋支棍，并可兼做提升钩），时刻注意调整护筒的垂直度。发现卡钻时应及时处理，以免时间过长发生埋钻事故。本工程在施工第26桩时出现卡钻，因通过事前做好的钢筋焊隔石圈，钻机操做手经过2小时的处理后顺利将卡住的锤头取出。
⑷掉钻。掉钻在冲孔桩施工中并不经常发生，但是一旦出现将会因为打捞锤头时间过长，严重影响冲孔进度。在冲进过程中，现场监理应加强现场巡视，尤其注意检查吊绳磨损情况和连接点情况。此外，为便于掉钻后打捞，可在钻头上预先焊上打捞钩板，一旦发生掉钻即可用吊车打捞。
⑸混凝土充盈系数过大。本工程桩体正常混凝土方量应为34 m3，但在实际施工时往往要达到39～42m3（充盈系数1.15～1.24），最大的36号桩实际混凝土浇筑量高达51.5m3（充盈系数1.51）。
分析原因为：1）第36桩（混凝土方量达到51.5 m3），在第一车混凝土（10 m3）浇筑完成后，理应混凝土上升8.8m，实际只上升3m，对此说明在可~硬塑含砾粉质粘土混合土中，出现扩孔现象。2）冲击桩的锤头（粘土层中）在下落过程中呈扩散性，锤头直径往往由实际的1.2m，增加至1.25m左右（若桩径为1.25m，理论混凝土方量为40.5 m3，加上充盈系数1.1，实际浇筑量应为42.5 m3，基本接近现场混凝土浇筑量），此现象通过凿出桩头，量测其直径时可以发现。
针对混凝土充盈系数偏大现象，现场监理需对应做好两点：一是根据不同地层，调整相应的泥浆比重，避免出现扩孔现象；二是冲击桩的锤头比实际桩径可以适当偏小一些（仅限于粘土层中）。施工中需特别注意混凝土充盈系数偏大现象，一旦发生，将有可能出现桩体侵线或者桩体钢筋倾斜现象，从而对日后的混凝土凿除及围护结构质量造成隐患。
5 对冲击成孔灌注桩施工的建议
冲击成孔灌注桩，作为一项较为成熟的施工工艺，施工原理和技术都较为简单，但成桩过程均为隐蔽工程，一旦成型后很难进行补救或整改。所以，首先应在施工前编制有针对性的施工方案；其次应进行试桩，在取得各种参数后方可进行后续施工；第三，应加强施工过程中的质量控制，才能保证桩身质量和后期检测、试验满足要求。
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