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一、前言
近年来我国城市快速发展使得可用城市土地越来越少，而城市人口的不断增加，使得原本不多的人均土地变得更少。为了缓解城市人口增加带来的人均土地减少，只有通过高层建筑的建设将土地使用率提高。在进行高层建筑时冲孔灌注桩是高层建筑桩基工程中使用比较广泛的一种桩型。高层建筑物,因其对地基和基础的承载能力和变形(竖向下沉及水平位移)的要求较高,大直径、深长或嵌岩灌注桩往往成为高层建筑地基处理的主选方案。
冲孔灌注桩是目前应用较多的一种桩基形式，常用在地基上质不良，无法满足建筑物对地基变形和强度要求处。灌注桩一般根据使用期间可能出现的内力配筋，它具有节省钢材、降低造价、噪音较低和在持力层顶面起伏不平时桩长容易控制等优点。但灌注桩在施工中影响质量的因素很多，如护筒埋设、桩底标高控制、沉渣排除和桩端压力灌浆工艺，防止钢筋笼上浮、桩孔偏斜等等。由于它往往是作为单桩基础运用，且施工时间长，桩身较大，一旦出现质量问题，对建筑物的安全以及工期、投资的影响都是很大的。因此，必须严格控制好质量，确保每一条桩都合格。
二、工程概况：
本工程位于厦门市同安区环城西路，建筑为地下1层，地上31层，总建筑面积约140000m2。结构类别为框剪结构，建筑类别为一类。基坑开挖深度约5米。工程采用冲孔灌注桩，冲孔桩共计560根，桩径1.0～1.5m，桩设计深度约为28m-47m。以中风化岩为桩端持力层，要求桩端全断面进入持力层≥1.0D，单桩竖向承载力特征值为6900～13400 KN。
三、场地土层地质条件
杂填土①：分布较广，厚度变化较大。该层属新近回填，填料成分较杂，密实度及均匀性差，基础施工前予以清除。
淤泥质土○2：分布不均，仅局部分布，厚度较薄，工程性能差～一般。该层底板埋深大多位于基坑开挖范围之内，对拟建物基础持力层的选择或基础施工影响不大，但作为基坑侧壁土层，其自稳能力较差～一般。
中粗砂○3：呈松散～稍密为主，天然状态下力学强度较高，分布均匀，厚度较大，宜选作拟建物基础持力层。
粉质粘土○4：分布稳定，呈硬塑状，属中等压缩性土，天然状态下力学强度较高，工程性能较好，可根据各拟建物的设计荷重及变形要求，对其进行天然地基的可行性评价，因其土质强度、厚度及层底坡度在不同建筑地段变化较大，选作天然地基持力层，需考虑地基的均匀性。该层作为基坑侧壁土层，其抗剪强度及自稳能力较好。
残积土○5：分布稳定，厚度较大，呈可塑～硬塑状，属中等压缩性土，天然状态下力学强度较高，工程性能较好，浅埋地段，可根据各拟建物的荷重情况及变形要求，对其进行天然地基的可行性评价，选作天然地基持力层，亦应考虑地基的均匀性；另外，若选作桩端持力层，其单桩承载力较低，如设计荷重较大时，布桩数较多，对于本工程的高层建筑而言，也不宜作为桩端持力层使用。该层浅埋地段作为基坑侧壁土层，天然状态下其抗剪强度及自稳能力较好，但因其具有泡水易软化崩解的特性，应进行坡面防护处理。
强风化岩○6：分布较广泛，厚度变化较大，呈坚硬土状，压缩性较低，力学强度较高，工程性能较好，局部厚度较大地段的下部可选作预应力管桩桩端持力层使用。
砂砾状强风化花岗岩）或土状强风化脉岩：分布较稳定，顶板埋深一般在30m左右，埋深适中，厚度较大，压缩性低，力学强度较高，是预应力管桩良好的桩端持力层，也可考虑作为人工挖孔桩的桩端持力层。但该层以上岩土层局部标贯击数较大，且其上风化层局部发育有孤石，有影响桩基选型及成桩的因素存在。
中风化岩⑦：力学强度高～很高，压缩性很低或基本不可压缩，如仅从力学角度分析，可考虑选择作为拟建物的桩基持力层，但其岩面埋深大，其中碎块状强风化岩埋深一般＞35m，中、微风化岩埋深一般＞45m，若采用人工挖孔桩施工难度较大，安全性差；可选用冲（钻）孔灌注桩，但其工程造价相对较高，成桩质量也不易控制，且厦门市有关工程管理部门对此类大直径深嵌岩桩的人工挖孔桩或冲钻孔桩的论证、审批制度较严格。
四、冲孔灌注桩施工工艺流程及相应技术措施
本工程选用ZK5000型和ZK8000型冲孔桩机。钢筋笼现场分段制作，再将钢筋笼从制作场运至孔口附近，然后小型吊运机具或起重机吊装安放，孔口焊接。砼采用商品砼，水下导管法灌注。总体施工顺序为由东向西同时施工。
主要施工工艺流程如下：测量放线→桩机就位→护筒埋设→冲击至设计深度→清孔→钢筋笼制作及安装→混凝土导管安装→二次清孔→水下混凝土浇灌。
1、测量放线
用经纬仪放出桩位后，于桩中心插一钢筋，然后报业主和监理复核合格后，方可开工。
2、桩机就位
桩机应放平放稳，机底应垫木,避免因机身倾斜而造成的桩孔偏斜。
3、护筒埋设
护筒采用6mm厚的钢板加工制成，高度1.5m，内径为D（桩径）+20cm，护筒上部开设1个溢浆孔；复核桩位中心后，在护筒四周用粘土回填夯实，护筒埋设深度一般为1.2-1.5m。
4、冲击成孔
冲击成孔是冲孔灌注桩施工过程的重要环节，大部份质量事故往往出现在这一环节。本工程主要出现以下几个质量问题：
（1）、缩孔。缩孔现象主要发生在覆盖层存在膨胀性土壤层的桩基。它与桩基处的土层性质和泥浆性能及孔内、外水头差有关。
缩孔原因：①.由于终孔后至灌注砼前间隔时间过长,地下水及土压力作用而造成的缩孔；②.锤钻头使用时间较长、磨损较大，又没有及时修正而引起。
防治措施：①.调整施工过程中泥浆比重，孔内泥浆顶面标高与原地面标高的高差；②.重新用冲击锤在缩孔处刷孔，同时提高孔内水头高度进行处理，处理后应尽快浇注，防止再次出现缩孔。
（2）、坍孔。造成坍孔主要有几个原因：该施工场地上覆软弱土层较厚，其中局部地方砂层厚达2.9m，极易造成坍孔；在施工过程中，采用了杂填土层泥土就地造浆，泥浆粘度不够；没有采用轻锤密击的方法。因此类坍孔程度较轻，施工人员较难察觉，故施工过程中没有及时采取措施，造成前期支护桩的砼充盈系数过大，其中最大的达1.56，经济效益不佳。
处理措施：①、在强风化以上土层中，采用小冲程冲孔，冲程不宜大于1.5m，同时加粘土块夹小片石反复冲击造壁。②、采用自造泥浆，冲孔前，先在泥浆循环池中拌制好泥浆，待冲孔时用泥浆泵抽入孔内使用。为提高泥浆粘度，可在预拌泥浆中加入适量膨润土，泥浆的比重宜控制在1.25-1.35以内。采取了以上措施以后，桩内软弱土层的坍孔现象明显改善，后期砼充盈系数基本上控制在1.25左右。
（3）、斜孔。本工程基坑开挖后，发现个别桩偏斜，其中有一根桩偏入基坑达40cm之多，为地下室施工带来很大麻烦，故在冲孔过程中，应严格控制桩垂直度，防止产生斜孔。产生斜孔的原因有多种，刚开始冲孔时采用冲程较大、吊绳放得较松；所用桩锤偏心过大或掉齿；冲进过程中遇有探头石、倾斜状态的风化岩层孤石或障碍物等；桩机地基产生不均匀沉降，使桩机倾斜等均有可能使桩孔产生偏斜。在冲孔过程中如发现斜孔，应立即停止冲孔，并采用小片石、碎石回填至发生偏斜以上1m左右再重新冲孔。重新冲孔时，应采用小冲程、高频率修孔。斜孔严重时，必须回整孔回填，然后重新冲孔。
5、清孔（二次清孔）
冲孔结束至钢筋笼放下这段时间内，一次清孔采用橡胶管，一次清孔降低泥浆浓度，防止二次清孔因沉淤过厚而难以清理，以及保证钢筋笼下放顺利；第一次清孔是能否达到技术要求的基础，不能因为有第二次清孔而忽视第一次清孔的重要性，因为第一次清孔吸力大，清孔能力强，可以把绝大部分沉渣吸出孔外；而第二次清孔是在下完钢筋笼和导管后，利用导管进行清孔，吸力要小得多，目的是清除在下钢筋笼和导管过程中沉淀到孔底或是被钢筋笼碰撞而掉下去的泥块沉渣。在清孔过程中必须保持孔内水头，防止坍孔，清孔完毕后孔底500MM以内的泥浆应达到以下技术性能要求：孔底沉渣厚度≤50MM，泥浆比重≤1.25,含砂率≤8,粘度≤28S。清孔过程中，必须及时补给足够的泥浆，并保持孔内浆液面的稳定和高度。清孔完毕后，必须在30分钟内进行灌注砼。
6、钢筋笼制作安装
预先按设计要求制作好钢筋笼。为确保主筋保护层厚度，应在钢筋外侧每隔2m焊接70厚钢筋垫圈。为使起吊过程中钢筋垫圈不损坏，可在钢筋笼放入孔中时，边沉放边焊接垫圈。为确保钢筋笼位置符合设计标高，可在钢筋笼顶部焊接两根一定长度的吊筋，吊筋长度=护筒标高－钢筋笼设计标高。吊筋应通过可靠措施固定在护筒上，以防止钢筋笼下沉至孔底，或浇砼时钢筋笼上浮。钢筋笼在下笼过程中应从速，一般桩孔应在2—4个小时内完成。
7、导管安装
导管采用直径为200-250mm的钢管制作，壁厚不宜小于3mm。导管分节长度视不同情况而定，底管长度不宜小于4m。为使导管提升时不致挂住钢筋笼，可在接头位置设置防护三角形加劲板或设置锥形法兰护罩。导管安装完成后，底部距孔底300mm为宜。
8、浇灌水下混凝土
浇灌水下混凝土也是成桩过程中的关键工艺，如若管理不善，容易造成断桩、裹泥等质量事故。因此，施工人员应严格控制整个浇灌过程。桩混凝土应具有良好的和易性，坍落度控制在180-220mm之间。在进行第一斗混凝土灌注时，应计算料斗砼灌注量，以确保第一斗混凝土灌注后，导管埋入砼中不少于1m。第一斗混凝土浇灌后，立即进行后续混凝土浇灌。在浇灌过程中，应有专人负责测量砼面标高，并计算拆管长度。一般导管埋深宜为2-6m。埋管过浅容易使导管高出砼面，造成断桩等事故；埋管过深则容易由于混凝土浮力，使钢筋笼上浮。如发现钢筋笼上浮，应马上停止砼浇灌，并反复提升导管，必要使可利用料斗和导管的重量将钢筋笼压下去。待钢筋回到设计位置时，方可继续浇砼。最后一次砼浇灌量，应高出桩顶设计标高0.5m以上，待后续施工冠梁进再凿除。
五、结束语
总之，冲孔灌注桩属隐蔽性工程，施工过程中出现的问题大多看不见摸不着，所以，应严格把好质量关。特别是冲孔和浇水下混凝土两道工序，最容易出问题，施工时应着重管理。一旦出现问题，一定要结合实际情况认真分析，仔细研究地质报告，判明事故发生的原因，并提出技术上简单可行的处理方法。
参考文献
[1] 建筑桩基技术规范，JGJ94-94
[2] 建筑地基基础设计规范，GB5007-2002
[3] 建筑桩基检测技术规范，JGJ106-2003
[4] 建筑地基基础工程施工质量验收规范，GB50202-2002
[5]《关于冲孔灌注桩施工实践》，四川建筑科学研究期刊
近年来我国城市快速发展使得可用城市土地越来越少，而城市人口的不断增加，使得原本不多的人均土地变得更少。为了缓解城市人口增加带来的人均土地减少，只有通过高层建筑的建设将土地使用率提高。在进行高层建筑时冲孔灌注桩是高层建筑桩基工程中使用比较广泛的一种桩型。高层建筑物,因其对地基和基础的承载能力和变形(竖向下沉及水平位移)的要求较高,大直径、深长或嵌岩灌注桩往往成为高层建筑地基处理的主选方案。
冲孔灌注桩是目前应用较多的一种桩基形式，常用在地基上质不良，无法满足建筑物对地基变形和强度要求处。灌注桩一般根据使用期间可能出现的内力配筋，它具有节省钢材、降低造价、噪音较低和在持力层顶面起伏不平时桩长容易控制等优点。但灌注桩在施工中影响质量的因素很多，如护筒埋设、桩底标高控制、沉渣排除和桩端压力灌浆工艺，防止钢筋笼上浮、桩孔偏斜等等。由于它往往是作为单桩基础运用，且施工时间长，桩身较大，一旦出现质量问题，对建筑物的安全以及工期、投资的影响都是很大的。因此，必须严格控制好质量，确保每一条桩都合格。
二、工程概况：
本工程位于厦门市同安区环城西路，建筑为地下1层，地上31层，总建筑面积约140000m2。结构类别为框剪结构，建筑类别为一类。基坑开挖深度约5米。工程采用冲孔灌注桩，冲孔桩共计560根，桩径1.0～1.5m，桩设计深度约为28m-47m。以中风化岩为桩端持力层，要求桩端全断面进入持力层≥1.0D，单桩竖向承载力特征值为6900～13400 KN。
三、场地土层地质条件
杂填土①：分布较广，厚度变化较大。该层属新近回填，填料成分较杂，密实度及均匀性差，基础施工前予以清除。
淤泥质土○2：分布不均，仅局部分布，厚度较薄，工程性能差～一般。该层底板埋深大多位于基坑开挖范围之内，对拟建物基础持力层的选择或基础施工影响不大，但作为基坑侧壁土层，其自稳能力较差～一般。
中粗砂○3：呈松散～稍密为主，天然状态下力学强度较高，分布均匀，厚度较大，宜选作拟建物基础持力层。
粉质粘土○4：分布稳定，呈硬塑状，属中等压缩性土，天然状态下力学强度较高，工程性能较好，可根据各拟建物的设计荷重及变形要求，对其进行天然地基的可行性评价，因其土质强度、厚度及层底坡度在不同建筑地段变化较大，选作天然地基持力层，需考虑地基的均匀性。该层作为基坑侧壁土层，其抗剪强度及自稳能力较好。
残积土○5：分布稳定，厚度较大，呈可塑～硬塑状，属中等压缩性土，天然状态下力学强度较高，工程性能较好，浅埋地段，可根据各拟建物的荷重情况及变形要求，对其进行天然地基的可行性评价，选作天然地基持力层，亦应考虑地基的均匀性；另外，若选作桩端持力层，其单桩承载力较低，如设计荷重较大时，布桩数较多，对于本工程的高层建筑而言，也不宜作为桩端持力层使用。该层浅埋地段作为基坑侧壁土层，天然状态下其抗剪强度及自稳能力较好，但因其具有泡水易软化崩解的特性，应进行坡面防护处理。
强风化岩○6：分布较广泛，厚度变化较大，呈坚硬土状，压缩性较低，力学强度较高，工程性能较好，局部厚度较大地段的下部可选作预应力管桩桩端持力层使用。
砂砾状强风化花岗岩）或土状强风化脉岩：分布较稳定，顶板埋深一般在30m左右，埋深适中，厚度较大，压缩性低，力学强度较高，是预应力管桩良好的桩端持力层，也可考虑作为人工挖孔桩的桩端持力层。但该层以上岩土层局部标贯击数较大，且其上风化层局部发育有孤石，有影响桩基选型及成桩的因素存在。
中风化岩⑦：力学强度高～很高，压缩性很低或基本不可压缩，如仅从力学角度分析，可考虑选择作为拟建物的桩基持力层，但其岩面埋深大，其中碎块状强风化岩埋深一般＞35m，中、微风化岩埋深一般＞45m，若采用人工挖孔桩施工难度较大，安全性差；可选用冲（钻）孔灌注桩，但其工程造价相对较高，成桩质量也不易控制，且厦门市有关工程管理部门对此类大直径深嵌岩桩的人工挖孔桩或冲钻孔桩的论证、审批制度较严格。
四、冲孔灌注桩施工工艺流程及相应技术措施
本工程选用ZK5000型和ZK8000型冲孔桩机。钢筋笼现场分段制作，再将钢筋笼从制作场运至孔口附近，然后小型吊运机具或起重机吊装安放，孔口焊接。砼采用商品砼，水下导管法灌注。总体施工顺序为由东向西同时施工。
主要施工工艺流程如下：测量放线→桩机就位→护筒埋设→冲击至设计深度→清孔→钢筋笼制作及安装→混凝土导管安装→二次清孔→水下混凝土浇灌。
1、测量放线
用经纬仪放出桩位后，于桩中心插一钢筋，然后报业主和监理复核合格后，方可开工。
2、桩机就位
桩机应放平放稳，机底应垫木,避免因机身倾斜而造成的桩孔偏斜。
3、护筒埋设
护筒采用6mm厚的钢板加工制成，高度1.5m，内径为D（桩径）+20cm，护筒上部开设1个溢浆孔；复核桩位中心后，在护筒四周用粘土回填夯实，护筒埋设深度一般为1.2-1.5m。
4、冲击成孔
冲击成孔是冲孔灌注桩施工过程的重要环节，大部份质量事故往往出现在这一环节。本工程主要出现以下几个质量问题：
（1）、缩孔。缩孔现象主要发生在覆盖层存在膨胀性土壤层的桩基。它与桩基处的土层性质和泥浆性能及孔内、外水头差有关。
缩孔原因：①.由于终孔后至灌注砼前间隔时间过长,地下水及土压力作用而造成的缩孔；②.锤钻头使用时间较长、磨损较大，又没有及时修正而引起。
防治措施：①.调整施工过程中泥浆比重，孔内泥浆顶面标高与原地面标高的高差；②.重新用冲击锤在缩孔处刷孔，同时提高孔内水头高度进行处理，处理后应尽快浇注，防止再次出现缩孔。
（2）、坍孔。造成坍孔主要有几个原因：该施工场地上覆软弱土层较厚，其中局部地方砂层厚达2.9m，极易造成坍孔；在施工过程中，采用了杂填土层泥土就地造浆，泥浆粘度不够；没有采用轻锤密击的方法。因此类坍孔程度较轻，施工人员较难察觉，故施工过程中没有及时采取措施，造成前期支护桩的砼充盈系数过大，其中最大的达1.56，经济效益不佳。
处理措施：①、在强风化以上土层中，采用小冲程冲孔，冲程不宜大于1.5m，同时加粘土块夹小片石反复冲击造壁。②、采用自造泥浆，冲孔前，先在泥浆循环池中拌制好泥浆，待冲孔时用泥浆泵抽入孔内使用。为提高泥浆粘度，可在预拌泥浆中加入适量膨润土，泥浆的比重宜控制在1.25-1.35以内。采取了以上措施以后，桩内软弱土层的坍孔现象明显改善，后期砼充盈系数基本上控制在1.25左右。
（3）、斜孔。本工程基坑开挖后，发现个别桩偏斜，其中有一根桩偏入基坑达40cm之多，为地下室施工带来很大麻烦，故在冲孔过程中，应严格控制桩垂直度，防止产生斜孔。产生斜孔的原因有多种，刚开始冲孔时采用冲程较大、吊绳放得较松；所用桩锤偏心过大或掉齿；冲进过程中遇有探头石、倾斜状态的风化岩层孤石或障碍物等；桩机地基产生不均匀沉降，使桩机倾斜等均有可能使桩孔产生偏斜。在冲孔过程中如发现斜孔，应立即停止冲孔，并采用小片石、碎石回填至发生偏斜以上1m左右再重新冲孔。重新冲孔时，应采用小冲程、高频率修孔。斜孔严重时，必须回整孔回填，然后重新冲孔。
5、清孔（二次清孔）
冲孔结束至钢筋笼放下这段时间内，一次清孔采用橡胶管，一次清孔降低泥浆浓度，防止二次清孔因沉淤过厚而难以清理，以及保证钢筋笼下放顺利；第一次清孔是能否达到技术要求的基础，不能因为有第二次清孔而忽视第一次清孔的重要性，因为第一次清孔吸力大，清孔能力强，可以把绝大部分沉渣吸出孔外；而第二次清孔是在下完钢筋笼和导管后，利用导管进行清孔，吸力要小得多，目的是清除在下钢筋笼和导管过程中沉淀到孔底或是被钢筋笼碰撞而掉下去的泥块沉渣。在清孔过程中必须保持孔内水头，防止坍孔，清孔完毕后孔底500MM以内的泥浆应达到以下技术性能要求：孔底沉渣厚度≤50MM，泥浆比重≤1.25,含砂率≤8,粘度≤28S。清孔过程中，必须及时补给足够的泥浆，并保持孔内浆液面的稳定和高度。清孔完毕后，必须在30分钟内进行灌注砼。
6、钢筋笼制作安装
预先按设计要求制作好钢筋笼。为确保主筋保护层厚度，应在钢筋外侧每隔2m焊接70厚钢筋垫圈。为使起吊过程中钢筋垫圈不损坏，可在钢筋笼放入孔中时，边沉放边焊接垫圈。为确保钢筋笼位置符合设计标高，可在钢筋笼顶部焊接两根一定长度的吊筋，吊筋长度=护筒标高－钢筋笼设计标高。吊筋应通过可靠措施固定在护筒上，以防止钢筋笼下沉至孔底，或浇砼时钢筋笼上浮。钢筋笼在下笼过程中应从速，一般桩孔应在2—4个小时内完成。
7、导管安装
导管采用直径为200-250mm的钢管制作，壁厚不宜小于3mm。导管分节长度视不同情况而定，底管长度不宜小于4m。为使导管提升时不致挂住钢筋笼，可在接头位置设置防护三角形加劲板或设置锥形法兰护罩。导管安装完成后，底部距孔底300mm为宜。
8、浇灌水下混凝土
浇灌水下混凝土也是成桩过程中的关键工艺，如若管理不善，容易造成断桩、裹泥等质量事故。因此，施工人员应严格控制整个浇灌过程。桩混凝土应具有良好的和易性，坍落度控制在180-220mm之间。在进行第一斗混凝土灌注时，应计算料斗砼灌注量，以确保第一斗混凝土灌注后，导管埋入砼中不少于1m。第一斗混凝土浇灌后，立即进行后续混凝土浇灌。在浇灌过程中，应有专人负责测量砼面标高，并计算拆管长度。一般导管埋深宜为2-6m。埋管过浅容易使导管高出砼面，造成断桩等事故；埋管过深则容易由于混凝土浮力，使钢筋笼上浮。如发现钢筋笼上浮，应马上停止砼浇灌，并反复提升导管，必要使可利用料斗和导管的重量将钢筋笼压下去。待钢筋回到设计位置时，方可继续浇砼。最后一次砼浇灌量，应高出桩顶设计标高0.5m以上，待后续施工冠梁进再凿除。
五、结束语
总之，冲孔灌注桩属隐蔽性工程，施工过程中出现的问题大多看不见摸不着，所以，应严格把好质量关。特别是冲孔和浇水下混凝土两道工序，最容易出问题，施工时应着重管理。一旦出现问题，一定要结合实际情况认真分析，仔细研究地质报告，判明事故发生的原因，并提出技术上简单可行的处理方法。
参考文献
[1] 建筑桩基技术规范，JGJ94-94
[2] 建筑地基基础设计规范，GB5007-2002
[3] 建筑桩基检测技术规范，JGJ106-2003
[4] 建筑地基基础工程施工质量验收规范，GB50202-2002
[5]《关于冲孔灌注桩施工实践》，四川建筑科学研究期刊