邱小平（中交四航工程研究院有限公司）
摘要：通过分析深圳地铁土建某标段冲孔灌注桩施工时影响充盈系数的因素，探讨降低充盈系数的对策，提出了采取重锤轻打、轻锤重打、调整施工工艺、优化施工方案等技术措施，为在施工中有效地控制充盈系数，保证成桩质量，创造良好的经济效益提供参考。
关键词：冲孔桩充盈系数因素分析对策
1工程概况
深圳地铁土建某标段工程，共有Φ1000冲孔灌注桩3605根，Φ1200冲孔灌注桩6根，Φ300PHC桩260根，设计要求桩端桩入中风化花岗岩持力层1m或微风化花岗岩持力层0.5m，单桩承载力为4500KN。材料：水下混凝土强度等级C30；钢筋笼主筋为Φ16HPB235筋，箍筋为φ8HPB335筋。地下水对混凝土具有强腐蚀性，对混凝土结构中的钢筋具有强腐蚀性，需进行防腐蚀处理。
本工程场地地质情况复杂。原状土质依次为：人工堆积层、海积层、淤泥层、粘土层、砂层、砾砂层、残积层、花岗岩。工程区域内不良地质主要表现为：场地普遍分布有填土、填石，土质不均，局部夹有碎石、块石，桩孔边上的石块，或突出到桩孔中造成缩颈，或掉至孔中造成塌孔；部分地段分布有海沉积及海冲积的软土，具有空隙比大，压缩性高，抗剪强度低等特点，局触变性、流动性和不均匀性，属于不稳定土体，桩基施工中易产生坍孔和缩颈现象；场地普遍存在海冲积和饱和砂层，富水性大，结构松散，透水性强，属较不稳定土体，易发生涌砂、坍塌等现象。场地地面高程-1.51～7.9m。这些对灌注桩充盈系数的掌控来说是一大难题。
2影响因素分析
在冲孔灌注桩施工中，施工初期发现混凝土的充盈系数K偏大，平均为1.25。充盈系数K：定义为实际灌注砼方量和设计（理论）砼方量之比，现行施工规范要求桩身分孔段充盈系数不小于1而定额规定又限制充盈系数不超过1.25。大家知道，冲孔灌注桩施工中，控制充盈系数可以节约灌注材料，从而提高经济效益。另外，有的文献还用实测数据表明K值过大的桩单桩承载力往往更低，这样充盈系数偏大，既浪费混凝土，质量也可能存在隐患。为此，项目部召开了专题会、成立了控制充盈系数专项小组，进行技术攻关。通过对现场冲孔灌注桩数据统计和分析，发现问题主要出在上部回填土石层。由于新近回填土石稳定性差，在较大冲击能作用下孔壁不稳，出现不同程度的扩径、塌孔现象。
2.1统计数据
2.1.1根据2008年04月08日至04月30日对典型施工206根冲孔灌注桩进行统计分析，结果如下：①平均充盈系数达到1.25，最大1.61；②有极少数桩充盈系数偏低，存在一定的质量隐患。
2.1.2对各桩机组进行数据统计：冲孔灌注桩施工班组有A、B、C三个组，4月份施工206根冲孔灌注桩砼充盈系数如下：
2.2分析、确认主要原因显然，桩孔在冲孔施工过程中产生的扩径、坍塌等缺陷，是导致充盈系数增大的直接原固，但这些缺陷是工程地质因素和技术因素(设备与工艺)综合作用的结果，为确定主因，我们从工程地质条件，施工设备与工具，施工工艺，对可能存在的原因进行分析验证。现把要因分析验证如下：
3制定对策及措施
根据因果图表，仔细分析，找出了问题的主要原因。
3.1实施过程：
从2008年5月份开始，我们对照原因，分析情况，制定对策及措施，并逐步进行了全面的实施，过程如下：
实施一：
首先从桩机本身出发，结合土层地质情况，实时调整控制桩锤的大小，使之冲成合格的桩径。根据现场数据和土质情况，我们分析总结得到三点：①桩孔要穿过人工堆积层、海积层、淤泥层、粘土层、砂层、砾砂层、残积层、花岗岩层；②不同区域的各土层深度各不相同；③在冲成孔的过程中，如要保证孔径的一致性，不同的土层应使用不同直径的桩锤，才能冲成符合标准的桩孔。
实施二：
①冲孔过程中注意控制桩锤的落锤高度。事实上，前期施工中，工人高冲程冲孔，易发生塌方坍孔，进而导致了充盈系数增大。
②经过分析和现场验证，得出在浅层填土层施工，为保证桩孔的稳定防止坍孔，应低锤密击；在填石填土层进行冲孔，会给其下尚未完全固结的淤泥质土层带来很大的上履压力而产生大的塌方和挤压流动，故应低锤疏击；进入软硬不均地层，采取低锤密击，保持孔底平整；进入基岩后，应低锤冲击或间断冲击；遇到孤石时，可用高低冲程交替冲击，将大孤石击碎或挤入孔壁。根据不同的土层选取不同的落锤冲程：
③现场实施上述技术改进措施后，孔径有了比较明显的改观，与标准孔径相差更小，5月份平均冲成孔径为1.01m。
实施三：
本工程是冲孔灌注桩施工，现场土层地质较差，桩长较长，具有一定的施工难度，如不连贯施工，时间一拖长易发生坍孔或缩颈现象，便影响到灌注桩的混凝土充盈系数。经到现场观察、调研，总结出现场在时间控制方面可以改进：
①桩机工人两班倒施工，强度大，难以保证连贯施工，两班之间还有间歇时间，我们建议增加轮换班次，加到三班，尤其当桩长较长，施工条件恶劣之时。
②加强桩机的维护保养，保证其可靠的工作性能。
③遇到施工难点，要马上进行技术攻坚，寻求以最可靠最有效率的方法技术完成施工任务。
④加强现场施工的监管，积极调动辅助工作的配合，每一步工作都做到位，工序搭接紧密，从而保证了桩基施工的连贯性。如：桩基施工前，应有测量员测放好桩位，且保护好放线标志；在桩机冲孔进程中，应保证必需的连贯的施工供水和供电，使得桩基施工各项工序顺利进行；本工程采用泥浆反循环法，则泥浆池里的泥渣应及时清除，方可保证被循环利用的护壁泥浆的合格；终孔后应当即开始第一次清孔，这样，冲成孔进程中产生的泥渣石块才能较容易的从孔底翻起并被清除；随时查看泥浆的质量，加强清孔时的泥浆的调配，以高质量的泥浆进行高效清孔。
实施此项措施以来，正常情况下，在同一地质情况和桩机施工时，成孔时间由4月份的平均97h/桩，缩短到6月份的平均75h/桩，从而使不良土质对成孔的影响时间缩短，不利影响减小，则桩的质量有了更为可靠的保证。
3.2效果检查
3.2.1经过对以上阶段措施的实施，从2008年5月1日至5月30日期间共完成冲孔灌注桩598根，根据现场桩径的不定期抽查和桩基施工数据的统计，灌注桩桩径基本上在1.01m左右，混凝土充盈系数平均值为A组1.155，B组1.214，C组1.243。
3.2.2从混凝土充盈系数来对照：其从施工初期的平均值1.25下降到后来实际的1.12左右，有效地控制充盈系数，保正成桩质量，创造良好的经济效益。
4结束语
从实际施工效果来看，视地层地质情况：适时调整桩锤直径，不同的土层应使用不同直径的桩锤；冲孔过程中注意控制桩锤的落锤高度（冲程）；冲孔过程的连贯施工及控制时间不拖长等措施，才能冲成符合标准的桩孔。从而使砼灌注桩充盈系数得到有效控制，质量有更可靠的保证；节约混凝土量，为工程节约了成本；同时，改进了施工技术，使得成孔时间更符合要求，施工更合理顺利，为工程抢得可贵的工期；积累丰富的技术经验，掌握了该工艺施工技术，为今后类似的工程施工提供参考。