浅谈长螺旋钻孔压灌桩施工工艺

浅谈长螺旋钻孔压灌桩施工工艺

任文钰,俞万成,杨文菲

中国核工业华兴建设有限公司

[摘要]随着社会快速发展，施工项目逐渐增多，施工环境存在较大差异，对于施工技术和方法的选用有了更高的要求，以往的桩基施工方法已无法满足特殊环境下的施工需求，为更好的保证施工质量和降低施工成本，需进行多方案的比对选择，最终确定最佳方案。本文结合甘肃陇南某房建工程桩基础施工，通过阐述长螺旋钻孔压灌桩的施工工艺控制要点，浅要分析常见的质量问题及解决措施，并将施工关键点进行反馈总结。

[关键词]长螺旋压灌桩；工艺方法；质量问题；经验反馈

引言

建筑基础受地基承载力及地质条件限制，为满足项目地质条件下的成桩质量、提高单桩承载力，选用的桩基础为长螺旋钻孔压灌桩基础。长螺旋钻孔压灌桩与以往钻孔桩施工方法存在较大差异，施工工艺的不同之处为先泵送超流态混凝土，后植入钢筋笼。长螺旋钻机兼有成孔和压灌混凝土施工的优点，以往成孔桩采用多种机械配合施工，工序不连续，施工周期长，长螺旋钻孔压灌桩避免了多种机械交叉作业的情况，同时此施工方法施工速度快、成桩质量好、噪音污染小、桩机操作简单、行走方便，近年来广泛应用于房屋基础、基坑支护、桥梁等各类工程中。本文结合在建项目桩基础施工，总结施工要点，浅谈质量问题，为后续项目施工积累经验。

1工程地质概况

1）本工程位于甘肃省陇南市，该地区主要地貌类型包括侵蚀堆积河谷、侵蚀构造高中山和侵蚀构造溶蚀丛峰中山，出露的地层主要包括中上更新统冲洪积物、上更新统风成黄土、全新统冲洪积物、残坡积物和泥石流堆积物。工程所处位置主要地层为素填土层、角砾层、圆砾层，素填土层厚度约为1.00～5.50m，角砾层厚度约为1.70～8.10m，圆砾层厚度约为3.60～26.0m。

2）项目共设计长螺旋钻孔压灌桩1253根，具体参数见下表：

表1长螺旋桩设计参数表

2施工工艺及准备

2.1施工流程

长螺旋钻孔压灌桩的施工流程主要为：测放桩位→移动钻机至施工桩位→钻进成孔→提钻压灌混凝土→清理孔口植入钢筋笼→成桩后桩头保护。

2.2施工准备

2.2.1技术准备

1）根据设计图纸准备施工所需的技术规范、操作规程、验收要求等资料，熟悉长螺旋钻孔压灌桩的施工重难点。

2）仔细阅读设计图纸，结合规范要求、设计要求编制施工方案，向施工人员做好安全技术交底。

3）根据施工顺序，编制桩基施工进度计划，同时为验证设计桩长、桩径、成桩后的单桩承载力能否满足要求，要提前进行试桩工作，待试桩完成后由第三方检测单位出具检测报告，经设计院复核满足设计要求后方可进行工程桩施工。

2.2.2施工准备

1）施工前应对施工所需的水、电、道路等准备就绪，长螺旋钻机对施工场地平整度要求高，需对场地的障碍物进行清除，使场地满足机械安全行走要求。

2）根据施工工艺要求，并结合桩头保护高度，确定土方开挖标高，并按此开挖后提前用全站仪测放桩位。

3）提前对施工作业区建立警戒隔离区域，因桩基施工过程中存在钢筋笼制作、汽车吊起吊钢筋笼、钢筋笼植入等，安全风险较高，非桩基施工人员不得进入施工区域。

4）施工前，应提前安排机械设备进场并组装验收。长螺旋钻孔压灌桩所用的桩机为履带式长螺旋钻机，其他辅助设备有振动锤、汽车吊、混凝土运输车、车载泵及钢筋加工焊接设备。

5）施工前按计划进场施工材料，并取样复检，经复检合格才可用于施工现场。

3施工控制要点

3.1测放桩位

1）根据施工现场标高基准点引测桩基的水平标高控制点，在施工场地内布设桩顶标高基准点，做好保护，水平标高控制点位置应设在不影响测量及无沉降的位置上，依据现场标高基准点定期复核并加以调整。

2）为控制测放桩位的准确性，测放前将各主楼及地下车库桩位布置图在总平面定位图中合并定位，同时对各区域桩进行编号，定位时采用全站仪依据桩位编号、坐标进行定位，定位完成后结合设计图纸的轴线、桩间距进行点位复核，复核无误的桩位插入钢筋定点，在钢筋顶端绑扎色彩鲜明的三角旗帜，方便钻机对位。

3.2钻机成孔

1）成孔时钻机移动至施工桩位，钻头对准点位，根据钻机机身两个方向的垂直指针判断钻杆是否垂直，以控制钻机垂直度偏差在1%以内。

2）将混凝土泵管与钻杆内管进行连接后开钻成孔，钻杆钻进速度需先慢后快，过程中需时刻关注操作室电流变化，若电流变化超过钻机规范值时，停钻排土经分析原因和处理后继续成孔，当钻孔深度达到设计要求时停钻准备泵送混凝土。

3）成孔过程中钻机操作人员与现场指挥人员时刻沟通，指挥人员观察成孔情况，以特定手势和对讲机向操作人员发出信号，确保操作安全及成孔质量。

3.3混凝土选用及泵送

1）由于长螺旋钻孔压灌桩施工工序为先泵送混凝土后植入钢筋笼，因此需严格控制混凝土配合比和坍落度。商品混凝土进场后现场进行坍落度试验，随机抽检坍落度是否符合规范要求。

2）压灌混凝土时应先提升钻杆300～500mm，便于钻杆内管底部阀门开启，泵送混凝土至孔底加压后，边提钻边泵送混凝土，提钻过程中确保钻杆始终在混凝土面1m以下，此要求是为防止混凝土灌注完成后桩身出现断桩、缩径等质量问题。

3）当钻杆提升至孔口时，根据规范要求和达到保护桩头的作用应进行超灌，超灌高度应不小于0.5m，还应满足充盈系数不小于1.0的规范要求，待孔口混凝土灌注达到要求时方可停止浇筑混凝土并移开钻机。

3.4钢筋笼制作及植入

1）钢筋笼制作

钢筋笼在制作时须严格控制螺旋箍筋加密区间长度、纵筋焊接长度，在桩尖位置将纵筋收口制作成锥形并连同螺旋箍筋绑扎焊接牢固。按设计要求在成孔前制作一定数量的钢筋笼，制作完成后根据不同桩长分类摆放，做好防雨防潮措施。

2）钢筋笼植入

用汽车吊将振动锤套入制作好的钢筋笼中，起吊至桩孔位置并人工扶正对准桩孔中心，可先利用钢筋笼自重使其沉入混凝土中，待下落缓慢时开启振动锤将钢筋笼植入设计标高，当快要达到设计标高时用水准仪复核桩顶标高，辅助钢筋笼植入，防止钢筋笼植入过深或未达到设计标高。最后提出振动锤，提出过程中边拔边振，确保将桩身混凝土振捣密实。

3.5成桩桩头保护

1）结合施工组织安排、桩机的工作性能，桩基施工前应确定打桩顺序、规划施工区域，尽量采用后退式施工，确保施工完成后的桩头不被机械碾压。

2）开挖桩间土的过程中，采用小型机械，以防破坏桩头完整性及检测预埋管线，为后续工程桩检测做好铺垫。

3）桩头破除可采用机械加人工破除的方式，确保破除后的桩头平整，破除过程中不得损坏锚固端钢筋。

3质量问题分析及控制措施

3.1钻杆内管堵管

遇到混凝土粗骨料粒径过大或地层土质粘性较大时，也会导致阀门无法打开，造成钻杆内管堵塞。由于土质原因造成的堵管可采用钻杆回转泵送混凝土的方法，就是在泵送混凝土的同时正向回转钻杆，使挤压在阀门的泥土脱落，在泵压下打开钻门；若是由混凝土粗骨料粒径过大造成的堵管，需将钻杆完全提出桩孔后清洗钻杆内管，重新泵送配合比符合要求的混凝土，此问题发生会造成材料浪费，严重时还会导致桩位报废，因此需严格把控混凝土粗骨料配比，杜绝此类问题发生。

3.2钻杆卡钻

成孔过程中造成卡钻的原因多种，主要为钻杆钻进速度过快导致钻出的泥土无法及时带出孔外，全部挤压在钻杆叶片与孔壁之间造成卡钻。当钻进速度过快造成卡钻时可以通过低速反转提出钻杆，清理叶片上面的泥土后重新施钻即可，钻进过程中严格控制钻杆每分钟的转动速度，可根据地层条件选择合理的钻进速度。

3.3桩身断桩

长螺旋钻孔压灌桩在植入钢筋笼和拔出振动锤的持续振动过程中会保证桩身混凝土的密实度，轻易不会出现断桩情况。出现断桩的主要原因是因为桩身混凝土泵送时提钻速度过快、泵送过程中出现堵管、爆管等导致已灌入的混凝土凝固并与后续灌入的混凝土出现连接断层、桩间距过小导致连续施工时出现窜孔。

对于以上原因可采用①调节混凝土泵送量与钻杆提钻速度互相匹配，同时保证钻杆底部埋入孔内混凝土面以下1m；②控制混凝土配合比及和易性、增大泵送压力、保证泵管与钻杆连接位置连接良好，减少堵管、爆管的概率。③当相邻两工程桩间距小于5倍桩径时，应采用隔桩跳打的措施。

3.4成桩后桩头不完整

造成成桩后桩头不完整的主要原因是混凝土超灌量不足，施工场地没有预留足够的超灌高度。施工前应对场地进行平整处理，结合桩顶标高确定场地开挖平整标高，成孔完成时及时清理周围废土，便于清楚的控制混凝土灌注高度，达到有效控制桩头成桩质量及节约混凝土的效果，规范要求的超灌高度不小于0.5m，可依据施工场地土质情况可适当放大超灌高度。

4施工经验反馈

1）长螺旋钻孔压灌桩成孔施工前，需对组装完成的钻机机身垂直度进行复核，钻机机身设有两个方向的垂直指针，可采用全站仪对指针垂直度进行复测。

2）钻机成孔过程中遇到粒径较大且厚的卵石无法钻进时，若卵石埋置深度较浅，可采用小型机械挖出后重新成孔，若埋置深度深无法挖出，可经设计院验算调整桩位。

3）桩基持力层均为承载力高的地层，随着成桩数量的增加，钻杆叶片会产生磨损，导致成孔孔径缩小，应不定期对钻杆叶片直径进行测量，出现叶片直径超差时，可采用补焊叶片或更换叶片的方法保证成孔孔径。

4）为保证土方开挖施工方便和减少成桩后桩间土开挖量，在确保桩头超灌量满足要求的前提下，土方开挖可将场地一次性开挖至桩头锚固端标高。

5）钻机在压灌混凝土提钻过程中，应安排工人及时清理钻杆叶片上面的泥土、砂石，避免钻杆提升至一定高度后泥土、砂石掉落产生危险。

6）为保证钢筋笼顺利植入，应将钢筋笼底部加工为锥形。钢筋笼纵筋在底部收口，焊接牢固，同时螺旋箍筋在钢筋笼底部采用绑扎加焊接方式与桩尖连接牢固，避免钢筋笼在植入时桩尖箍筋和纵筋散开导致无法植入。

5施工工艺优点

1）效率高：桩基施工过程中机械设备交叉作业少、钻机成孔速度快、移动便捷，大幅度提升施工效率。

2）成本低：钻孔与压灌混凝土均由钻机完成，钢筋笼植入依靠汽车吊完成，成桩所投入的作业人员及机械设备少。

3）适应性强：长螺旋钻孔压灌桩对于淤泥质土、饱和松散砂土及地层为卵石层时成桩困难，其他复杂地质条件下均可成桩。

4）成桩质量稳定：成桩过程中混凝土压灌通过钻杆内管压入孔内，植入钢筋笼和提出振动锤时持续振动，使桩身混凝土与孔壁充分挤密，规避桩身断桩、缩径等质量问题出现。

6结论

长螺旋钻孔压灌桩施工工艺相比其它桩型施工具有显著的优越性，特殊的技术特点使其具有很高的机械化程度，减少了施工工期。由于施工工艺的不同使其在节省混凝土灌注量的前提下能够保证单桩承载力满足设计要求，提高周围地基土体的强度，既能满足质量要求，还能降低成本增加效益。对后续项目的同类型基础施工积累经验，进一步创新改善、推广应用，创造更大的经济效益。

参考文献

[1]JGJ/T 419-2018，《长螺旋钻孔压灌桩技术标准》，北京：中国建筑工业出版社，2018

[2]GB 51004-2015，《建筑地基基础工程施工规范》，北京：中国计划出版社，2015

[3]JGJ 94-2008，《建筑桩基技术规范》，北京：中国建筑工业出版社，2008

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