长螺旋钻孔压灌混凝土桩施工及质量控制技术

张正明王顶堂

(1.黑龙江省建工集团安徽远曙建设工程有限公司，安徽合肥 230041; 2.安徽建筑大学土木工程学院，安徽合肥 230022)

长螺旋钻孔压灌混凝土桩施工及质量控制技术

张正明1王顶堂2

(1.黑龙江省建工集团安徽远曙建设工程有限公司，安徽合肥 230041; 2.安徽建筑大学土木工程学院，安徽合肥 230022)

结合某在建工程实例，阐述了长螺旋钻孔压灌混凝土桩的施工方法，并针对施工中常见的混凝土灌注阻滞、桩身偏移、断桩、钢筋笼上浮等质量问题，提出了具体的防控措施，以供类似工程施工参考。

长螺旋钻孔，压灌混凝土桩，质量控制，施工技术

0 引言

长螺旋钻孔压灌混凝土桩系采用长螺旋钻机成孔，待钻至设计孔深后，边向上提升钻杆边向下加压灌注高流动性的混凝土，连续灌至桩顶设计标高以上500 mm左右，随即在混凝土桩体中振压钢筋笼成桩。它是基于长螺旋干钻成孔混凝土灌注桩发展而来的一种新型压灌型混凝土桩。该种类型的桩具有如下特性:

1)属于绿色施工。低噪声，振动小，不需要泥浆护壁，无泥浆污染，孔壁无泥皮，孔底沉渣少，绿色环保。

2)地层适应性广泛。该桩适用于长螺旋钻机可以钻进的地层以及易塌孔、地下水位高等复杂地质水文条件下的土层中成桩。

3)桩身质量可靠、单桩承载力高。桩身混凝土基于钻杆中心连续挤压而成，对桩孔周围土体产生挤密和水泥浆液渗透掺合作用，使得桩体混凝土更加密实，桩端和桩身周围土因水泥胶结固化，大大提高了桩基竖向承载力，减少了变形，增强了稳定性。

4)施工技术性强，桩基质量受施工因素影响大。因钢筋笼后植入压密的混凝土中，插筋阻力大，强力压入混凝土中会导致钢筋笼易变形损坏，对混凝土施工技术要求高，现场控制混凝土的经时性损失困难等。

由于该桩成桩速度快，工程造价低，综合效益好，符合国家绿色施工政策等优点，近年来在全国各地开始广泛推广应用。

1 工程概况

合肥市某基地公租房8号楼工程，建筑面积约12 450 m2，地上30层，地下1层，建筑高度为90.70 m，钢筋混凝土剪力墙结构、桩梁筏板基础，地表耕植土下主要为粘土层，其承载力为fak= 260.0 kPa，压缩模量Es=12.0 MPa，桩端坐落在粘土层下的强风化岩上，其承载力为fak=350.0 kPa。采用78根直径为500 mm的长螺旋压灌混凝土桩，平均桩长17.8 m。

2 施工工艺

2.1 施工工艺流程

长螺旋钻孔压灌混凝土桩施工工艺流程见图1。

2.2 主要施工工艺

2.2.1 施工准备

1)技术资料准备。地质勘探资料、设计文件、施工组织设计均已审定并进行技术交底。

2)现场准备。a.场地已平整，施工场地范围内的障碍物均已清除或处理。b.现场测量水准基点、基准线、测控桩等均已设立，并已复验。c.现场已经做到“三通”，即场地内“水通、电通和路通”，并已搭设好临时设施。

3)材料准备。a.水泥。用42.5级普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥。b.砂。选用含泥量小于5%的中、粗砂，过筛后方可使用。c.石子。采用级配良好、含泥量小于2%的碎石，最大粒径不宜超过20 mm。d.钢筋。钢筋采用HPB300的箍筋和HRB400的主筋，须附有出厂合格证及试验报告单，并按规定对力学性能及工艺性能等相关指标进行复验。e.外加剂、掺合料。为改善混凝土的流变性能，混凝土中宜添加适量的减水剂、泵送剂等外加剂，并按试验确定粉煤灰等外掺料掺入以提高混凝土的密实度。

图1 长螺旋钻孔压灌混凝土桩施工工艺流程

4)主要机具设备。采用带硬质合金钻头的长螺旋钻机，另配钢筋加工下沉、混凝土泵送等设备。

2.2.2 施工操作要点

1)桩位测设。施工单位根据设计的施工图，先利用全站仪或经纬仪和尺子在现场测定出轴线控制点及桩孔位置，并用定位桩固定，待监理人员验收认可后方可施工。

2)钻机就位成孔。钻机进场后，根据成孔深度和要求，选择并安装好机架和钻杆(头)，使之保持顺直、稳固，在钻进过程中依据设置在钻杆上的标尺，随时控制和记录成孔深度。

长螺旋钻机就位钻孔前须先进行检查，确保钻机底盘水平，钻杆中心对准定位桩中心，两者偏差不超过10 mm，然后用铅锤或经纬仪在互为垂直的两个方向控制好钻杆的垂直度，以保证钻杆的垂直度小于1%，经过全面检验合格后，慢速下放钻杆，钻头刚接触地面时，先关闭钻头封口，使钻头对准桩位点，然后启动钻机钻孔，平稳钻进。

正常钻进速度宜控制在1.50 m/min左右，钻进过程中，如遇到钻机摇晃、偏移、卡钻等异常情况，应随即停止钻进，待查明原因，采取纠正措施，处理符合要求后方可继续钻进。

钻至设计要求的深度(一般宜为桩端进入持力层不小于1.5倍的桩径;桩端距持力层底不小于3倍的桩径)时，空转钻机进行清底，经监理人员验收合格后方可进行灌压混凝土，在灌注混凝土前钻杆不得从桩孔中提出。钻出的土要及时清运到弃土区。

3)压灌混凝土成桩。开始压灌混凝土时，钻杆预提300 mm左右，然后启动高压泵连续灌注混凝土，边提升钻杆边灌注混凝土，泵送混凝土速度要与提升钻杆速度相匹配，始终使钻杆中心管内有足量的混凝土，混凝土应连续进行压灌，不得停泵待料，以免造成混凝土离析、桩身缩颈和断桩。若出现混凝土灌注间断的时间超过其初凝时间，应重新制桩。

钻杆提升接近地面时，放慢提管速度并及时清理孔口范围内的松散土渣，以防混入桩头混凝土中，直到桩体混凝土高出桩顶设计标高500 mm为止。

成桩完成后，立即对桩身进行保护。然后及时清洗钻杆等成桩设备上的混凝土等残留物，按施工顺序，移动桩机进行下一根桩的施工。

4)压放钢筋笼。制作的钢筋笼须满足表1要求。

表1钢筋笼检验评定标准 mm

混凝土压灌完成后，随即开始插放钢筋笼，以减小插笼难度。先将振动锤和导入管通过法兰盘连接，利用吊机将导入管插入钢筋笼中，将导入管及振动锤与钢筋笼连接好，吊起并对准混凝土桩体中心，钢筋笼在自重作用下向下插入一定深度的桩孔混凝土中，将钢筋笼吊直扶正，然后启动振动锤并采用静力加压的方式连续下插钢筋笼，插入速度宜控制在1.5 m/min左右，下笼的同时要控制钢筋笼垂直度和平面位移，直至钢筋笼下插到设计位置并加以固定。

5)养护桩体。桩体混凝土灌注后12 h之内开始进行洒水保湿养护，养护时间不少于7 d。

2.2.3 施工效果

通过静载压桩载荷试验，单桩承载力平均达到2 850 kN，远远超过设计承载力2 200 kN，沉降量在5 mm～16 mm，均满足设计要求。

3 常见质量问题的原因及防控措施

3.1 混凝土灌注阻滞

1)原因。由于混凝土坍落度经时损失大、配合比不当，钻杆中心管内壁不顺畅等原因所致。

2)防控措施。a.石子的最大粒径要小于灌注管内径的1/3、混凝土的配合比应符合要求，适当加入高效减水剂、泵送剂等，采用混凝土运输车运送混凝土，以防坍落度损失。b.钻杆中心管管道要直顺光滑，避免凹凸和折痕，管内壁湿润后方可开始压灌混凝土。c.灌压混凝土要连续，钻杆提升和压灌混凝土速度匹配。

3.2 桩身偏移歪斜

1)原因。由于场地不平整，桩机对位不准确，地层下有异物等原因造成桩位偏移和桩身歪斜。

2)防控措施。a.做好现场施工准备，清除地面障碍物，平整压实场地以防钻机偏移歪斜。b.测设桩位时，严格控制桩位偏差;开钻前和钻进过程中，随时检查、复核并调整好桩机的水平度和垂直度。c.钻杆抖动或进尺异常时，立即停钻，查明原因，处理后方可继续钻进。

3.3 夹层、断桩

1)原因。由于钻杆提升速度过快而超过了混凝土的泵送速度，或者邻桩混凝土为凝结、桩距过小串孔等原因所致。

2)防控措施。a.加大混凝土泵送量，确保混凝土连续灌注。b.严格控制钻杆提升速度，确保钻杆内始终充满着混凝土。c.采用间隔成桩等施工顺序。

3.4 桩身混凝土强度偏低

1)原因。由于泵送灌压混凝土需具有良好的和易性，坍落度一般不小于180 mm。一旦对水灰比、外掺料、砂率等指标控制不严以及混凝土形成过程中的施工工艺环节操作不当，容易造成混凝土强度偏低。

2)防控措施。a.优化骨料级配，混凝土浆骨比、灰砂比、砂率等符合设计要求。b.严格控制水灰比，选用早强型减水剂，按照配合比试验确定的掺量掺入粉煤灰等外掺料。c.严格按照成桩施工方案和混凝土施工工艺技术环节要求进行施工。

3.5 钢筋笼上浮

1)原因。由于土层疏松、桩距过小，灌压混凝土压力大，将混凝土或桩周土壤挤入相邻桩孔而造成邻桩钢筋笼浮起。

2)防控措施。a.采用间隔法制桩，以防混凝土浇筑串孔。b.沉入钢筋笼后用支架等将其固定，待桩身混凝土初凝后钢筋笼一般不会再上浮。

3.6 桩顶混凝土夹杂

1)原因。一般是由于相邻混凝土运输车辆间隔时间过长，超过混凝土初凝时间，混凝土坍落度降低，先浇筑的混凝土已初凝，而后浇筑的混凝土上升冲破初凝层，钻杆内混凝土不足而拔空以及清孔不彻底浮浆太厚等操作控制不当造成的夹泥、气泡等。

2)防控措施。a.桩口周围的弃土应及时清净，以防止掉落混入混凝土中。b.匀速提升钻杆，确保钻杆内混凝土出口处始终低于混凝土表面0.8 m以上。c.合理安排混凝土运输车辆，确保混凝土连续浇筑，直至超灌至桩顶设计标高以上500 mm为止。

3.7 桩底不能入岩

1)原因。钻头和螺旋叶片选用不当，钻进工艺选择欠妥。

2)防控措施。a.采用尖锥型钻头，避免钻头端部秃平的钻头。b.钻杆螺距要大，防止钻头部位挤土而发生堵塞现象无法排出孔口。c.钻进过程中要同时泵送配制的泥浆，以护壁、冷却润滑钻头，利于钻杆进尺、防止塌孔，必要时可用螺旋钻复孔。

4 结语

长螺旋钻孔压灌混凝土桩是在长螺旋钻孔压灌混凝土形成桩体后立即插入钢筋笼的一种新型的钢筋混凝土灌注桩施工技术，它改变了传统钢筋混凝土灌注桩先吊放钢筋笼再灌注混凝土的成桩施工工艺顺序，无环境污染，是一种绿色施工技术。随着施工实践经验的不断积累和技术上的日益成熟，必将有着广阔的应用前景，同时将产生巨大的综合效益。

［1］ GB 50007—2011，建筑地基基础设计规范［S］.

［2］ 谢长岭.螺旋挤密灌注桩的研究与实践［J］.岩土工程学报，2013(10):11-13.

Construction and quality control technology of long auger bored grouting with pressure concrete pile

Zhang Zhengming1Wang Dingtang2
(1.Yuanshu Construction Engineering Co.，Ltd，Heilongjiang Construction Engineering Group，Hefei 230041，China; 2.School of Civil Engineering，Anhui Jianzhu University，Hefei 230022，China)

Combining with the construction example，this paper elaborated the construction method of long spiral drilling pressure grouting concrete pile，and according to common concrete grouting block，pile offset，broken pile，reinforcement cage floating and other quality problems in construction，put forward specific prevention and control measures，provided construction reference for similar engineering.

long spiral drilling，pressure grouting concrete pile，quality control，construction technology

TU473

A

1009-6825(2016)35-0094-03

2016-09-27

张正明(1963-)，男，助理工程师; 王顶堂(1967-)，男，副教授