长螺旋钻孔压灌桩桩头缺陷探讨

郭雄斌

0 引言

长螺旋钻孔压灌桩成桩工艺是国内外近年开发的适应性强，且使用较广的一种新工艺，适用于粘性土、粉土、砂土、填土、非密实的碎石类土、强风化岩等，属非挤土成桩工艺，该工艺有穿透力强、低噪声、无振动、无泥浆污染、施工效率高、质量稳定等特点。

2008年，长螺旋钻孔压灌桩作为灌注桩施工的成熟工艺，首次写进JGJ 94-2008建筑桩基技术规范。但随着压灌桩的广泛应用，施工中经常出现各种各样的质量问题，桩头缺陷问题尤为突出。

1 工程实例

本工程为国外某项目桩基工程，有关的具体条件、参数如下。

1.1 地层

主要(原始)地层特征如下:

①层Qml4:素填土，成分杂乱，主要以粘性土、粉土、粉细砂为主，松散;湿 ～ 饱和;填土厚度为4.8 m ～7.4 m。

②层Qal4:主要为粘性土，以灰色或褐色为主，硬塑。最大揭露厚度为25.5 m。

场地平均标高:14.60 m;地下水稳定水位标高:12.3 m。

1.2 桩基参数

基桩分别为桩长20 m，17 m和桩径600 mm，450 mm进行组合;桩距6.0 m，桩顶标高14.00 m;混凝土强度 C35。

钢筋笼钢筋通长配置，桩径600 mm主筋8Φ16，桩径450 mm主筋6Φ16;箍筋配置桩顶下3 m φ8@100，以下φ8@200;加劲筋Φ16@2 000;钢筋保护层厚度55 mm。

1.3 施工机械

成孔采用宇通步履式YTZ-26长螺旋钻机;插筋器振动管为壁厚10 mm直径152 mm的无缝钢管，总长22 m;偏心振动锤型号:DZ15Y。

2 出现问题:桩头缺陷

凿除超灌混凝土，约1%桩头出现缺陷，其中约0.3%表现为桩头剖面呈“横剖的煮鸡蛋”形态，即桩头中间有一个直径约等同专用插筋器振动管直径的砂浆柱，其余桩头夹泥。

3 问题分析

对比和分析施工过程，出现上述问题大致有如下方面原因。

3.1 振插钢筋笼和振动管拔出

振插钢筋笼的常规作法是起吊钢筋笼竖直位于钻孔中间，然后依靠钢筋笼和专用插筋器重力插入钢筋笼，当钢筋笼插入受阻，开启偏心振动锤振动直至钢筋笼插至设计标高，振插钢筋笼见图1。

钢筋笼插至设计标高，拔出振动管。为保证基桩混凝土的密实度，拔出振动管时边拔边振动。

振插钢筋笼和拔出振动管过程中有一个至关重要的指标:振动时间，振动时间的长短受成孔、钢筋笼和混凝土三个因素影响。

1)成孔。

其关键指标是垂直度和孔径，这是保证钢筋笼能否顺利插入的前提。

2)钢筋笼。

主要是钢筋笼的刚度、形态，因为钢筋笼要经过搬运、插入振动管、起吊安装等工序，尤其是对于长度较长、刚度较小的钢筋笼，其设计形态越难保证。

3)混凝土。

主要是混凝土的坍落度、粘聚性、保水性和流动性等指标，指标对比见图2，图3。

图1 振插钢筋笼

图2 综合质量较差混凝土

图3 综合质量较好混凝土

三个因素中任何一个指标出现问题，都直接影响钢筋笼的顺利插入，钢筋笼插入受阻被迫开启振动，受阻越早，振插时间越长。振动管是振动波能量的载体，尤其是内部振动波的反射、干扰等可能引起混凝土共振，更容易引起混凝土离析，桩头出现“横剖的煮鸡蛋”形态。

3.2 混凝土

除了保证混凝土的粘聚性、保水性和流动性等主要指标，还要考虑混凝土的原材料、外加剂和配合比。

原材料关键是粗骨料，粗骨料的形状、粒径直接影响混凝土的流动性，这不仅影响混凝土的压灌，也影响钢筋笼的插入。同时，为增加混凝土的和易性、流动性和保水性，建议掺加粉煤灰掺合料;为保证混凝土的质量和各项指标，建议加入泵送剂、减水剂等外加剂。其次是混凝土配合比，该项目为国外项目，混凝土采用当地商品混凝土，其配合比与国内不同，主要是砂率较大，砂(SAND/Namalco Sand 09)含量960 kg/m3大于碎石(ROCK/Namalco 20 mm 09)含量800 kg/m3，这可能是桩基项目桩头出现砂浆柱的重要原因。

3.3 场地硬化

工程实例中桩头夹泥，分析原因应该是振动管和钢筋笼带泥。实例中施工场地未硬化，导致桩头夹泥主要原因是拔出的振动管直接接触场地。

振动管拔出后内外粘附有混凝土砂浆，一般清除砂浆是开启振动锤振动，但振动并不能完全清除振动管粘附的砂浆。场地未硬化，振动管直接接触场地泥土，管外粘附场地泥土，阴雨天粘附泥土更严重;还有振动管放倒时管端部可能插入土塞。振动管插入钢筋笼，因为有钢筋笼的“保护”，再次实施清理几乎无法完成。尤其夜间施工，由于照明原因，甚至连振动管内插入的土塞都发现不了。

另外是钢筋笼带泥，钢筋笼运至施工场地，场地未硬化，钢筋笼接触、粘附场地泥土和成孔渣土的几率大大增加，尤其是阴雨天施工。

振插钢筋笼时，在混凝土自重压力的作用下，振动管内外和钢筋笼粘附的泥土随钢筋笼的插入而上升(上浮)，最终导致个别桩头夹泥。

3.4 其他原因

如:桩顶标高、施工场地标高、混凝土超灌高度等。

长螺旋钻孔压灌桩成孔时，渣土在孔口形成1 m左右高度的“土包”，见图1，由于施工机械、混凝土泵管、电缆和安全方面的原因，渣土一般都不能立即清理。为避免渣土坍塌掩埋孔口，影响钢筋笼插入，混凝土大多都压灌至渣土形成的孔口。插入钢筋笼前，需要及时清理掉入混凝土中的泥块，以免钢筋笼将泥块带入桩身。

振插钢筋笼时，由于钢筋笼和振动管体积，孔内混凝土溢出，混凝土振密后拔出振动管，混凝土面下降(见图2，图3)，孔口渣土极易坍塌，造成桩头夹泥。

实际施工时，若场地标高距桩顶标高太小，成孔渣土容易掉入(陷入)桩头造成桩头夹泥，同时混凝土超灌高度也小，混凝土浮浆或离析也可造成桩头缺陷。

4 结语

长螺旋钻孔压灌桩施工中，我们有许多成熟的经验和措施来保障工程的质量，现场要做的不仅是严格的执行，更多是要根据项目实际情况、工艺流程和所有环节来修正和完善保证措施，制定全面、详细、可行的项目作业指导书，以指导项目保质保量，顺利实施。

［1］ JGJ 94-2008，建筑桩基技术规范［S］.

［2］ GB 50119-2003，混凝土外加剂应用技术规范［S］.

［3］ JGJ 55-2000，普通混凝土配合比设计规程［S］.

［4］ JGJ 52-2006，普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准［S］.

［5］ 《工程地质手册》编委会.工程地质手册［M］.第4版.北京:中国建筑工业出版社，2003.

［6］ 许晓红.钻孔桩的质量问题及其处理［J］.山西建筑，2010，36(23):98-99.