浅析长螺旋钻孔压灌混凝土后插型钢灌注桩施工工艺

黄震浩

摘 要：目前在建筑物高耸密集的城市，可供建筑施工使用的场地越来越小，加上工程周围环境复杂，使得传统的基坑支护技术已经不能满足现代城市地下空间建设的需要。在这种情况下，我们采用了长螺旋钻孔压灌混凝土后插型钢支护桩技术，通过在工程中实践应用分析，该工艺具有操作简便、混凝土灌注速度快、成桩质量好、降低造价等优点。本文详细阐述了长螺旋钻孔压灌混凝土后插型钢支护桩技术的施工原理、施工工艺流程、技术特点和适用范围。

关键词: 支护工程; 长螺旋钻孔压灌混凝土后插型钢支护桩; 施工原理；施工技术

中图分类号：TU74文献标识码： A 文章编号：

引言：

传统的长螺旋钻孔压灌桩后插钢筋笼施工技术与本施工技术的最大的区别在于它们的后置入的材料、制作、安装工艺及适用范围不同: 长螺旋钻孔压灌桩后插钢筋笼工艺一般适用于直径 400mm 及以上的桩基，对于直径小于 400mm 的桩基，钢筋笼容易变形，且受灌注混凝土导杆 ( 直径 100mm)的限制，施工工序复杂，保证成桩质量难度较大。后插型钢支护桩一般适用于直径 400mm 以下 ( 桩径范围: 200 ～ 400mm) 的桩基，占用场地小，用型钢代替钢筋加工制作，施工工序简捷，具有施工效率高、成桩质量容易保障、成本较低等特点，解决了空间狭小的护坡工程支护难题。

1 主要技术原理

长螺旋钻孔压灌混凝土后插型钢支护桩是在长螺旋钻孔压灌混凝土后插钢筋笼灌注桩的基础上，用型钢代替传统的钢筋笼，并对型钢做简单的加工，在钻孔混凝土压灌到设计标高后，在特制的连接器上附着混凝土振捣器，通过型钢自重和振捣力将型钢振动插入到混凝土中，将型钢送至支护桩设计标高，并将混凝土振捣密实而最终形成的支护桩。

2 关键技术

2. 1 型钢的选择及加工

型钢可选用工字钢、H 型钢等，一般选用工字钢。选用型钢时应根据基坑稳定和变形的要求，计算截面弯矩和剪力，同时还应考虑桩身保护层厚度、型钢的规格、桩长度等因素，并符合设计规范要求。在型钢腹板中间距离顶端 30 ～ 50mm 处，加工一直径 50mm 的圆孔，用于起吊。对型钢下端翼缘处加热后进行加工向内倒角，使其不易与桩边缘产生剐蹭，避免影响成桩质量。由工字钢的截面特性可知，X 轴方向的抗弯刚度大、受力特性好，所以在工字钢插入混凝土灌注桩体的方向应如图 1所示。

图 1 后插入工字钢在桩体中位置示意图

2. 2 保护层的设置

桩身保护层的设置方法是用扁钢弯成圆环并与工字钢焊接，然后在圆环上焊接钢筋保护层支撑，保护层支撑与桩土壁留 10 ～ 20mm 间隙，在工字钢的上中下分别设置保护层支撑，保护层支撑间距不大于 5m。以 20a 的工字钢为例，工字钢保护层设置见图 2。

图 2 后插型钢桩体剖面图

2. 3 送桩器的制作

送桩器由振动锤、连接器组成。连接器制作方法是: 连接器上部为一段长约 1500mm 的工字钢，下部为一段长约 700mm 的钢管。连接器中的工字钢分别与钢管和法兰盘焊接在一起。距钢管上端200mm 处制作一贯通的 60mm × 30mm 的矩形孔，配合用直径 20mm 的钢筋制作的丁字形插销吊装工字钢。详见图 3。

图 3 连接器构造大样图

3 施工工艺流程、技术特点和适用范围

3. 1 施工工艺流程

长螺旋钻孔压灌混凝土后插型钢灌注支护桩施工工艺流程如图 4。

图 4 长螺旋钻孔压灌混凝土后插型钢

灌注桩施工工艺流程

该施工工艺关键是型钢吊放控制，具体操作步骤如下:

( 1) 吊车起吊型钢时，先在原地调整，利用型钢自重使其垂直于地面。

( 2) 移位至桩顶后，进行型钢就位、调直控制; 在插入钻孔混凝土前的过程中，吊车吊绳要保持一定的张力，确保型钢准确就位，型钢惯性矩较大的一面与护坡面保持一致。

( 3) 型钢接近混凝土面时，开动震动器，使型钢缓慢沉入混凝土至桩顶标高，吊车同时仍要保持一定的拉力。

( 4) 在型钢后插入桩体混凝土的过程中，由专人采用两台经纬仪控制其垂直度，用水准仪控制其顶标高，达到就位准确。

(5) 由于压灌混凝土的坍落度一般比较大 ( 坍落度 200 ±20mm) ，因此混凝土灌注高度应超过设计桩顶标高 0. 5m，在型钢缓慢沉入混凝土至桩顶标高后，震动器应再振动 2 ～3min，以保证混凝土的密实度。

3. 2 技术特点

( 1) 工序少，操作简便，施工速度快。长螺旋钻孔压灌混凝土后插型钢支护桩技术，在钻机成孔和压灌混凝土方面与传统技术完全一致。与后插钢筋笼灌注桩相比，型钢在现场加工制作容易，采用特制的型钢下放设备安放型钢简便，整个过程简捷明了，技术容易被操作人员掌握。由于省去了传统钢筋笼的下料、焊接、绑扎等过程，施工速度大大提高。

( 2) 型钢整体稳定性好，成桩质量有保障。型钢自身的整体稳定性较好，不容易变形，在型钢后插入桩孔混凝土的过程中，专业人员只负责型钢下沉高度和垂直度校正，就能确保型钢能够准确定位，成桩质量易达到设计要求。

( 3) 低噪音，无泥浆制备，施工环保。采用长螺旋钻机成孔，施工过程中噪音低，无须制备泥浆，对环境无污染，具有低碳环保的特点。

( 4) 材料机具设备类型少，方便备料和保管。型钢代替钢筋笼，省去了钢筋的加工、绑扎、焊接的过程，减少了设备，节省了材料加工和堆放场地，方便现场材料采购和保管。

( 5) 施工操作场地基本不受限制。由于成桩直径小，受施工场地范围制约影响少，对于空间狭小的基坑护坡工程，尤为适用。

( 6) 施工成本低。由于桩径相对较小，且桩体受力状态好，材料用量较少，成本费用较低。

3. 3 适用范围

本技术适用于小桩径(桩径范围:200～400mm)混凝土灌注支护桩的施工。不受地下水位条件限制，地层适应性强，可用于粘性土、粉土、砂土、素填土、非密实的碎石类土等地层。

4 应用实例

某综合楼基坑支护工程，建筑面积约24124.01m2，±0.00相当于绝对标高51.75m，室外自然地面标高约为51.40m，基坑开挖深度为10m，局部为9.3m。基坑西侧邻近总装技术楼，建于2000年，地上4层，地下1层，其底板外边缘距离本工程地下室结构外墙皮为1. 35m ( 局部约18m 范围内为 0. 51m) ，基础埋深 － 5. 80m，底板厚度 0. 8m，底板伸出采光井外墙 0. 5m。地下防水层厚度为 0. 04m。基坑南侧为试验楼，地上 3 层，建于 50 年代，砖混结构，其结构外皮距离本工程地下室结构外皮为 4. 26m，基础埋深－2. 00m。

本基坑支护工程的难点和重点为西侧和南侧。该部位施工空间均非常有限，尤其西侧更为突出。南侧试验楼为砖混结构，对差异沉降比较敏感。因此，西侧和南侧支护不仅要保证现存建筑物的绝对安全，而且同时要考虑总装技术楼与拟建楼距离太近带来的施工困难，在设计上该范围内的基坑边坡应按变形控制进行，施工技术上应尽可能控制振动和噪声。

基坑西侧约 18m 长范围内采用长螺旋钻孔压灌混凝土后插型钢施工技术，桩径 300mm，桩身采用20b 工字钢。设置 2 排预应力锚索，基坑施工完成后，对桩顶冠梁部位进行了水平位移和沉降观测，位移和沉降均小于 0. 5cm，满足了基坑变形要求。基坑支护设计剖面如图 5 所示。

图 5 西侧基坑支护设计剖面图

5 结 语

本文分析了长螺旋钻孔压灌混凝土后插型钢支护桩施工技术，该施工技术能够有效解决空间狭小场地基坑支护工程的难题，经过工程实践检验，支护效果良好。该施工技术不受地下水位条件限制，地层适应性强，并具有施工工序简捷、施工效率高、成桩质量好等特点，同时降低了工程造价，低碳环保，具有良好的经济效益和社会效益，应用前景广阔。

参 考 文 献

［1］ 长螺旋钻孔压灌混凝土后插钢筋笼灌注桩施工技术规程 ( DB11 /T582-2008) ［S］． 北京: 北京市建设委员会，2008．

［2］ 中华人民共和国行业标准． 建筑桩基技术规范 ( JGJ 94-2008) ［S］． 北京: 中国建筑工业出版社，2008．

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。