长螺旋挤压扩孔压灌混凝土桩的施工

王国岐

摘要：长螺旋挤压扩孔压灌混凝土桩是一种节能减排桩型，该桩成孔过程中，通过大转矩动力头实现挤压排土的钻孔方式，与普通长螺旋钻孔排土量相比，减少了2/3～3/4，增强了孔壁岩土的密度。孔底成孔深度方向相关岩土位置，根据设计需要，可进行扩孔施工，采用压灌混凝土方式进行灌注，利用扩孔钻头中螺旋扩孔翼，将扩孔所挤压切削下来的岩土通过钻具叶片逐渐向地面输送，保证了成桩混凝土的质量，该桩具有承载力高、沉降量低、排土少、成本低等优点。

关键词：挤压扩孔；节能减排桩；压灌混凝土

1.技术背景

在现有的建筑桩基础施工中，长螺旋压灌注混凝土桩和复合载体夯扩桩被广泛使用。长螺旋压灌注混凝土桩是一种侧摩阻桩，桩的设计主要以侧摩擦力承载为主。它具有适应地质条件广、施工效率高、施工残土多、桩端含有虚土、单桩承载力偏低、沉降量大、灌注混凝土充盈系数大、施工成本高等特点。通常采用群桩作为承载支承点的设计方案，可应用于高层建筑桩基础。复合载体夯扩桩是一种端承载桩，桩的承载设计主要以桩底部球形复合载体为主，它具有单桩承载力高、沉降量小、施工效率低（一台班施工8～10根）、桩径小（一般φ400mm～φ500mm），桩长短一般10m之内，施工有振动、噪音等特点，它是一种非排土桩型，具有节能减排的优势，适应于多层和中高层的建筑用桩基础。为了优化建筑桩基础，既推广节能减排，优化环境，又能适合不同建筑物对桩基础的要求，长螺旋挤压扩孔压灌混凝土桩填补了这项空白。

2.施工原理及施工过程

长螺旋挤压扩孔压灌混凝土桩是通过长螺旋挤压扩孔桩机和混凝土输送泵按照长螺旋挤压扩孔压灌混凝土桩施工工法来实现的。长螺旋挤压扩孔桩机是由行走总成、机架平台总成、配重、主卷扬机、副卷扬机、斜支杆、塔架总成、动力头总成、变径法兰、液压回转器、标准挤压排土钻具、螺旋挤压扩孔钻头等组成。机架平台总成上布置着液压操作系统总成、电气控制系统总成、操作室、导向滑轮组、护筒总成、塔架总成、斜支杆底部支撑、副卷扬机、主卷扬机、配重等。液压回转器一端通过变径法兰与动力头总成输出法兰相联，另一端通过标准挤压排土钻具与螺旋挤压扩孔钻头相连。液压回转器的固定体通过连接耳板固定在动力头总成上，固定体上的进出油管接头通过高压胶管与操作室内旋转油缸控制系统相连，液压回转器内腔钢油管通过高压胶管，经过标准挤压排土钻具芯管内腔与螺旋挤压扩孔钻头内旋转油缸进出油口相连。动力头总成通过滑轮组由主卷扬机钢丝绳拉动，沿塔架总成轨道做竖向移动。混凝土输送泵经过混凝土输送管与动力头总成中空主轴上压注砼器相连。标准挤压排土钻具的外径和芯管直径与螺旋挤压扩孔钻头（扩孔翼闭合状态）的外径和芯管直径尺寸相同。长螺旋挤压扩孔压灌混凝土桩的施工遵循长螺旋钻孔压灌注混凝土桩的施工方法。螺旋挤压扩孔钻头始终埋在混凝土下面1.0m深左右，泵送混凝土的压力值为3～4Mp，并保证提升钻头时要带压。由于螺旋挤压扩孔钻头的扩孔翼打开后呈螺旋状况，扩孔翼挤压扩孔切削下来的岩土体在下部含压力混凝土和钻具旋转的作用下，会沿着螺旋叶片的上表面逐渐输向地表面，确保成桩的混凝土内无残土存在。具体施工过程如图1所示。

2.1长螺旋挤压扩孔桩机就位，钻头对准桩位如图1（a）所示

2.2启动动力头及主卷扬机顺时针旋转钻具并向下释放动力头

此时螺旋挤压扩孔钻头中扩孔翼处于完全闭合状况，钻具带动钻头作挤压排土式钻进，直至设计深度为止。此时保证钻具旋转，如图1（b）所示。

2.3主卷扬提升动力头300～400mm左右，使钻头门打开

启动混凝土输送泵向钻具芯管内输送混凝土，观察混凝土输送泵压力，当压力增加时，启动钻头内旋转油缸控制系统，给旋转油缸供油来打开钻头上扩孔翼，同时慢慢向上提升动力头，观察旋转油缸控制回路的流量计量计和压力表来确定完全打开状况，随着提升动力头同时泵送混凝土，直至设计扩孔段高度后停止动力头提升。改变钻头内旋转油缸供油方向，使扩孔翼收回，观察控制回路压力表及流量计量计来确定扩孔翼完全闭合。继续提升动力头及泵送混凝土，直至地表面，停止动力头和混凝土泵。如图1（C）所示。

2.4向已灌好的桩孔内置放钢筋笼，用振捣器将钢筋笼压入设计标高，如图1（d），完成一次施工。

2.5长螺旋挤压扩孔压灌混凝土桩可以是一段或多段扩孔处，扩孔处直径可比原直径大200～400mm左右，如图1（e）、（f）。

3.适用范围

长螺旋挤压扩孔压灌混凝土桩适应于黏性土、粉土、砂土、含小砾石黏性土、黄土和强风化土等，桩径在650～1000mm范围内，桩长在30m之内，可用于交通工程、工业与民用建筑工程等领域。

4.结束语

长螺旋挤压扩孔压灌混凝土桩是一种新型节能减排桩，具有施工无噪声、无振动、排土量小、沉降量低、桩承载力高、施工效率高等优势，推广长螺旋挤压扩孔压灌混凝土桩是现代市场的需要。

参考文献：

[1]大直径扩底灌注桩技术规程 《中国建筑工业出版社》，2010.北京.

[2]桩基工程手册编写委员会.桩基工程手册[M].北京： 中国建筑工业出版社，1995.

[3]孙鸣.钢筋混凝土螺旋桩可行分析[J].天津城市建设学院学报，2001.7.