长螺旋钻孔混凝土压灌桩施工技术及其优点

王耀东

摘 要：本文对长螺旋钻孔砼压灌桩施工技术及其优点进行了分析，并提出了相应质量控制措施。

关键词：砼压灌桩；后插钢筋笼；入岩判断

简单地说，长螺旋钻孔砼压灌桩就是成孔后先灌注砼再下插钢筋笼的一种桩基施工方法，是在传统的泥浆成孔护壁钻孔灌注桩基础上发展形成的一种新型的桩基施工工艺，自本世纪初逐渐在济南市建筑工程的桩基施工中得到了应用。

济南铁路局经纬嘉园住宅小区是济南铁路局重点工程，也是住建部经济适用房重点项目。其中经纬嘉园住宅小区三区东至济南市纬六路高架桥，西至纬九路，南邻群盛华城小区，北近京沪铁路线。该区有1栋20层的高层住宅和4栋33层的高层住宅组成。该工程为框剪结构，基础采用长螺旋钻孔砼压灌桩。其中15号楼地上33层，地下2层，建筑面积约26000m?，共432颗桩，桩径600mm，桩间距2.1m。现以15号楼为例对长螺旋钻孔砼压灌桩施工工艺以及其主要关键控制点进行介绍。

1.施工工艺

长螺旋钻孔砼压灌桩主要施工流程：场地平整→桩位放线→钻机就位→钻进成孔→原土回填刚钻成的孔。重复上面的施工流程，直至15号楼432颗桩成孔全部完成，更换钻头，进行第二次成孔：场地平整→桩位放线→钻机就位→钻进成孔→压罐混凝土→插入钢筋笼→移钻清理机具土方→桩头防护。之所以需第二次成孔，是因为第一次成孔与二次成孔时使用的钻头不同，第一次成孔使用柱齿钻头，是采用冷压方法在钻头体上嵌装一定数量柱齿的钻头，该钻头可适用于多种土层的钻进施工，钻进过程中可根据岩层情况及时调整钻进速度。第二次成孔时使用的是带有可打开活门的压灌钻头，砼可通过空心的钻杆泵送输入进行浇筑。需要注意的是：钻孔挖土之前，为了防止土、砂和水进入空心钻杆，应闭合活门，待开始泵送混凝土时再将活门打开。

长螺旋钻孔砼压灌桩施工过程中主要关键控制点：

1.1垂直度控制：钻机按放线预先确定桩位就位后，利用经纬仪从两个相互垂直的方向进行控制，通过调整施工机械的斜撑和液压支腿，确保钻杆垂直度，调整到位后及时对钻机进行加固以保持稳定。钻机下钻成孔过程中要时刻观察钻机上自带的吊锤是否垂直，若出现钻杆倾斜等情况，应停止钻孔，纠正垂直后再成孔，以保证垂直度符合要求。

1.2钻孔（桩长）深度控制：为确保钻孔深度，开钻前应在机架上设置标尺，以便记录和控制孔深，保证达到设计深度。经纬嘉园15号楼432颗工程桩，设计并没有给出每根桩的具体桩长，只是要求每根桩长不小于14m，且入强风化辉长岩深度必须不小于6m，也就是说桩长必须同时满足不小于14m和入岩深度不小于6m这两个条件。这给施工和监理带来了巨大困难，桩长可以根据机架上设置的标尺来确定，满足这一条件相对比较简单，但入岩深度是无法目测确定的。本人通过调查资料，反复斟酌，根据15号楼实际情况，总结出以下入岩层的判断方法：

1.2.1根据地质勘察报告确定入岩界面。本工程地质勘察报告每隔20m设以堪探点，并绘制出了地质剖面图，而设计工程桩间距为2.1m，可依据地质勘察报告绘制的地质剖面图，从两个不同方向采用内插法计算每颗桩的入岩标高，确定入岩深度，两个结果取起始入岩标高深者为依据。

1.2.2钻头进入岩层时由于土质变硬，钻进速度明显变慢，钻杆急剧抖动，振动频率明显增大。

1.2.3观察钻机电流表，当钻头由土层进入岩层时，钻机电流会明显增大。

1.2.4观察钻机钻出的土质是否与地质资料的描述相符。

满足上述4点，即可判定该桩已进入设计要求的强风化辉长岩，从而可根据机架上设置标尺确定该桩入岩深度。

1.3断桩，缩径、夹渣桩身缺陷：保持砼灌注的连续性，开始提升钻杆时必须保证砼从钻杆芯管排气孔内溢出，这表明砼已充满钻杆，砼泵车输出量一定要大于桩机提拔后桩体需要的砼量，保证钻头在砼面埋深1m以上，严格控制钻杆提速，每隔5m停止提钻，待砼注满钻杆芯管，排气孔外溢砼后继续缓慢提钻，必要时可采取加大砼泵量，甚至更换大功率砼泵车等措施。有时桩间距太小，断桩，缩径、夹渣桩身缺陷也会出现，则必须隔桩跳打。另外成桩后砼充盈系数必须>1.0，桩顶砼应超灌设计标高0.5m。

1.4后插钢筋笼：砼灌注完成后，人工将桩头处地面以上的土和带浮灰的砼清除，露出桩头轮廓线，并清至无杂物的砼面，使钢筋笼相对桩头轮廓线垂直、居中时开始下插钢筋笼。钢筋笼应在砼初凝前插入。钢筋笼入孔时，应对准孔位缓慢轻放，避免碰撞孔壁。钢筋笼靠自重下插到一定位置，不能再下沉时，再开动振动锤，振动锤的振动力通过振杆作用于钢筋笼，实现主筋受拉状态下插筋，钢筋笼到达设计标高后将其固定。钢筋笼下沉至设计深度后方可断开与振动锤的连接，缓慢连续振动拔出振杆，以保证钢筋笼顺利插入砼。

砼保护层保证措施：从桩头向下20cm（不含钢筋笼圆锥形部分）处沿钢筋笼长度方向每间隔3m在相邻主筋之间安装用作保护层的导向砼预制件，导向砼预制件为圆柱形，厚60 mm。本设计桩基保护层厚度为50mm，因此导向砼预制件直径100mm，中间设直径12mm的圆孔，穿入Φ10的钢筋，并焊接在钢筋笼主筋外侧。钢筋笼端部大于2m小于3m时再设置一排导向砼预制件，每横断面均匀设置4个，这样就保证了压灌桩钢筋笼保护层厚度。

为保证钢筋笼顺利插入砼，钢筋笼桩头应做成圆锥形，采用螺旋箍筋，且每间隔4米设加劲箍筋一道。钢筋笼下放至设计标高后在钢筋笼桩端加焊钢制锥筒，内设支架，笼顶与支架用铁丝绑牢，12小时后拆除，以防止钢筋笼下沉。成桩后，注意保护桩头，严禁碰撞碾压，24小时内严禁扰动，避免造成断桩或桩位偏移现象。

1.5其它控制措施：本设计桩基采用C30商品砼，为保证顺利泵送，防止堵管，砼塌落度应控制在180mm～220mm之间，优化粗骨料级配，采用5mm～25mm碎石。商品砼到场泵送前，技术人员必须现场做塌落度检查，砼的塌落度及和易性必须满足要求。砼浇筑前，先泵送水泥砂浆，润滑砼输送系统，输送砼的管路应尽量不拐弯或拐大弯，亦能防止堵管事故的发生。

2.长螺旋钻孔砼压灌桩优点

长螺旋钻孔砼压灌桩相对于一般灌注桩的施工具有较多的优点，主要表现在：

2.1适应范围广：凡是可以钻进的土层都可施工，能在有缩径的软土、流沙层、沙卵石层、有地下水等复杂地质条件下成桩。近年来随着钻头及钻进技术的发展，硬度较大的岩层，也能满足入岩深度的要求。

2.2桩身质量好：由于长螺旋钻孔压灌桩砼是连续压力泵送，钢筋笼下插的过程对砼起了良好的振捣作用，因此桩身完整性好，桩身砼与嵌固土层结合紧密，没有断桩、缩颈、孔底沉渣等普通泥浆护壁钻孔灌注桩的质量通病。

2.3施工噪音小、设备移动方便，闹市区作业对周围人群工作及休息几无影响。

2.4成孔后，钻杆不上拔，孔底无虚土，砼从钻头底部泵出决定了桩底无沉渣，从而提高了桩底土的承载力。

2.5单桩承载力高：长螺旋钻孔砼压灌桩采用高压压入砼，对桩孔周围的土有渗透、挤密作用，提高了桩与周围土的侧摩阻力，使桩基具有较强的承载力、抗拔力、抗水平力，且变形小，稳定性好。

2.6施工过程中不需要使用水泥浆或泥浆护壁，有效降低了施工过程中对周边环境所带来的污染，确保了施工场地的干净整洁。其绿色、低碳、环保的施工工艺也是世界建筑业发展的必然趋势。

2.7施工费用低：长螺旋钻孔压灌桩施工工艺对设备要求不高，主要由长螺旋钻机及钢筋笼插入装置等构成，设备简单、方便；又由于不需要水泥浆或是泥浆进行护壁，极大地节约了施工材料，降低了工程成本。

2.8施工速度快。与其他施工工艺相比，施工速度显著提高，工期大大缩短。

经纬嘉园15号楼桩基工程竣工后，经具有资质的部门检测，432颗工程桩单轴豎向抗压承载力和桩身完整性完全满足设计要求。这表明长螺旋钻孔砼压灌桩施工技术质量可靠，优点众多，建议在我国的工程建设领域推广应用。

参考文献

[1]JGJ 94-2008建筑桩基技术规范[M].中华人民共和国住房和城乡建设部，2008（08）。

[2]长螺旋钻孔压灌混凝土后插钢筋笼灌注桩施工技术规程[M].中国标准出版社，2008（08））。

（作者单位：中国铁路济南局集团有限公司设计所）