螺旋挤土灌注桩施工质量控制

杨 俊 琴

(山西省太谷公路管理段，山西 太谷 030800)

螺旋挤土桩(英文名：Soil Displacement Screw Pile,简称SDS桩)，属典型的挤土桩，成桩过程对地面影响较小，没有明显隆起，且由于吸砂作用使得桩周地基表面局部范围内有少量下沉。与其他桩施工相比，SDS桩不存在泥浆污染，渣土外运和建筑扬尘等问题，成桩施工中不产生噪声和振动，且能有效节约混凝土材料。

SDS桩地层适应性强，分为螺旋挤土预制桩和螺旋挤土灌注桩，适用于淤泥质粘土、粘性土、粉土、砂土、含小砾石粘性土、强风化土、黄土等。可广泛应用于公共建筑、高速公路和铁路等基建领域，在技术、环保、成本方面具有显著优势。

1 SDS桩成桩原理

SDS桩依据木螺钉钻木挤密机理，采用双向螺纹封闭挤扩钻头，通过桩机扭矩与竖向压力作用，形成施工中向下钻进与上提方向的双向挤扩，将桩孔中土体完全挤压到桩壁周围，如图1所示。在成孔上提过程中压灌混凝土，之后再插入钢筋笼，形成圆柱状完全挤土型钢筋灌注桩。

SDS桩实现了桩周土体物理挤密效应，能显著提高环桩土体应力水平与土体的抗剪强度，使得其侧摩阻力、端阻力、单桩承载力大大提高，显著改善基桩沉降变形性能，基本消除液化影响。

和非挤土桩(如钻孔桩、冲孔桩、旋挖桩和CFA桩)相比，SDS桩的最大优点在于成桩过程中完全不排土(如图2所示)，使得桩周和桩端土体得到充分挤密，强化地基承载力与变形性能。在本文中，以某工程采用的螺旋挤土灌注桩为例，介绍SDS桩的施工工艺和施工质量控制，以期借鉴。

2 施工工艺

在某工程的基坑支护施工中，支护桩类型采用双向螺旋挤土桩，共计108根,基坑高程87.30 m，基底高程为-11 m，5—5剖面桩径600 mm，有效桩长14.25 m，桩身混凝土强度C30，钢筋笼长度等于有效桩长。

在施工过程中，须重视全面的质量管理，重点做好钻进成孔、制笼、灌注混凝土和下钢筋笼四个主要工序，要求先行施工工序未经检查验收不得进入下道工序施工。

2.1 桩机就位

在桩机就位后，为确保桩位精度，要求钻尖对准桩位，采取有效措施将钻尖与桩点偏移控制在1 cm以内。为避免活门进土影响到浇筑，须关闭钻尖的开启阀门。

垂直度和钻进速度控制是确保钻孔质量的关键。钻孔的垂直度控制和调整使用线坠较为常见。在钻进(如图3所示)速度控制上，刚开始时的钻进速度要慢，钻进一定深度后，再缓慢提速到指定速度，匀速钻进直至设计深度。

2.2 成孔

在钻进过程中，为控制确保钻进作业平稳，应进行钻进速度控制，依据“先慢后快”原则通过电流表进行合理调整。

对于软硬土层交界部位的钻进作业，应适当降低钻进速度，还须进行垂直度控制。当土层中含有砖头砾石等杂物的，为确保钻进质量，应采取有效措施避免钻杆跳动，或是机架出现摇晃。

对于钻进过程中的异常情况须立即停机起钻查明原因，采取有效措施解决后方可恢复钻进，较常见的有不进尺或钻进缓慢等现象，还有就是钻孔严重倾斜、卡钻等。为避免出现桩孔严重倾斜、卡钻、折断钻具等事故，须严格要求不得有盲目钻进的情况。

孔深达到设计深度后(如图4所示)，须使钻具在孔内空转数圈挤密孔底虚土后停钻。

2.3 灌注混凝土

达到设计孔深后，将钻杆提起20 cm～30 cm，开始进行混凝土浇筑作业。要求泵送的混凝土充满中心管后，钻尖活门利用混凝土的冲击力予以打开。在确定进行提钻操作时，应通过观察中心管顶部泄气阀是否泄气确定。混凝土坍落度控制在18 cm～22 cm。

进行提钻时，提升速度应控制在1.5 m/min。边提钻，边灌注，直至灌注至设计标高，应将超灌高度控制在0.5 m～1.0 m，目的在于确保桩头质量。

在混凝土灌注过程中，为确保成桩质量，须采取有效措施及时处理堵管等异常情况，常用的有拆管、提升钻杆、重新钻进灌注等措施。

在混凝土浇筑时，每台班组应随机取样混凝土一次，制作试块3块，注明混凝土强度等级、成型日期，养护28 d时进行强度测试。

2.4 后插钢筋笼

混凝土灌注结束后，应立即将钢筋笼插至设计深度。

在钢筋笼插设过程中，须注意采取以下措施：

1)钢筋笼人工搬运，禁止碰撞，防止发生弯曲、变形。

2)采用插筋器进行插入。浇筑作业结束后，在钢筋笼内将振动用钢管水平穿入，其与振动装置须牢固连接，振动装置和钢筋笼顶部连接。

3)在钢筋笼吊装过程时，应采取措施防止出现变形。在开展安放作业时，为避免出现碰撞孔壁，须对准孔位，确保垂直、居中，保证将振动锤通过钢筋笼导入管传到钢筋笼底部。

4)在钢筋笼下插阶段，在刚开始插入时依靠钢筋笼与导管自重缓慢插入，再通过振动装置下插，直至达到设计的下沉深度后予以固定。为确保桩身混凝土密实度质量，要求边进行导杆提出，边振动下插钢筋笼。

5)钢筋笼下放作业须连续，不得出现中途停顿，不得采用直接脱钩方式。

在单个桩体施工完毕后，采用隔一跳打顺序进行施工，循环进行下一根桩施工，间隔时间不得少于2 d。

在施工过程中，施工过程记录应详细准确。桩体成型养护28 d后，根据设计标高凿除桩头，对单桩进行测试。

3 质量控制要点

螺旋钻孔灌注桩为地下隐蔽工程。在施工过程中，须执行严格有效的质量管理制度，采取有效的质量控制措施，确保工程质量。

3.1 施工准备

进行的工作主要有：结合施工现场实际情况，进行施工工序优化。对施工图纸资料等进行校核，开展设计交底等工作。进行施工组织设计和调整，开展三级技术交底工作等。

对进入施工现场的原材料进行质量检测，严禁不合格材料进入。

指定专人进行施工放线并详细记录，对轴线、标高控制桩等复核无误后采取有效保护措施。

为保证施工连续不间断，由操作人员对机械设备等进行维修保养。

3.2 钻进作业

在施工中，要重视桩位、桩径、垂直度，做好桩顶、桩底标高和混凝土质量控制。

桩位及桩顶标高控制。指定专业人员复核给定的基准点。使用检验校正过的全站仪和钢尺放出各轴线位置，采用极坐标法和直角坐标法放出各桩位，桩位放样误差不大于20 mm。

指定专业人员使用检验校正过的水准仪和普通水准尺，采用水准测量方法将高程引入施工现场附近和场地内。在每根桩施工时，利用水准仪将标高引至施工桩位标高控制点上。使用水准仪根据施工桩位的标高控制点对每根桩进行标高控制，并将准确数据注写在钻机工作牌上。

为确保桩机就位场地平整稳固，可采取硬化措施，避免出现倾斜、移动等异常情况。为保证钻孔垂直度偏差符合设计要求，桩机架扶正器是一种有效措施。

为实现对钻进深度的准确控制，可将深度控制标记于桩架上，实现对钻孔深度的直观监测。

须进行钻进速度的合理控制，其调整应根据不同土层及时进行。特别是在软硬土层交接部位钻进时，须降低速度，避免出现走偏。

3.3 后插钢筋笼

制作钢筋笼时，接头部位采用闪光对焊，接头处应相互错开，要求同一断面接头不得超过50%。

在钢筋笼运输和安装时，为避免出现变形，须采取有效的加固措施。

在进行下插作业时，钢筋笼压入孔内混凝土1/3时，开启振动器压入直至设计标高。

使用的主筋保护层厚度20 mm，采用定位器预制混凝土块等办法进行保护层偏差控制。定位器每3 m一层，每层沿周边布设3块。

用与桩身混凝土强度标号相同的砂浆制作钢筋笼保护层垫片，垫片直径70 mm，厚度30 mm～50 mm，保证主筋保护层厚度，且不破坏孔壁。

在钢筋笼制作时每间隔2 m～4 m设置一组垫片，每组3块。

3.4 钢筋笼固定

已成桩钢筋笼须固定牢靠，确保笼顶标高，防止下沉。

根据设计桩顶标高和施工桩位高程点标高，计算出钢筋笼定位器标杆长度。下笼时，将适当长度的定位器固定在钢筋笼第一道加强箍筋上，定位要牢固。

在施工桩位附近安置水准仪，专业人员应根据定位器标杆长度和附近高程点的标高进行钢筋笼标高控制。钢筋笼标高误差控制在±20 mm内。混凝土灌注结束后取出钢筋笼定位器。

将钢筋笼下插到位后，应立即用标高定位杆予以固定，并进行标高复核。

指定专业人员对施工桩位高程点标高进行复核，防止破坏和扰动。