长螺旋钻孔灌注桩技术要点分析

马志超

广东省珠海工程勘察院 广东 珠海 519000

1 引言

长螺旋钻孔灌注桩是一种地基处理方法，它结合了螺旋钻孔和灌注桩的优点。长螺旋钻孔灌注桩是通过旋转螺旋钻头，将土壤逐渐挖掘出来，形成一个孔洞。然后，在孔洞中灌注混凝土或其他灌注料，使其充满整个孔洞。灌注料在凝固后形成一个坚固的桩体，增加地基的承载力，它可以在不同类型的土壤中进行钻孔[1-3]。灌注桩是一种通过将混凝土灌注到钻孔中来加固地基的方法。长螺旋钻孔灌注桩将这两种方法结合起来，通过在钻孔过程中同时进行灌注，可以有效地加固地基。施工过程：长螺旋钻孔灌注桩的施工过程包括以下几个步骤：（1）钻孔，使用钻机和螺旋钻头进行钻孔，根据设计要求确定孔的深度和直径；（2）清孔，在钻孔过程中，需要及时清理孔内的土壤和岩石碎屑，保持孔洞的清洁；（3）灌注，在钻孔完成后，使用泵车将混凝土或其他灌注料注入孔洞中，同时使用振动棒进行振捣，确保灌注料充实并排除气泡；（4）桩顶处理，在灌注料凝固后，对桩顶进行修整和处理，使其符合设计要求。

图1 长螺旋钻孔灌注桩施工示意图

长螺旋钻孔灌注桩在地基处理中有广泛的应用[4-5]。它可以用于建筑物、桥梁、码头等工程的地基加固。该方法可以提高地基的承载力和稳定性，减少地基沉降和变形，从而保证工程的安全和稳定。此外，长螺旋钻孔灌注桩还可以用于处理复杂地质条件下的地基问题，如软土地基、淤泥地基和岩石地基等。长螺旋钻孔灌注桩在软基应用方面具有很大的优势。软基是指土壤的承载力较低，容易发生沉降和变形的地基。长螺旋钻孔灌注桩可以通过在软基中钻孔并灌注混凝土来增加地基的承载力和稳定性。它可以有效地改善软基的工程性质，提高地基的承载能力，减小地基沉降和变形的风险[6]。因此，在软基处理中，长螺旋钻孔灌注桩是一种常用的地基加固方法。除以上外，长螺旋钻孔灌注桩还常用语水利工程，如长螺旋钻孔灌注桩可以用于水利工程中的堤坝加固、渠道修复等；基础工程：长螺旋钻孔灌注桩可以用于各种基础工程项目，如机械设备的基础加固、管道的支护等。环境工程：长螺旋钻孔灌注桩可以用于环境工程中的土壤污染治理、地下水位控制等。

总的来说，长螺旋钻孔灌注桩是一种简便有效的地基处理方法，具有施工方便、承载力好、适用范围广等优点。随着科技的不断进步，长螺旋钻孔灌注桩的施工技术和设备将会不断改进和创新，未来的发展方向和研究重点将主要集中在提高施工效率和质量、减少对环境的影响等方面。

2 长螺旋钻孔灌注桩应用现状

长螺旋钻孔灌注桩其发展历程可以追溯到20世纪80年代。最初，长螺旋钻孔灌注桩主要应用于桥梁和高层建筑的基础处理中。随着技术的不断发展和改进，长螺旋钻孔灌注桩逐渐被广泛应用于各种建筑工程中。

目前，长螺旋钻孔灌注桩已经成为一种常见的地基处理方法，特别适用于土质条件较差或需要较高承载力的工程。它具有施工速度快、成本低、施工过程中对周围环境的影响小等优点，因此受到了广大工程师和建筑师的青睐。

长螺旋钻孔灌注桩的现状是不断发展和创新的。随着科技的进步，新的材料和设备被应用于长螺旋钻孔灌注桩的施工中，以提高施工效率和工程质量。此外，对长螺旋钻孔灌注桩的研究和应用也在不断深入，以满足不同工程的需求和要求。总的来说，长螺旋钻孔灌注桩在地基处理领域的地位和应用前景是非常广阔的。

3 长螺旋钻孔灌注桩技术要点

长螺旋钻孔灌注桩施工要点如下[7-8]：（1）螺旋钻孔的操作步骤：a. 首先，确定钻孔位置和孔径尺寸，并标记在地面上；b. 使用螺旋钻机进行钻孔，根据设计要求控制钻孔深度和直径；c. 钻孔过程中，要注意控制钻孔的垂直度和水平度，以确保孔壁的垂直度和孔径的准确性；d. 钻孔完成后，清理孔内的杂物和泥浆，确保孔内干净。（2）灌注桩的材料选择：a. 灌注桩的主要材料包括水泥、砂、石子和水；b. 水泥的选择应符合设计要求，常用的有普通硅酸盐水泥和高性能混凝土；c. 砂和石子的选择应符合相应的规范要求，以保证灌注桩的强度和稳定性。（3）灌注过程：a. 在钻孔完成后，将灌注管插入孔内，确保管口与孔底接触；b. 开始灌注过程，将预先配制好的水泥浆注入灌注管中，同时进行振捣以排除气泡；c. 灌注过程中，要控制灌注速度和压力，以确保灌注桩的质量；d. 灌注完成后，等待一定时间，使灌注桩充分凝固和硬化。

图2 长螺旋钻孔灌注桩施工工艺流程图

根据作者经验，为了保证长螺旋钻孔灌注桩的成桩质量，应注意以下事项：

（1）钻孔位置和孔径的确定要根据设计要求和土质条件进行合理选择，确保灌注桩的稳定性和承载力。

（2）在进行螺旋钻孔时，要注意控制钻孔的垂直度和直径，避免出现偏斜或孔径过大的情况。

（3）钻孔过程中要及时清理孔内的泥浆和碎屑，保持孔壁的清洁，以提高灌注桩的质量。

（4）灌注桩的材料选择要根据设计要求和土质条件进行合理选择，常用的材料包括水泥、砂浆、砾石等。

（5）在进行灌注过程中，要控制灌注速度和灌注压力，确保灌注材料充分填充钻孔，避免出现空洞或松散的情况。

（6）灌注完成后，要及时进行养护，保持灌注桩的强度和稳定性。

4 长螺旋钻孔灌注桩常见问题及对策

根据作者多年经验，长螺旋钻孔灌注桩在施工过程中容易出现孔壁坍塌、孔底残留虚土、孔底积水等问题。现将以上问题分析和防治措施列举如下：（1）长螺旋钻孔灌注孔壁坍塌：这常见于桩位土质不好场地，或是场地的地下水较丰富的工程，由于孔壁土体支撑力不够易导致孔壁坍塌。为防止出现孔壁出现坍塌，一般可在开挖前应充分掌握现场土质情况，尽量错开桩位开挖，缩短每节高度随时观察土体松动情况，在适当时机可采用砌砖，钢板桩、木板桩封堵等措施，该操作应注意时间和时机要紧凑，尽量不留间隔空隙，避免坍孔。（2）长螺旋钻孔灌注桩孔底残留虚土：在长螺旋钻孔灌注桩成孔以及修边时，往往易产生虚土、碎砖残留在孔底。这会严重影响灌注的承载力和稳定性。为避免产生过多残留土，在施工过程中应注意观察，特别是钢筋笼放置前后应仔细检查孔底，清除虚土杂物，在必要时可用水泥砂浆或混凝土进行封底。（3）孔底积水：在地下水较丰富且岩层透水性较好的场地，钻孔过程中可能出现下水渗出较快或雨水流入现象，当抽排水效率不高或不及时，易出现孔底积水现象。为避免孔底积水现象出现，在开挖过程中可在孔底施作集水坑，并布设下潜式抽水泵进行排水。若孔内有少量积水，可调整首盘混凝土配比，尽量降低水灰比，保证混凝土呈较干状态。当孔底内存在大量积水，同时存在排水困难的情况下，则应使用导管水下浇筑混凝土的方法，确保混凝土浇筑质量。（4）钢筋笼扭曲变形：如钢筋笼加工制作时点焊数量不够、焊接质量不高时，同时未采取支撑加强钢筋措施，则钢筋笼在运输、吊装时易产生变形、扭曲等现象。为避免钢筋笼扭曲变形，钢筋笼加工应在专业平台上进行，焊接时加强主筋与箍筋点的焊接数量，在钢筋笼吊运时，应设置支撑，并保证钢筋笼起吊过程中尽量保持竖直，使其平稳地放入桩孔中保持良好骨架形态。

5 桩体质量的影响因素与优化措施

长螺旋钻孔灌注桩的效果受到多种因素的影响，包括土层性质、孔径和灌注桩的设计参数等。下面是一些常见的影响因素和相应的优化措施：

1. 土层性质：不同土层的物理和力学性质会对长螺旋钻孔灌注桩的效果产生影响。例如，软弱土层可能导致灌注桩的承载力不足，而坚硬土层可能导致钻孔困难。为了优化效果，可以根据土层性质选择合适的灌注桩类型和设计参数。

2. 孔径：孔径的大小会直接影响长螺旋钻孔灌注桩的承载力和变形特性。较大的孔径可以增加桩体的承载能力，但也会增加施工难度和成本。因此，需要根据具体情况进行合理的孔径选择。

3. 灌注桩的设计参数：灌注桩的设计参数包括桩径、桩长、灌注混凝土强度等。这些参数会直接影响灌注桩的承载力和变形特性。为了优化效果，需要根据工程要求和土层条件进行合理的设计参数选择。

总之，通过综合考虑土层性质、孔径和灌注桩的设计参数等因素，并采取相应的优化措施，可以提高长螺旋钻孔灌注桩的效果。

6 长螺旋钻孔灌注桩发展趋势

长螺旋钻孔灌注桩的研究进展主要包括以下几个方面：

（1）施工技术和设备的改进：随着科技的不断进步，长螺旋钻孔灌注桩的施工技术和设备得到了不断改进和创新。例如，引入自动化设备和智能化控制系统，提高施工效率和质量。

（2）材料的研究和应用：长螺旋钻孔灌注桩所使用的材料也在不断研究和应用中。例如，研究新型的灌注桩材料，以提高其承载力和抗震性能。

（3）结构设计的优化：长螺旋钻孔灌注桩的结构设计也是研究的重点之一。通过优化设计参数，可以提高灌注桩的承载力和变形性能。

（4）监测和评估技术的发展：为了确保长螺旋钻孔灌注桩的质量和安全性，监测和评估技术也在不断发展。例如，利用传感器和监测系统对灌注桩进行实时监测，以及开展灌注桩的性能评估研究。

总体而言，长螺旋钻孔灌注桩的研究进展主要集中在提高施工技术和设备、优化结构设计、研究新型材料以及发展监测和评估技术等方面。这些研究的目标是提高长螺旋钻孔灌注桩的施工效率、质量和安全性。

7 小结

长螺旋钻孔灌注桩的优点和局限性如下，优点可归纳如下：（1）长螺旋钻孔灌注桩施工简便，不需要大型设备和复杂的施工工艺；（2）灌注桩的承载力和抗震性能较好，适用于各种土质条件下的建筑工程；（3）灌注桩的施工过程中不会产生大量的土方回填，对环境影响较小。

长螺旋钻孔灌注桩的局限性可归纳以下3点：（1）长螺旋钻孔灌注桩的承载力受到土层性质和孔径等因素的影响，需要进行详细的设计和施工控制；（2）灌注桩的施工过程中需要使用大型机械设备，对施工条件有一定要求；（3）长螺旋钻孔灌注桩的成本较高，适用于一些对承载力和抗震性能要求较高的工程。

展望未来，长螺旋钻孔灌注桩的发展方向和研究重点可能包括以下几个方面：（1）提高灌注桩的承载力和抗震性能，进一步优化设计参数和施工工艺；（2）开展长螺旋钻孔灌注桩在特殊土质条件下的应用研究，如软土地区、高岩土地区等；（3）探索长螺旋钻孔灌注桩与其他地基处理方法的结合应用，提高整体地基处理效果；（4）开展长螺旋钻孔灌注桩的可持续性研究，包括材料的选择和回收利用等方面。

总之，长螺旋钻孔灌注桩作为一种有效的地基处理方法，在未来的发展中还有很大的潜力和研究空间。