長螺旋鉆孔壓灌混凝土樁施工及質(zhì)量控制技術(shù)

張正明王頂堂

(1.黑龍江省建工集團安徽遠曙建設(shè)工程有限公司，安徽合肥 230041; 2.安徽建筑大學(xué)土木工程學(xué)院，安徽合肥 230022)

長螺旋鉆孔壓灌混凝土樁施工及質(zhì)量控制技術(shù)

張正明1王頂堂2

(1.黑龍江省建工集團安徽遠曙建設(shè)工程有限公司，安徽合肥 230041; 2.安徽建筑大學(xué)土木工程學(xué)院，安徽合肥 230022)

結(jié)合某在建工程實例，闡述了長螺旋鉆孔壓灌混凝土樁的施工方法，并針對施工中常見的混凝土灌注阻滯、樁身偏移、斷樁、鋼筋籠上浮等質(zhì)量問題，提出了具體的防控措施，以供類似工程施工參考。

長螺旋鉆孔，壓灌混凝土樁，質(zhì)量控制，施工技術(shù)

0 引言

長螺旋鉆孔壓灌混凝土樁系采用長螺旋鉆機成孔，待鉆至設(shè)計孔深后，邊向上提升鉆桿邊向下加壓灌注高流動性的混凝土，連續(xù)灌至樁頂設(shè)計標高以上500 mm左右，隨即在混凝土樁體中振壓鋼筋籠成樁。它是基于長螺旋干鉆成孔混凝土灌注樁發(fā)展而來的一種新型壓灌型混凝土樁。該種類型的樁具有如下特性:

1)屬于綠色施工。低噪聲，振動小，不需要泥漿護壁，無泥漿污染，孔壁無泥皮，孔底沉渣少，綠色環(huán)保。

2)地層適應(yīng)性廣泛。該樁適用于長螺旋鉆機可以鉆進的地層以及易塌孔、地下水位高等復(fù)雜地質(zhì)水文條件下的土層中成樁。

3)樁身質(zhì)量可靠、單樁承載力高。樁身混凝土基于鉆桿中心連續(xù)擠壓而成，對樁孔周圍土體產(chǎn)生擠密和水泥漿液滲透摻合作用，使得樁體混凝土更加密實，樁端和樁身周圍土因水泥膠結(jié)固化，大大提高了樁基豎向承載力，減少了變形，增強了穩(wěn)定性。

4)施工技術(shù)性強，樁基質(zhì)量受施工因素影響大。因鋼筋籠后植入壓密的混凝土中，插筋阻力大，強力壓入混凝土中會導(dǎo)致鋼筋籠易變形損壞，對混凝土施工技術(shù)要求高，現(xiàn)場控制混凝土的經(jīng)時性損失困難等。

由于該樁成樁速度快，工程造價低，綜合效益好，符合國家綠色施工政策等優(yōu)點，近年來在全國各地開始廣泛推廣應(yīng)用。

1 工程概況

合肥市某基地公租房8號樓工程，建筑面積約12 450 m2，地上30層，地下1層，建筑高度為90.70 m，鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)、樁梁筏板基礎(chǔ)，地表耕植土下主要為粘土層，其承載力為fak= 260.0 kPa，壓縮模量Es=12.0 MPa，樁端坐落在粘土層下的強風(fēng)化巖上，其承載力為fak=350.0 kPa。采用78根直徑為500 mm的長螺旋壓灌混凝土樁，平均樁長17.8 m。

2 施工工藝

2.1 施工工藝流程

長螺旋鉆孔壓灌混凝土樁施工工藝流程見圖1。

2.2 主要施工工藝

2.2.1 施工準備

1)技術(shù)資料準備。地質(zhì)勘探資料、設(shè)計文件、施工組織設(shè)計均已審定并進行技術(shù)交底。

2)現(xiàn)場準備。a.場地已平整，施工場地范圍內(nèi)的障礙物均已清除或處理。b.現(xiàn)場測量水準基點、基準線、測控樁等均已設(shè)立，并已復(fù)驗。c.現(xiàn)場已經(jīng)做到“三通”，即場地內(nèi)“水通、電通和路通”，并已搭設(shè)好臨時設(shè)施。

3)材料準備。a.水泥。用42.5級普通硅酸鹽水泥或礦渣硅酸鹽水泥。b.砂。選用含泥量小于5%的中、粗砂，過篩后方可使用。c.石子。采用級配良好、含泥量小于2%的碎石，最大粒徑不宜超過20 mm。d.鋼筋。鋼筋采用HPB300的箍筋和HRB400的主筋，須附有出廠合格證及試驗報告單，并按規(guī)定對力學(xué)性能及工藝性能等相關(guān)指標進行復(fù)驗。e.外加劑、摻合料。為改善混凝土的流變性能，混凝土中宜添加適量的減水劑、泵送劑等外加劑，并按試驗確定粉煤灰等外摻料摻入以提高混凝土的密實度。

圖1 長螺旋鉆孔壓灌混凝土樁施工工藝流程

4)主要機具設(shè)備。采用帶硬質(zhì)合金鉆頭的長螺旋鉆機，另配鋼筋加工下沉、混凝土泵送等設(shè)備。

2.2.2 施工操作要點

1)樁位測設(shè)。施工單位根據(jù)設(shè)計的施工圖，先利用全站儀或經(jīng)緯儀和尺子在現(xiàn)場測定出軸線控制點及樁孔位置，并用定位樁固定，待監(jiān)理人員驗收認可后方可施工。

2)鉆機就位成孔。鉆機進場后，根據(jù)成孔深度和要求，選擇并安裝好機架和鉆桿(頭)，使之保持順直、穩(wěn)固，在鉆進過程中依據(jù)設(shè)置在鉆桿上的標尺，隨時控制和記錄成孔深度。

長螺旋鉆機就位鉆孔前須先進行檢查，確保鉆機底盤水平，鉆桿中心對準定位樁中心，兩者偏差不超過10 mm，然后用鉛錘或經(jīng)緯儀在互為垂直的兩個方向控制好鉆桿的垂直度，以保證鉆桿的垂直度小于1%，經(jīng)過全面檢驗合格后，慢速下放鉆桿，鉆頭剛接觸地面時，先關(guān)閉鉆頭封口，使鉆頭對準樁位點，然后啟動鉆機鉆孔，平穩(wěn)鉆進。

正常鉆進速度宜控制在1.50 m/min左右，鉆進過程中，如遇到鉆機搖晃、偏移、卡鉆等異常情況，應(yīng)隨即停止鉆進，待查明原因，采取糾正措施，處理符合要求后方可繼續(xù)鉆進。

鉆至設(shè)計要求的深度(一般宜為樁端進入持力層不小于1.5倍的樁徑;樁端距持力層底不小于3倍的樁徑)時，空轉(zhuǎn)鉆機進行清底，經(jīng)監(jiān)理人員驗收合格后方可進行灌壓混凝土，在灌注混凝土前鉆桿不得從樁孔中提出。鉆出的土要及時清運到棄土區(qū)。

3)壓灌混凝土成樁。開始壓灌混凝土?xí)r，鉆桿預(yù)提300 mm左右，然后啟動高壓泵連續(xù)灌注混凝土，邊提升鉆桿邊灌注混凝土，泵送混凝土速度要與提升鉆桿速度相匹配，始終使鉆桿中心管內(nèi)有足量的混凝土，混凝土應(yīng)連續(xù)進行壓灌，不得停泵待料，以免造成混凝土離析、樁身縮頸和斷樁。若出現(xiàn)混凝土灌注間斷的時間超過其初凝時間，應(yīng)重新制樁。

鉆桿提升接近地面時，放慢提管速度并及時清理孔口范圍內(nèi)的松散土渣，以防混入樁頭混凝土中，直到樁體混凝土高出樁頂設(shè)計標高500 mm為止。

成樁完成后，立即對樁身進行保護。然后及時清洗鉆桿等成樁設(shè)備上的混凝土等殘留物，按施工順序，移動樁機進行下一根樁的施工。

4)壓放鋼筋籠。制作的鋼筋籠須滿足表1要求。

表1鋼筋籠檢驗評定標準 mm

混凝土壓灌完成后，隨即開始插放鋼筋籠，以減小插籠難度。先將振動錘和導(dǎo)入管通過法蘭盤連接，利用吊機將導(dǎo)入管插入鋼筋籠中，將導(dǎo)入管及振動錘與鋼筋籠連接好，吊起并對準混凝土樁體中心，鋼筋籠在自重作用下向下插入一定深度的樁孔混凝土中，將鋼筋籠吊直扶正，然后啟動振動錘并采用靜力加壓的方式連續(xù)下插鋼筋籠，插入速度宜控制在1.5 m/min左右，下籠的同時要控制鋼筋籠垂直度和平面位移，直至鋼筋籠下插到設(shè)計位置并加以固定。

5)養(yǎng)護樁體。樁體混凝土灌注后12 h之內(nèi)開始進行灑水保濕養(yǎng)護，養(yǎng)護時間不少于7 d。

2.2.3 施工效果

通過靜載壓樁載荷試驗，單樁承載力平均達到2 850 kN，遠遠超過設(shè)計承載力2 200 kN，沉降量在5 mm～16 mm，均滿足設(shè)計要求。

3 常見質(zhì)量問題的原因及防控措施

3.1 混凝土灌注阻滯

1)原因。由于混凝土坍落度經(jīng)時損失大、配合比不當(dāng)，鉆桿中心管內(nèi)壁不順暢等原因所致。

2)防控措施。a.石子的最大粒徑要小于灌注管內(nèi)徑的1/3、混凝土的配合比應(yīng)符合要求，適當(dāng)加入高效減水劑、泵送劑等，采用混凝土運輸車運送混凝土，以防坍落度損失。b.鉆桿中心管管道要直順光滑，避免凹凸和折痕，管內(nèi)壁濕潤后方可開始壓灌混凝土。c.灌壓混凝土要連續(xù)，鉆桿提升和壓灌混凝土速度匹配。

3.2 樁身偏移歪斜

1)原因。由于場地不平整，樁機對位不準確，地層下有異物等原因造成樁位偏移和樁身歪斜。

2)防控措施。a.做好現(xiàn)場施工準備，清除地面障礙物，平整壓實場地以防鉆機偏移歪斜。b.測設(shè)樁位時，嚴格控制樁位偏差;開鉆前和鉆進過程中，隨時檢查、復(fù)核并調(diào)整好樁機的水平度和垂直度。c.鉆桿抖動或進尺異常時，立即停鉆，查明原因，處理后方可繼續(xù)鉆進。

3.3 夾層、斷樁

1)原因。由于鉆桿提升速度過快而超過了混凝土的泵送速度，或者鄰樁混凝土為凝結(jié)、樁距過小串孔等原因所致。

2)防控措施。a.加大混凝土泵送量，確保混凝土連續(xù)灌注。b.嚴格控制鉆桿提升速度，確保鉆桿內(nèi)始終充滿著混凝土。c.采用間隔成樁等施工順序。

3.4 樁身混凝土強度偏低

1)原因。由于泵送灌壓混凝土需具有良好的和易性，坍落度一般不小于180 mm。一旦對水灰比、外摻料、砂率等指標控制不嚴以及混凝土形成過程中的施工工藝環(huán)節(jié)操作不當(dāng)，容易造成混凝土強度偏低。

2)防控措施。a.優(yōu)化骨料級配，混凝土漿骨比、灰砂比、砂率等符合設(shè)計要求。b.嚴格控制水灰比，選用早強型減水劑，按照配合比試驗確定的摻量摻入粉煤灰等外摻料。c.嚴格按照成樁施工方案和混凝土施工工藝技術(shù)環(huán)節(jié)要求進行施工。

3.5 鋼筋籠上浮

1)原因。由于土層疏松、樁距過小，灌壓混凝土壓力大，將混凝土或樁周土壤擠入相鄰樁孔而造成鄰樁鋼筋籠浮起。

2)防控措施。a.采用間隔法制樁，以防混凝土澆筑串孔。b.沉入鋼筋籠后用支架等將其固定，待樁身混凝土初凝后鋼筋籠一般不會再上浮。

3.6 樁頂混凝土夾雜

1)原因。一般是由于相鄰混凝土運輸車輛間隔時間過長，超過混凝土初凝時間，混凝土坍落度降低，先澆筑的混凝土已初凝，而后澆筑的混凝土上升沖破初凝層，鉆桿內(nèi)混凝土不足而拔空以及清孔不徹底浮漿太厚等操作控制不當(dāng)造成的夾泥、氣泡等。

2)防控措施。a.樁口周圍的棄土應(yīng)及時清凈，以防止掉落混入混凝土中。b.勻速提升鉆桿，確保鉆桿內(nèi)混凝土出口處始終低于混凝土表面0.8 m以上。c.合理安排混凝土運輸車輛，確保混凝土連續(xù)澆筑，直至超灌至樁頂設(shè)計標高以上500 mm為止。

3.7 樁底不能入巖

1)原因。鉆頭和螺旋葉片選用不當(dāng)，鉆進工藝選擇欠妥。

2)防控措施。a.采用尖錐型鉆頭，避免鉆頭端部禿平的鉆頭。b.鉆桿螺距要大，防止鉆頭部位擠土而發(fā)生堵塞現(xiàn)象無法排出孔口。c.鉆進過程中要同時泵送配制的泥漿，以護壁、冷卻潤滑鉆頭，利于鉆桿進尺、防止塌孔，必要時可用螺旋鉆復(fù)孔。

4 結(jié)語

長螺旋鉆孔壓灌混凝土樁是在長螺旋鉆孔壓灌混凝土形成樁體后立即插入鋼筋籠的一種新型的鋼筋混凝土灌注樁施工技術(shù)，它改變了傳統(tǒng)鋼筋混凝土灌注樁先吊放鋼筋籠再灌注混凝土的成樁施工工藝順序，無環(huán)境污染，是一種綠色施工技術(shù)。隨著施工實踐經(jīng)驗的不斷積累和技術(shù)上的日益成熟，必將有著廣闊的應(yīng)用前景，同時將產(chǎn)生巨大的綜合效益。

［1］ GB 50007—2011，建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范［S］.

［2］ 謝長嶺.螺旋擠密灌注樁的研究與實踐［J］.巖土工程學(xué)報，2013(10):11-13.

Construction and quality control technology of long auger bored grouting with pressure concrete pile

Zhang Zhengming1Wang Dingtang2
(1.Yuanshu Construction Engineering Co.，Ltd，Heilongjiang Construction Engineering Group，Hefei 230041，China; 2.School of Civil Engineering，Anhui Jianzhu University，Hefei 230022，China)

Combining with the construction example，this paper elaborated the construction method of long spiral drilling pressure grouting concrete pile，and according to common concrete grouting block，pile offset，broken pile，reinforcement cage floating and other quality problems in construction，put forward specific prevention and control measures，provided construction reference for similar engineering.

long spiral drilling，pressure grouting concrete pile，quality control，construction technology

TU473

A

1009-6825(2016)35-0094-03

2016-09-27

張正明(1963-)，男，助理工程師; 王頂堂(1967-)，男，副教授