长螺旋钻孔压灌桩施工工艺及常见质量问题控制措施

■刘 辉 ■郑州市污水净化有限公司，河南 郑州 450000

1 工程概况

郑州市马寨污水处理厂工程位于郑峪路与日照路交叉口东南角，规划远期总规模为10万吨/日，近期规模为5万吨/日，出水满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A标准。主要建设内容为污水处理厂厂区工程(二沉池、厌氧池及氧化沟、：粗格栅及进水泵房、细格栅及曝气沉砂池、污泥浓缩脱水机房、鼓风机房等)、配套敷设管径d1350的出厂干管4.16公里(其中穿越河道管线长0.35公里)、5万吨/日污水泵站一座；其中脱水机房、鼓风机房采用长螺旋钻孔压灌桩，桩机直径φ500，桩长24m。

2 长螺旋钻孔压灌桩的优点

长螺旋钻孔压灌桩借助于长螺旋桩机、输送泵、输送管道以及钢筋笼振动器配套施工。利用长螺旋钻机钻孔，土体被切削后反向挤推排土，钻孔至设计深度后、借助长螺旋钻机的中主管将混凝土高压泵人桩底，然后边压混凝土边提升螺旋钻机形成素混凝土基桩，随后采用穿插导向管的振动送笼器，将钢筋笼边振动边插送到基桩的设计深度，连续作业成孔，成桩一次完成。

其施工优点主要有：(1)施工过程中无需水泥浆或泥浆护壁：解决了泥浆或水泥浆的污染问题，施工场地整洁文明，且节省泥浆或水泥浆等的材料和施工费用。(2)成桩效率高：与其他施工工艺相比，施工速度显著提高，工期大大缩短。(3)成桩质量稳定：容易穿透厚砂层、硬土层，且无坍孔、断桩、缩径及地表隆起等现象。(4)施工费用低：由于其主要施工设备为长螺旋钻机及钢筋笼插人装置，设备简单，方便，因而其综合施工费用较低，振动噪音小。(5)适用范围广：长螺旋钻机能穿透成孔的地段均适用。

3 长螺旋钻孔压灌桩的施工工艺

3.1 材料要求

(1)水泥：宜用P·O42.5，具有出厂合格证和检测报告。(2)砂：洁净的中砂或粗砂，含泥量不大于5%，质量符合相关规范规定。(3)石子：5-16mm豆石或碎石，含泥量不大于2%，质量符合相关规范规定。(4)钢筋：品种和规格均符合设计规定，并有出厂合格证及试验报告。(5)预拌混凝土：符合设计及相关验收规范要求，混凝土具备良好的和易性，入泵坍落度200-220mm。(6)外加剂、掺合料，根据施工需要通过实验确定。

3.2 施工机具

(1)长螺旋钻孔机：采用履带或步履桩机，钻机功率110KW，钻杆直径有400-800各种规格。(2)混凝土搅拌设备和运输设备：根据单桩混凝土灌注量和单桩连续灌注的时间，确定混凝土搅拌设备和运输设备的型号、规格及数量。(3)混凝土输送泵：混凝土输送泵规格由泵送混凝土高度和泵送距离来确定，要注意保证泵送混凝土时有足够的压力。(4)钢筋笼吊放机械：可利用长螺旋钻机配套的副钩吊放和振动器压入钢筋笼。(5)其他机具：主要有装载机和钢筋制作机具等。

3.3 工艺流程

施工准备→场地平整、压实→钢筋笼制作→施工定位→钻机就位→钻机成孔→钢筋笼挂上桩机就位→灌筑混凝土→压入钢筋笼→清理钻机及移机。

(1)场地平整、压实：施工前应将地上、地下障碍物都处理完毕，并进行夯实或碾压。(2)钢筋笼制作：钢筋笼主筋与加劲箍筋必须焊接，用Ⅱ级钢做主筋时可不设弯钩，用Ⅰ级钢筋做主筋时桩顶应设弯钩，弯钩长度不小于钢筋直径的6.25倍，钢筋笼下端500mm处主筋宜向内侧弯曲15～30°。(3)施工定位：按施工图测放桩位，桩位偏差≤2cm。(4)钻机就位：对准桩位点后必须调平，确保成孔的垂直度，垂直度偏差不大于1%，结合场地实际情况铺设枕木或钢板，使钻机支撑稳定。(5)钻机成孔：钻头对准桩位，启动钻机入钻，观察钻机中电机电流表，根据电流大小控制下钻进尺，达到预定深度。在成孔之前，应及时通知搅拌站按照配合比要求将足够量的混凝土及时送到钻机施工作业面。(6)钢筋笼挂上桩机就位：在地面将振动装置的芯管平套入钢筋笼，钢丝绳绑扎牢靠后，以起重机将钢筋笼连振动装置起吊立于桩位旁。(7)灌注混凝土：压灌混凝土提钻杆时要慢速均匀，始终保持孔内混凝土具有一定压力，钻具的提升速度一般≤2.5m/min，以保证孔径及混凝土密实度。施工中每根桩的投料量不得少于设计灌注量，桩顶标高宜高于设计标高50cm以上。压灌过程中，钻杆不得回转，在含水砂层段内，适当放慢提钻速度，以防流砂造成塌孔、断桩现象。(8)压入钢筋笼：形成素砼桩后，先将螺旋钻具迅速移离孔口，然后迅速将孔口工作面清理干净。再利用起重机起吊振动锤，连同芯管，将钢筋笼一起置于素砼桩位处，利用自重下沉稳定后，保持钢筋笼垂直度，启动偏心振动锤，将钢筋笼下入素砼桩内设计深度。(9)清理钻机及移机：拆管，清理钻机并移机进行下一循环作业。

4 质量标准

4.1 成桩质量标准

(1)桩体倾斜偏差不超过1%，用线坠和经纬仪测量钻杆。

(2)桩位偏差不超过20mm，用全站仪测量。

(3)桩长允许偏差不超过+300mm，进入持力层按设计要求。

(4)桩径偏差不超过50mm，桩径不允许出现负偏差。

5 常见质量缺陷的原因及控制技术

5.1 导管堵塞

由于混凝土配比或坍落度不符合要求、导管过于弯折或者前后台配合不够紧密。

控制措施：(1)保证粗骨料的粒径、混凝土的配比和坍落度符合要求；(2)灌注管路避免过大变径和弯折，每次拆卸导管都必须清洗干净；(3)加强施工管理，保证前后台配合紧密，及时发现和解决问题。

5.2 偏桩

一般有桩平移偏差和垂直度超标偏差两种。多由于场地原因，桩机对位不仔细，地层原因使钻孔对钻杆跑偏等原因造成。

控制措施：(1)施工前清除地下障碍，平整压实场地以防钻机偏斜；(2)放桩位时认真仔细，严格控制误差；(3)桩机的水平度和垂直度在开钻前和钻进过程中注意检查复核。

5.3 桩身混凝土收缩

桩身回缩是普遍现象，一般通过外加剂和超灌予以解决，施工中保证充盈系数大于l。

控制措施：(1)桩顶至少超灌0.5m，并防止孔口土混入；(2)选择减水效果好的减水剂。

5.4 桩头质量问题

多为夹泥、气泡、混凝土不足、浮浆太厚等，一般是由于操作控制不当造成。

控制措施：(1)及时清除或外运桩口出土，防止下笼时混入混凝土中；(2)保持钻杆顶端气阀开启自如，防止混凝土中积气造成桩顶混凝土含气泡；(3)桩顶浮浆多因孔内出水或混凝土离析造成，应超灌排除浮浆后才终孔成桩；(4)按规定要求进行振捣，并保证振捣质量。

5.5 钢筋笼下沉

一般随混凝土收缩而出现，有时由于桩顶钢筋笼固定措施不当造成。

控制措施：(1)避免混凝土收缩从而防止笼子下沉。

(2)笼顶必须用铁丝加支架固定，12h后才可以拆除。

6 结束语

目前，长螺旋钻孔压灌桩施工技术在我国的工程建设的涉及面越来越广，并且都得到了不错的效果，为我国的社会建设作出了卓越的贡献。不过，由于我国的长螺旋钻孔压灌桩技术起步的比较晚，而推广的较快，因此在进行工程施工过程中存在着一定的不足，这就需要我们在不断的实践中对其进行改进和完善，只有这样才有利于我国的社会经济建设与发展。