某工程长螺旋桩桩基施工监理实践

李炜强（厦门国设工程咨询监理有限公司）

某工程长螺旋桩桩基施工监理实践

李炜强
（厦门国设工程咨询监理有限公司）

厦门属亚热带季风气候，温湿多雨。拟建工程场地地貌属冲洪积阶地，原作为农业用地，后因建设需要征地，经人工回填后，形成现状场地。本文基于这种特殊气候、特殊地质情况，通过工程实例，探讨了长螺旋钻孔灌注桩桩基施工工艺及质量监理控制的要点，有利于控制桩基施工质量，保障工程安全及达到经济适用的要求。

长螺旋桩桩孔灌注桩；施工质量；监理控制

1　引言

长螺旋钻孔灌注桩是利用长螺旋钻机钻孔至桩底设计标高，然后由压力泵机将混凝土通过钻杆中心导管送入桩底，随着钻杆的提升逐渐将混凝土灌注至桩顶位置。该项工艺最初常用于地基加固处理，随着技术的不断改良，配合钢筋笼的使用，后来慢慢被应用于桩基工程的承载桩和基坑支护工程的支护桩。长螺旋钻孔灌注技术就是运用长螺旋钻孔机钻到一定的深度，在通过钻头向外孔里面泵注混凝土到桩定为止，再插入合适的钢筋笼而制造出的桩体。它是一种比较新型的桩基础施工技术，超流态的混凝土灌注桩是不会受到底下水位限制的，运用的混凝土的摩擦系数十分低，并且流动性十分强，骨料的分散性也很强，使用的长螺旋钻孔机不但可以钻还可以压灌混凝土，加快了混凝土灌注的速度，造成桩的质量也很好，造价低，所以被广泛地应用在基础的施工中。

2　工程概况

2.1建筑概况

本工程为幼儿园建筑工程，项目总用地面积6557m2，总建筑面积为6870m2，占地面积为2260m2。建筑物总层数4层，局部2层，局部地下室仅为设备用房。建筑物总高度14.9m，建筑物±0.000相当于黄海高程系10.200m，本工程共设计173根长螺旋钻孔压灌桩，桩端持力层为碎块状强风化花岗岩、碎块状强风化辉绿岩、中风化花岗岩，桩身混凝土的设计强度等级为C30，混凝土坍落度为180～220mm，粗骨料最大粒径不大于30mm，桩径700mm，桩长18～20m，单桩承载力设计值为3000kN，工程施工采JU132，完成该项任务约20天的时间，建筑结构为钢筋混凝土框架结构（见图1）。

图1　桩基布置平面图

2.2场地工程地质概况

地基岩土构成：根据工程地质勘察报告，拟建场地地基土由杂填土①a、素填土①b、粉质粘土②a、粗砂②b、粉质粘土②c、残积砾质粘性土③、全风化花岗岩④、砂砾状强风化花岗岩⑤a、碎块状强风化岩⑤b、⑤c和中风化花岗岩⑥组成。

杂填土①a：场地绝大部分地段分布，尚未完成自重固结，密实度和均匀性差，力学强度低，工程性能差。

素填土①b：场地部分地段分布，尚未完成自重固结，密实度和均匀性差，力学强度低，工程性能差。

粉质粘土②a：场地局部地段分布，层位稳定性较差，均匀性差；属中等压缩性土，力学强度中等，工程性能一般。

粗砂②b：全场地分布，层位稳定性较好，均匀性较好；属中等压缩性土，力学强度中等，工程性能一般。

粉质粘土②c：场地大部分地段分布，层位稳定性较好，均匀性较好；属中高压缩性土，力学强度中等偏低，工程性能较差。

残积砾质粘性土③：场地局部地段分布，水平方向均匀性较差，垂直方向上力学性能随深度增加均匀性亦较差，属中等压缩性土，力学强度较高，工程性能较好，但该层属特殊性土，具有浸水易软化成泥特性。

全风化花岗岩④：场地仅个别钻孔分布，均匀性较差，属中低压缩性土，天然状态下力学强度较高，工程性能较好，但该层亦属特殊性土，具有浸水易软化崩解、强度降低的特性。

砂砾状强风化花岗岩⑤a：场地部分地段分布，主要在北部分布较连续，其余位置零星分布且厚度薄，层顶面起伏一般不大，水平方向具一定均匀性，但垂直方向上力学性能随深度增加而增强、均匀性较差，总体评价均匀性较差。该层属中低压缩性土，天然状态下力学强度高，工程性能好，但该层亦属特殊性土，具浸水易崩解、强度降低的特性。

碎块状强风化岩⑤b、⑤c：场地绝大部分地段分布，层顶面有一定起伏，均匀性差，属低压缩性土，天然状态下力学强度高，工程性能好。

中风化花岗岩⑥：场地局部地段分布，均匀性差，基本不可压缩，力学强度高，工程性能好。

从上述各岩土层的分布情况来看，拟建场地各岩土层除粗砂②b和粉质粘土②c层均匀性较好外，其余各土层均匀性均较差。各土层物理力学指标如表1。

地下水分布及类型：

⑴孔隙水：主要赋存与运移于填土①、粗砂②b、残积砾质粘性土③的孔隙中，填土①中地下水类型属潜水；粗砂②b层基本伏于填土①之下，地下水以潜水为主，局部伏于粉质粘土②a（相对隔水层）之下，其地下水具弱承压性质；残积砾质粘性土③中的地下水属弱承压水（该层基本伏于粉质粘土②c（相对隔水层）之下、具弱承压性质）。

表1　本工程地基岩土构成及各土层物理力学指标

⑵风化裂隙孔隙水：主要赋存与运移于全风化花岗岩④、砂砾状强风化花岗岩⑤a等的网状风化裂隙、孔隙中，地下水属弱承压水。

⑶基岩裂隙水：主要赋存与运移于碎块状强风化岩⑤b、⑤c和中风化基岩⑥的裂隙中，地下水一般具弱承压性质。

场地填土①与粗砂②b之间基本相连通，其水力联系总体较好，而粗砂②b与下伏的残积砾质粘性土③及风化岩之间受粉质粘土②c层阻隔，其水力联系较弱（见图2）。

本场地无活动性断裂、泥石流、地面塌陷、地裂缝、软土震陷、古河道、地下洞穴、防空洞、临空面，场地稳定性较好。地基上部分布有较厚软弱土层，天然地基均匀性较差，地基稳定性也较差；采用桩基础时，地基稳定性较好，稳定性可得到保障，适宜拟建物建设。

3　本工程长螺旋钻孔灌注桩技术的工艺特点

桩位放样→钻机就位→钻孔→成孔→压灌混凝土→钻机移位→吊放钢筋笼→启动插筋器→测笼顶位置→提拔插筋器→桩顶混凝土养护。

4　长螺旋钻孔压灌桩质量控制

成桩质量主要包括：成孔、混凝土灌注、钢筋笼制作及吊放。

图2　桩剖面图

4.1成孔

⑴本工程长螺旋钻孔压灌混凝土桩为端承摩擦桩。施工必须确保设计桩长及桩端进入持力层的深度。桩基成孔由桩端进入持力层深度及设计桩长双向控制，并保证桩长满足各栋桩长。对于桩中心距小于3.0倍桩身直径的桩基础，桩底应在同一标高平面上，进桩控制以桩底标高为主，设计桩长、桩端进入持力层的深度为辅。

⑵根据中国地质科学院工程勘察院提供的《曾厝垵幼儿园岩土工程勘察报告》，本工程桩端持力层为碎块状强风化花岗岩、碎块状强风化辉绿岩、中风化花岗岩，桩极限端阻力标准值分别为5500.5000及12000KPa，施工时桩端进入该持力层的深度另见桩基础表（表略）。

⑶终孔采用电流值压力表进行统一控制，确保每桩桩端置于同一强度的持力层。

⑷钻机的钻杆端部必须装配“无渣钻头”，确保桩端孔底无沉渣滞留。

⑸钻机定位后，应进行复检，钻头与桩位点偏差不得大于20mm，开孔时下钻速度应缓慢；钻进过程中，不宜反转或提升钻杆。

⑹钻进过程中，当遇到卡钻、钻机摇晃、偏斜或发生异常声响时，应立即停钻，查明原因，采取相应措施后方可继续作业。

4.2混凝土灌注控制

⑴混凝土必需符合设计及规范要求，混凝土坍落度应控制在180～220mm并具有较好的和易性、流动性，现场检验混凝土坍落度，不符合要求的混凝土不得用于本工程，本工程混凝土压灌压力值为30MPa，泵送混凝土量为每小时60m3。

⑵提升钻杆接近地面时，放慢提升速度并及时清理孔口渣土，以保证桩头混凝土质量；有专人负责观察泵压与钻机提升情况，在灌注时钻杆提升速度控制在每分钟不超过1.8m，钻杆提升速度应与泵送速度相匹配，严禁先提钻后灌料，确保成桩质量，混凝土灌注必须灌注至地表。

⑶在施工过程中，每根混凝土灌注桩均需制作一组标养试块及一组同条件试块，并由专人负责，按规范要求制作、养护和送检，龄期28天。

4.3钢筋笼安装、桩头清理

⑴钢筋笼安装：①将长螺旋施工灌注与下钢筋笼一体化，混凝土灌注后三分钟内立即开始插笼，减少时间差，减小插笼难度。②长螺旋钻机成孔、灌注混凝土至地面后，桩基移开采用履带式挖掘机及时清理地表土方，现场施工人员采用铁锹将孔周围松土拍实后将检验合格的钢筋笼套在钢管上面，上面用钢丝绳挂在法兰的钩子上，由一台50T履带式吊车配合200型挖掘机将钢筋笼下吊至桩洞内。为避免桩洞边土掉入已浇捣完的桩身，必须确保桩顶混凝土超灌50cm以上（也可密实桩顶混凝土，确保桩顶混凝土质量）。③因钢筋笼较长，下插钢筋笼必须进行双向垂直度观察，使用双向线垂成垂直角布设，发现垂直度偏差过大及时通知操作手停机纠正，下笼作业人员应扶正钢筋笼对准已灌注完成的桩位。④下笼过程中必须先使用振动锤及钢筋笼自重压入，压至无法压入时再启动振动锤，防止由振动锤振动导致的钢筋笼偏移，插入速度宜控制在1.2～1.5m/min。⑤钢筋笼下插到设计位置后关闭振动锤电源，最后摘下钢丝绳，用吊机把振动锤提出孔外，提出过程中振动锤开启振捣，以保证混凝土的密实性。⑥钢筋笼制作完成后，为避免转场时钢筋笼变形或受污染，使用自制的两轮板车运至施工现场，使用50T履带吊配合200型挖掘机将震动器连带震动导管穿入钢筋笼中再缓慢插入桩孔洞内，机械配合吊钢筋笼可尽量避免弯曲变形及受污染。

⑵桩头清理：成桩后，在不影响后续成桩的前提下，及时组织设备和人员清运打桩弃土，清土时需注意保护完成的桩体及钢筋笼，弃土应堆放至指定地点，确保施工连续进行。

4.4混凝土浇注

根据岩土工程勘察报告，在干湿交替条件下场地地下水对混凝土具有腐蚀性，桩身混凝土结构按如下措施处理，最低混凝土强度等级为C30。

⑴桩身混凝土强度等级采用C30，混凝土坍落度宜为180～220mm。粗骨料可采卵石或碎石，最大粒径不宜大于30mm；可掺加粉煤灰或外加剂。

⑵混凝土泵应根据桩径选型，混凝土输送泵管布置宜减少弯道，混凝土泵与钻机的距离不宜超过60m。

⑶桩身混凝土的泵送压灌应保持适当压力连续进行，当钻机移位时，混凝土泵料斗内的混凝土应连续搅拌，泵送混凝土时，料斗内混凝土的高度不得低于400mm。

⑷钻至设计标高后，应先泵入混凝土并停顿10～20s，再缓慢提升钻杆，提钻速度应根据土层情况确定，且应与混凝土泵送量相匹配，保证管内有一定高度的混凝土。

⑸混凝土输送泵管宜保持水平，当长距离泵送时，泵管下面应垫实。

⑹当气温高于30℃时，宜在输送泵管上覆盖隔热材料，每隔一段时间应洒水降温。

⑺在地下水位以下的砂土层中钻进时，钻杆底部活门应有防止进水的措施，保证压灌混凝土连续进行。

⑻压灌桩的充盈系数宜为1.1～1.2。桩顶混凝土超灌高度不宜小于0.3～0.5m。

5　长螺旋钻孔灌注桩施工质量预防及监理工作关键

本工程场地窄小，工程周边环境较复杂，红线外为2～3F砖混结构或框架结构民房，采用天然地基独立基础方案，基础埋深约1.5m。因此，要保证工程顺利进行、保证工程质量，施工前的准备及监理策划尤为重要。

长螺旋钻孔灌注桩施工流程就包括：整平场地、测量放线、桩机到位、钻到持力层、提钻并灌混凝土、放钢筋笼并对桩顶标高进行控制、桩顶的保护并要考虑到施工过程中存在质量问题和解决的措施。

6　施工质量问题和解决措施

6.1堵管

在施工过程中钻门关闭防止钻屑进入钻杆内造成钻杆堵塞。当泵混凝土时随着泵压增加两钻门打开，由此将混凝土灌入孔内。一旦提钻时钻门打不开，直接导致钻孔内无混凝土，后果严重。所以要求每次开钻前后均应检查钻门是否卡死。如果出现塑性高的粘性土层，则采用钻具回转泵混凝土法，就是在泵混凝土的同时使钻具在提拉下正向回转，使挤压在钻门的泥松动或脱落，从而在泵压下打开钻门。

6.2卡钻

钻机钻进过程中如果钻具下放速度过快，致使钻出的钻屑来不及带出孔外而积压钻杆与孔壁之间，严重时就会造成卡钻事故。如果事故轻微，应立即关掉回转动力电源，将钻具用最低提升速度提起后重新施钻即可；如果事故严重首先应将钻机塔下大梁用机枕木垫好，再用最低提升速度拉钻具。

6.3断桩、缩径和桩身缺陷

出现该问题的主要原因是由于钻杆提升速度太快，而泵混凝土量与之不匹配，在钻杆提升过程中钻孔内产生负压，使孔壁塌陷造成断桩，而且有时还会影响邻桩。解决此类问题的方法：一是合理选择钻杆提升速度，通常为1.8～2.4m/min，保证钻头在混凝土里埋深始终控制在1m以上，保证带压提钻；二是隔桩跳打，如果邻桩间距小于5d时，则必须隔桩跳打。

6.4桩头不完整

造成这一问题的主要原因是停灰面过低，没预留充足的废桩头，有时提钻速度过快也会导致桩头偏低，解决之道在于平整工场地时保证地面与有效桩顶标高距离不小于1m，停灰面不小于有效顶以上600mm。

6.5其它控制措施

施工时应备有水泥砂浆，在每班开始施工前，先泵送水泥砂浆，润滑混凝土输送系统，防止堵管事故的发生。遇到突然停电事故，要及时启动自备发电机将钻杆提出钻孔，并及时拆卸混凝土输送导管，清除输送泵及导管中混凝土，并用水及时冲洗干净。所在桩位统一编号，施工桩逐一填写记录表，并在图上标示，防止错打或漏打。

7　结论

长螺旋钻孔灌注桩具有生产工艺先进、承载性能好、成桩效率高、综合效益高等优势，是一种经济、高效、环保的施工工艺。大量工程实践表明，长螺旋钻孔灌注桩极具复杂性与多样性，实践中应依据设计要求与规定，科学、合理地调整好施工措施，健全对长螺旋钻孔压灌桩技术的控制措施，确保其质量。长螺灌注桩不仅完全可以满足设计要求，而且可节省投资，缩短施工工期，具有显著的经济效益和社会效益，值得推广。●

［1］李恒宝.长螺旋钻孔压灌桩技术在深基坑工程中的应用［J］.西部探矿工程，2014（6）.

［2］曾建宁.长螺旋钻孔压灌桩施工工艺及应用分析［J］.科技创新导报，2015（17）.