长螺旋钻孔灌注桩在工程中的应用

祝国梁 陈景镇 尧华峰 中建四局第四建筑工程有限公司，厦门 361000

1 引言

长螺旋钻孔灌注桩是采用专业长螺旋钻机钻孔至设计标高，利用混凝土泵把混凝土从钻头底压出，边压灌混凝土边提钻至桩顶，然后移开钻机，插入预制好的钢筋笼，形成桩体，这是一种新型的成桩施工技术，成桩速度快，不受地下水位限制，单桩承载力高，造价低，越来越多地应用于各种房屋建筑工程、道路基础工程，本文主要探讨某商业住宅裙楼桩基施工案例。

2 工程概况

某商业住宅裙楼位于厦门市集美区灌口镇，总建筑面积161804．6m2，地下一层，地上19层至23层，其中1#～18#楼高层为剪力墙结构，19#～20#楼配电房为框架结构，6#～13#楼及部分纯地下室基础采用长螺旋钻孔灌注桩。

根据勘察报告显示，场地地层层序及野外特征描述如下：

1）杂填土（Qml）：褐灰、褐黄、深灰等杂色，稍密，稍湿，揭示厚度0．50～5．70米；2）砂质黏土坡积：褐红、褐黄等色，湿～饱和，可塑，揭示厚度0．80～1．90米；3）粉质黏土：浅灰色，湿～饱和，揭示厚度1．10～1．40米；4）中粗砂：浅灰色，饱和，松散～稍密，局部中密，厚度0．60～2．80米；5）残积砂质黏性土：褐黄、褐灰、灰黄等色，湿～饱和，厚度4．20～20．20米；6）全风化花岗岩：褐黄、褐灰、灰黄等色，饱和，厚度2．20～13．10米；7）砂土状强风化岩：为褐黄、褐灰、灰黄等色，饱和，揭示厚度1．40～15．30米；8）中等风化花岗岩：浅灰、灰黄等色，致密，中粗粒花岗结构，揭示厚度0．07～13．70米。

本工程基础设计等级为甲级，桩基采用长螺旋钻孔灌注桩，桩径600mm，桩身混凝土等级C35，设计桩长16m～28m，桩尖持力层为砂土状强风化岩，桩端全断面应进入持力层大约等于3m，单桩竖向承载力特征值为2000kN，单桩抗拔承载力特征值为550kN。

结合地勘报告，已知持力层的深度及现场场地标高、作业特点，本工程选择恒天九五JZL90长螺旋钻机，其能够一次成孔，就地灌注成桩，并能完成放置钢筋笼的操作，具有成桩效率高、质量好、成本低的特点。

图1 桩身入土示意图

3 施工工艺

长螺旋钻孔灌注桩施工流程如下图：

图2 施工流程示意图

3.1 钢筋材料检测

钢筋材料进场后，有专人及时填写委托单送检，送检合格后方可在本工程使用，严禁不合格材料用于本桩基工程。

3.2 测量放线

以业主提交的测量控制基准点为控制点，建立闭合导线控制网，闭合导线控制网建立在场地四周，报监理单位签字确认，方可定位测量工作，按施工图使用全站仪或经纬仪、钢尺放桩位，放好桩位，做好标记，以便施工桩位定位，施工过程中做好记录工作，以便监理单位验收，

3.3 成孔

钻头刚接触地面时，先关闭钻头封口，下钻速度要慢。正常钻进速度可控制在1～1．50m/min，钻进过程中，如遇到卡钻、钻机摇晃、偏移，应停钻查明原因，采取纠正措施后方可继续钻进。钻孔作业应分班连续进行，认真填写钻孔施工记录，交接班时应交待钻进情况及下一班注意事项。应经常注意土层变化，在土层变化处均应捞取土样，判明后记入记录表中并与地质剖面图核对。

3.4 泵送混凝土提钻

混凝土必需符合设计及规范要求，混凝土粗骨料碎石最大粒径＜40mm，坍落度控制在180～220m，并具有较好的和易性、流动性，现场检验混凝土坍落度，不符合要求的砼不得用于本工程。提升钻杆接近地面时，放慢提管速度并及时清理孔口渣土，以保证桩头混凝土质量。每台桩机每台班制作试块一组，并由专人负责，按规范要求制作、养护和送检，龄期28天，砼规格150×150×150mm。

有专人负责观察泵压与钻机提升情况，钻杆提升速度应与泵送速度相匹配，灌注提升速度控制在2．5m/min，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。混凝土浇筑高度必须高于桩头设计标高1米以上。

钢筋笼制作：必须符合设计要求和钢筋砼施工规范要求。钢筋笼上必须设保护层垫块（保护层厚度为50mm）；应在钢筋骨架外侧设置控制保护层厚度的垫块，可采用与桩身混凝土等强度的混凝土垫块或用钢筋焊在竖向主筋上，其间距竖向为2m，横向圆周不得少于4处，并均匀布置，骨架顶端应设置吊环。纵向钢筋的连接采用双面搭接焊，焊缝长度不小于5d，纵横钢筋交接处均应焊牢。钢筋骨架制作完毕后，应按桩分节编号存放；存放时，小直径桩堆放层数不能超过两层，大直径桩不允许堆放，防止变形；存放时，骨架下部用方木或其他物品铺垫，上部覆盖。

下放钢筋笼：砼浆经加压泵随着螺旋钻上升将桩孔灌满后，随即吊装钢筋笼。安装钢筋笼时要求操作平稳，防止钢筋笼发生变形；下放钢筋笼时对准孔位中心轻放、慢放，严禁高起猛落、强行下放，防止倾斜、弯折或碰撞孔壁。经过点焊成型的钢筋笼吊起居中后靠自重即可插入砼一定深度，笼较长靠自重或无法压入时，可加震动器震入。

4 桩基检测

本工程灌注混凝土桩施工完毕28天后进行检测，由专业检测单位进行检测试验，检测桩位由各参建单位会审后确定。本桩基工程采用静载荷试验：不少于总桩数的1%，且不少于3根；桩基础桩身完整性检测的抽检数量应符合下列规定：动测数量为总桩数的30%且每个承台下至少一根。

5 施工遇到质量问题及对策

本工程长螺旋钻孔灌注桩开始施工时，共有1根桩下放钢筋笼困难、不到位；1根桩缩径、1根断桩；2根桩头不完整，具体分析及相应对策如下：

（1）钻孔深度不够，根据规范要求，钻孔深度应比设计深度低30cm以下；钻孔深度满足要求后，应立即停孔并浇灌混凝土，根据本工程经验，成孔深度满足要求后，应该继续旋转空转1min，以携带出孔内土量，保证桩孔成型质量，方便钢筋笼顺利沉放。

（2）出现缩径、断桩问题的主要原因是由于钻杆提升速度太快，而泵砼量与之不匹配，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，保证钻头在砼里埋深始终控制在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。

（3）造成这一问题的主要原因是停砼面过低，没预留充足的有效桩头，或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，停砼面不小于有效桩顶以上1m。

6 施工注意事项

（1）在长螺旋桩基施工前，必须进行试桩，根据土质情况确定钻机钻速，结合地勘报告确定持力层土样及入土深度，当钻机到达设计入岩深度时，观察桩机瞬时电流值，应当不小于250A，若达到设计桩长时，电流值出现减小的趋势，则土层的承载力σ值变小，此时必须联系设计等相关人员到现场解决以便作为参考；

（2）因长螺旋桩基自重较重，在施工前，场地必须平整到位，合理安排桩基行走路线；同时确保桩基行走路线承载力，以免桩沉陷和倾斜；

（3）长螺旋桩机钻孔要保证钻杆垂直度，安装长螺旋钻机时要使转盘、底座水平、起重滑轮缘、固定钻杆的卡孔和护筒中心三者在一条竖直线上，并常常检查校正。由于主动钻杆较长，转动时上部摆动过大，必须在钻架上增设导向架，控制钻杆上的提引水笼头，使其沿导向架钻进。钻杆、接头逐个检查，及时调正。主动钻杆弯曲，要用千斤顶及时调直。在有倾斜的软、硬地层钻进时，应吊着钻杆控制进尺，低速钻进。用测孔器查明钻孔偏斜的位置和偏斜情况后，一般可在偏斜处吊住钻头上下反复扫孔，使钻孔正直，偏斜严重时应回填砂黏土到偏斜处，待沉积密实后再继承钻进；

（4）在桩身混凝土浇筑过程中，必须保证混凝土供应及时，避免因混凝土等待时间较长导管堵塞；

（5）钢筋笼下放时一定要控制跟踪钢筋笼垂直度，避免因钢筋笼垂直度偏差较大导致钢筋笼无法下插到底；施工中我们采用加大振动锤振动力量来保证将钢筋笼下插到位，在开始下插过程中，测量钢筋笼下放垂直度，等到振动锤带动芯管下振钢筋笼，钢筋笼只有小幅度的左右摆动，下插钢筋笼有时可能偏斜，就暂停调整吊车大臂或转动吊臂方向，待扶正钢筋笼后再下插；

（6）在桩基施工前，必须根据长身长度选择长螺旋桩机型号，避免长螺旋桩机钻杆长度不足而导致桩身长度不满足设计要求。

7 结语

长螺旋钻孔灌注桩作为十大新技术必须提倡使用，本工程长螺旋灌注桩共1195根，从2016年6月17日开始施工，2017年1月17日完工，桩身完整性检测数量共547根，Ⅰ类桩530根，占检测桩数的96．89%，Ⅱ类桩17根，占检测桩数的3．11%，无Ⅲ类桩。单桩竖向静载力检测共22根，全数满足设计要求。说明该桩型具有良好的推广效应，有施工速度快、成本低、成型质量高等优点。