浅谈特殊地基处理螺钉桩施工及前截法桩帽一体化施工工艺及控制要点

何芳梅

（甘肃铁科建设工程咨询有限公司，甘肃 兰州730000）

1 特殊路基地基处理要点及范围

1.1 路基地基处理要点

严格落实地质核查、核对：施工前，应按设计地质资料进行现场核对。发现与设计资料不符时，施工单位应及时向建设、勘察设计单位反馈，必要时采取补勘或其他手段。

落实工艺先行、样板引路：依据现行验标、图纸对地基处理选择有代表性地段进行成桩工艺性试验或试验性施工，以确定施工工艺参数，形成总结报告并经监理审查确认后，方可后续施工。

排水系统不完善：路堤填筑施工前应做好路基范围及两侧的地面排水、防渗和地下水的拦截、引排，地下水的出露位置和处理前后的出水情况应有记录。

未检验、核查即开展施工导致质量事故：地基处理应加强施工过程质量控制和加固效果监测。地基处理质量验收合格后方可进行基床底层施工。

堆载预压后观测数据不实或期限不足：路基填筑后应进行连续观测，路基填筑完成或堆载预压后沉降观测时间不宜少于6个月。如遇观测数据不足以评估或工后沉降评估无法满足设计时，应相应延长观测期，必要时可采取加速或控制沉降的措施。

1.2 适用范围

适用于一般黏性土、粉土、砂土、碎(卵)石土、残积土及强风化岩等土层。对于其他土层，应通过成孔、成桩试验和载荷试验确定其适应性，高速铁路项目螺钉桩、CFG桩等刚性桩复合地基一体化施工。当桩帽周边土体为土质地层且桩帽为倒柱圆台形状时，优先采用机械旋挖成孔、土模浇筑施工；当桩帽为方形桩帽或桩帽地层为碎石土等非土质地层时，采用人工或专用设备成孔后进行桩帽混凝土浇筑施工。

2 成桩工艺性试验

施工前应根据地层条件差异与工装设备变化选择代表性地段进行成桩工艺性试验（一般不少于3个加固单元），确定各项施工工艺参数后，进行单桩或复合地基承载力试验，确定设计参数。监理、勘察设计单位应参加工艺性试试桩并确认试验结论，施工单位按工艺试验确定的参数组织施工。

试验是为下一步软基处理工程施工提供技术依据，其中包括

主要设备的适用性、配套设备的型号及数量；

根据地质情况初步选定施工工艺和施工顺序的合理性，通过确定施工控制参数及工序时间，相关人员的配备、配合；

桩身质量、处理后单桩承载力或地基承载力是否达到设计要求等。

3 桩体施工

螺钉桩桩身可为全螺纹桩身，也可以为部分直杆+部分螺纹桩身。螺钉桩采用钻机钻具旋转挤压土体成孔，管内泵压混凝土成桩。当采用部分螺纹桩身时，上部为圆柱型，下部为螺丝型，螺纹段外径等于直杆段直径，直杆段长度为总桩长的1/3～1/2，且不小于4m。

3.1 施工工艺流程

施工准备→测量放线及复核→钻机就位（垂直度检查）→下钻→砼供应 （试件制作与养护→强度试验报告）→提钻同时泵送砼→移机至下一根桩（钻机就位等循环）→成桩

3.2 控制要点

3.2.1 施工准备

1）施工前应具备的条件

已完成工程施工图会审、设计交底；

施工组织设计/专项方案已批准，并进行交底；

施工场地应具备“四通一平”；

原材进场检验合格，砼配比符合现行规定及设计规定；

测量控制点应埋设在施工影响范围外，并应妥善保护、定期复测；

底线管线、障碍物已清理或保护妥善。

2）施工前应按下列规定进行工艺参数试验

试桩的类型、桩长应符合设计规定

应根据设计要求的数量、位置进行试桩，确定工艺参数；

应根据试桩结果优化设计或指导后续施工。

3.2.2 桩体施工

1）施工顺序应根据专项方案、试桩结果、设计图纸及场地实际情况确定，并应符合下列规定：

施工顺序应考虑桩间距、地质和周围建筑物/邻近既有线情况，施打顺序宜根据桩间距及地层情况采用从线路中心向两侧顺序推进或跳打施工。按流水法分区施工；

钻机就位就位应调直、调平并稳固；钻机开始前，应关闭钻头阀门；钻孔开始时钻进应先慢后快；过程中保持匀速下钻，钻杆旋转一圈，应同时下降一个螺距，在土体中形成螺纹，钻至设计孔深后停钻；确保螺钉桩垂直度容许偏差≤1%。桩位容许偏差≤5cm。

2）混凝土灌注应符合下列规定：

钻头钻至设计标高后，停止钻进，开始泵送混合料，当钻杆芯管充满混合料后钻杆开始反向旋转提升钻杆，灌注混凝土时，应确保每根螺钉桩的混凝土应连续灌筑，且泵送混凝土速度与提钻速度相匹配，严格控制提升速度与旋转速度，使二者匹配，严禁先提管后泵料。成桩的提拔速度宜控制在每分钟2～3m,成桩过程宜连续进行，应避免因供料滞后而导致停机待料；

混凝土细骨料宜采用中砂，粗骨料宜采用连续级配，最大粒径不应大于20mm；

混凝土拌合物扩展度应＞500mm,坍落度应控制在 180mm～230mm；

混凝土拌合物填充钻杆的量应根据地质情况确定，且保证钻杆内有连续的砼；

通过采用桩身施工数字化自动监控系统，实现了对桩长、垂直度、钻进速率、钻机电流等重要参数的实时自动监测和记录，有效消除了施工中人为影响因素，并能够实现远程监控及自动生成检验批所需原始记录，有效保证了地基处理质量；

提钻成螺并泵送（螺纹段）:钻头钻至设计深度后，顺时针旋转提升钻杆，提升过程中严格控制钻杆提升速度和旋转速度相匹配，保持钻杆顺时针旋转一周，提升一个螺距；以挤压土体形成螺纹空间。在顺时针提钻的同时，通过钻杆向孔内压灌混凝土，填充土体的螺纹空间，形成混凝土螺纹段桩身；

提钻扫螺并泵送 （直杆段）: 提钻到设计的桩身直杆部分时，钻杆由顺时针旋转改为逆时针旋转并提升产生柱状空间。在逆时针提钻的同时，通过钻杆向孔内压灌混凝土，填充土体的柱状空间，形成混凝土直杆段桩身。

桩头前置处理。在复合地基刚性现浇桩灌注过程中，螺杆桩、CFG桩等现浇混凝土桩，通过水准仪进行标高控制，以控制桩顶标高，当桩身混凝土灌至桩顶高程以上20～30cm时对桩顶以下2m内混凝土进行振捣，并用铁勺清除桩孔内灌注的多余混凝土，标高控制至桩头设计高程，后用塑料膜覆盖桩头，保湿养护。

4 桩体质量验证

1）桩体质量检验应进行进行桩身完整性、单桩及复合地基承载力等指标检测。桩身检测合格后，方可进行桩帽施工。

2）螺钉桩身施工完毕后需进行检测，包含桩身完整性检测、桩身强度检测、单桩承载力监测:

成桩7天内，采用低应变检查桩身完整性，低应变检测取总桩数的2‰,且不少于3根；

成桩28天后，应在桩体中心处、桩长范围内垂直钻孔取芯，观察桩体完整性，在桩身上、中、下取不同深度，且不少于3个试样做抗压试验，检测数量为施工总数的2‰，且不小于3根；

成桩28天后检测单桩承载力，工程桩检验数量不应少于总桩数的1%，且不小于3根，静载试验桩必须在静载前全部进行低应变检测。

5 螺钉桩、CFG桩等帽施工

螺杆桩、CFG桩等刚性灌注桩采用前截法桩头处理 (桩头清理→桩顶标高修整→桩头捣震→桩头保护)→桩基检测→机械一体化桩帽施工(桩间土清理→桩帽土模机械成型→桩帽土模修整→桩帽灌注→桩帽养护)[1]。

桩身桩帽一体化机械施工或桩帽 “前截法”施工时，桩间土不需清除，当桩间土扰动时，应清除并采用与垫层料相同填料回填、压实。此环节省去了桩头开挖及环切工艺，减少了桩间土的扰动，且保证了桩身完整性[2]。

土质地层中的圆台形桩帽，可采用桩帽成型器旋挖成孔，将上部竖向载荷分解为斜向作用力，该作用力能对桩间土壤产生挤密效果，从而加强了桩土见承载力[8。

一台桩帽成形器一台班可连续施工约300～480个桩帽，有效降低了成本，提高了施工速度[4]。

6 总结

通过在该工艺流水化施工及推广、普及，不但在满足施工进度、标准化要求的同时，有效的保证了工程质量，圆满完成了工程施工任务，为今后的施工提供了宝贵的施工及管理方面的经验，也使得项目管理人员、作业人员树立了坚定信心，增强了质量意识。在今后施工中将继续严要求、重落实，争优创先。