浅谈螺杆桩施工技术及质量控制

张小强

中国水利水电第十一工程局有限公司（450000）

螺杆桩施工技术对于桩基础施工的稳定性和牢固性有着重要意义，该技术是混凝土灌注桩技术的升级和优化，具有较为明显的优势，能够解决以往施工中存在的较多问题，且不会对施工现场及周边环境带来任何威胁和影响，有效改进了建筑桩基础施工质量，增强了建筑整体效果。

1 螺杆桩技术原理

螺杆桩具备预制混凝土纤维螺纹柱的高强度优点。从外观上看，螺杆桩上端呈圆柱形，下端呈螺旋状，是一类外观形态较为特殊的组合桩体。 在施工中采用螺杆桩技术，可以在上部松软土体中形成圆柱形桩体，同时，下部深入到坚硬岩石层形成高强度、高稳定性的螺旋状桩体。

螺杆桩承受的承载力包括上部圆柱状的侧面摩擦力、中间螺杆段的承载力以及下部螺纹段的抗剪力。下部螺纹段所能承受的抗剪切力限值决定了整个桩体的刚度变化限值，在施工过程中，不仅要使桩体深入到持力层，还要对下部土体实施夯实加固处理，以此增大单桩的承载力，进一步增强整个桩体的安全稳固性。

2 项目简介

以某地区的新建审判法庭及业务用房项目为例，该建筑所在区域北面为住宅区，东面为空地、南面和西面均为城市主要干道，地理位置优越，交通便利。该建筑共8 层，以框架剪力墙结构为主，高约41.5 m，地下一层为车库，由混凝土框架结构构成。在基础施工中， 以螺杆桩施工技术增强加固效果，螺杆桩尺寸为:桩径700 mm、长度27 m，竖向最大承载力为6 000 kN，选用的混凝土强度等级为C40。

3 地层及岩土特征

通过现场勘查文件数据的分析可知，本项目所在地区的岩土结构以填土、卵石、细砂、粉质黏土结构为主。 具体特征为:

1）杂填土。以黄土和粉土构成，其中含有较多的建筑垃圾、卵砾石、混凝土等杂质，厚度1～5.8 m。

2）卵石和粉质黏土层。 卵石层是由中粗砂和卵砾石构成的，整体呈现灰褐和灰白色。 其中，中粗砂中包含了长石、云母、石英等材料，纯度较高，占比在20%～30%。 剩余部分全部是由卵砾石构成的，其中包括石英岩、辉绿岩、安山岩等材质，粒径为2～150 mm，局部地区的卵砾石尺寸可达到600 mm。卵石层厚度6～18 m，且在钻孔过程中发现部分卵石层存在细砂夹层，厚度为0.4～0.6 m。 粉质黏土层整体呈现棕黄色，粉质和黏质分布不均，呈现前少后多现象。该层内存在一些细小颗粒， 尺寸在0.1～0.2 mm，内部含有黑色铁锰质、钙质结核、砂质等，湿陷性较低。对该层勘察了解到，湿性在19.3%，硬度在-0.14，厚度在1.5～9 m，整体的压缩性属于中性等级。

3）细砂、粉质黏土层。 在该结构中，细砂层呈现灰黄色，质地较为纯粹，内部包含岩土结构以长石、石英、云母为主，小部分会存砾石和石英砂岩结构，胶结性较强。 细砂层的整体密实度较高， 厚度在1.6～20.5 m。 粉质黏土层则呈现棕黄色， 具有粉质少、 黏质高的特点。 内部含有黑色铁锰质和褐黄色水锈。 结构湿性在15.2%左右，硬度-0.3，压缩性较低，土层厚度在1.1～5.6 m。

4）粉质黏土、细砂层。 粉质黏土呈现黄褐色，粉质少、黏质高，含有褐黄色水锈和黑色铁锰质，湿性在16.8%左右，硬度为-0.22，属地压缩性土层，厚度在1.5～25.9 m。其中的细砂层仍是由石英、长石和云母构成的，密实度较高，厚度在0.9～14.3 m。

5）细砂层。 该层最大揭穿度在14.2 m，特征与粉质黏土细砂层中的细砂层相同，结构密实度较高。

4 螺杆桩施工技术及质量控制要点

4.1 前期准备

螺杆桩施工虽然操作较为简单，但仍需做好前期准备工作，确保材料、设备的齐全性、可靠性，以免影响后续工作的顺利开展。 在前期准备环节，需要关注的内容有:

1）开展现场施工设备及工具设施的细致检查，确保其外观、性能完好，确保设备的正常运转，减少实际作业中故障问题的产生。 在施工前，要对现场水电管线的布置情况实行细致检查和分析，使设备进场后就能够正常使用，不必再次调整。 按照现场具体情况，规划吊装和运输设备，维护现场的安全性。

2）做好现场勘查，根据现有数据完善施工平面图规划。

3）做好设计图纸的研究分析，明确施工主旨及要点，并在分析过程中计算各项指标参数，如坐标、高程的准确性，提高设计水平。

4）了解现场具体情况，对比勘察报告内容，对存在的障碍物进行及时清理，对钻孔、原有管线等加以科学保护，减少施工中带来的破坏，降低施工的复杂性。

5）材料、设备、人员的优化配置，工作人员需综合分析设计、工期要求，参照螺杆桩施工特点做好上述工作，并编制完善的材料计划，科学把控材料进场顺序，保障施工现场整洁。

6）做好测量设备及各种记录表格的准备和检查，开展测量设备调试工作，提高精准度。

7）对于一些半成品设备，应在现场专人指导下组装，并设置隔离带，禁止非工作人员进入组装现场，避免问题的产生。

8）建立和完善质量管理体系，严格按照质量管理要求开展作业，加强施工效果，满足文明施工、安全施工要求。

4.2 放线定位与高程

1）确定场地平整度，在符合“三通一平”要求的基础上，将现有的测量控制基准点定义为导线控制基准点， 根据平面布置图构建闭合的导线控网，将施工现场构建成一个封闭式的空间。

2）在实际作业中，按照设计桩位实地放样，经过监理工程师检查合格后，方可开展下道工序施工；定位过程中，直接利用φ10 mm 钢钎或以焊条扎入的方式进行，拔出后要求立刻用白灰粉灌入，确保定位的清晰性；落实桩位检验制，按照标号对桩位细致审核，确保无遗漏现象。 审核完成后，要求检验人员和负责人签字确认。

4.3 螺杆桩施工步骤及控制要点

4.3.1 施工工艺流程

施工工艺流程如图1 所示。

图1 施工工艺流程图

4.3.2 洗管

由于施工任务较为繁重，所以各阶段工程都是分区间、分台班进行施工的。 在各区间、台班开始前和结束后，相关人员要实施洗管作业。

各区间的洗管用料主要包括水、砂浆和混凝土。各区间、台班开始前洗管用料顺序是，先将水泵送至钻头阀门，直至出水水质达到标准要求后再泵送砂浆，直至混凝土由钻头阀门泵出。

4.3.3 下钻控制要点

钻具的钻尖要准确对准点位， 做好钻杆固定，禁止出现旋转情况。 手动关闭钻头阀门开始下钻，当阀门进入土体且不能打开后停止。 整个过程中，桩位偏差不允许超过20 mm。 在点位对不准的情况下，不允许下钻。 以线锤、经纬仪等设备对钻杆垂直度加以测量，如垂直度存在问题则立即调整，否则不允许下钻。 下钻速度缓慢，钻进时需施加扭矩和竖向压力，让钻杆能够顺时针旋转。 在钻进距离达到2 m 后，开展钻杆垂直度检查，合格后方可继续下钻。 以点位为圆心，构建半径在1.5～2 m 的圆，圆上设置4 个观察点，分别对钻具芯部的水平距离加以观测，准确记录相关数据。 在钻进过程中，可能会因为土层性能变化出现前倾或后仰的情况，这要求工作人员在钻进作业开展前，深度考虑这一问题并制订合理的施工方案， 从而提高钻杆的垂直度，减少问题的产生。

4.3.4 提钻和灌注要点

钻进距离达到设计深度要求后，停止钻进，以泵送的方式开展混凝土灌注，待到钻杆芯管位置注满混凝土后，可以反向同步技术操作提升钻杆。 提升钻杆时，钻头要保持一定旋转，且提升速度不得过快，以免带来反效果。 提钻前，一方面要检查钻进深度是否达到要求， 确定收桩电流是否符合要求，两者缺一不可。 如果钻进深度达标，电流不达标，仍要开展钻进工作，直到电流符合要求为止。 持续钻进深度可控制在100 mm 左右。 提钻和灌注要同时进行，在提钻过程中，泵机应正常运转，钻杆与混凝土高度差不得超过1 m。 提钻在达到螺纹端顶端位置时停止，泵送也一并停止，之后旋转钻杆一周，再开展泵送作业。

钻杆的转动方向为先逆时针，再顺时针，且变截面处的标高不得超出设计标高位置。 在螺杆桩施工过程中，混凝土强度应严格按照规范要求，检测合格后，应用到实际施工中。 在浇筑前，准确计算浇筑体积，避免浇筑体积过大产生不良影响。 混凝土灌时，一次灌注高度应控制在1 m 以下，且剔除浮浆后的混凝土强度需满足设计要求。 灌注完成后移动桩机，观察钻杆与桩中心距离，使其在2 m 范围内。 在钢筋笼施工中，需要先开展桩体表面清理工作，以减少杂质、浮浆对桩身的影响。

搬运钢筋笼时，防止出现变形的情况，优化钢筋笼结构质量。 吊装钢筋笼时，先将套筒放在桩孔，钢筋笼对准桩位后点动吊车下方按钮下放钢筋笼，再采用振动器振动下笼，下笼应慢放，不得用脚踩踏钢筋笼，采取有效措施保证钢筋笼的垂直度和保护层厚度，防止钢筋笼碰撞孔壁，将钢筋笼送至设计标高。 桩身直径要严格按照设计标准要求科学把控。 在试验作业开展前，需以人工作业或小型机械作业的方式，洒水养护试验区域的清理，防止桩顶标高不达标、桩身断裂、桩间土扰动等问题的产生，加强试验的准确性。

5 质量控制方法

5.1 施工质量要求

施工人员应严格控制混凝土坍落度，以降低混凝土坍落度限值。 如果采用商品混凝土，就有必要根据运输距离、运送工具和温度条件，对混凝土坍落度损失予以预估。 各区间、台班分别提取一组混凝土试样，每组共包括3 块混凝土体样块。

施工人员要将钢筋笼制作偏差控制在合理范围内，具体偏差参数如下所述:将主筋间距允许偏差控制在10 mm 左右，将箍筋间距偏差控制在20 mm左右，将钢筋笼直径偏差控制在10 mm 左右，将钢筋笼长度允许偏差控制在100 mm 左右。

施工人员需严格控制桩基设计深度，参照桩基设计深度对钻机钻孔深度加以控制。 同时，确保钻机电流至少达到120 A。

施工人员应严格控制钻杆垂直度。 如果采用钻机塔架双面吊线技术， 单面吊线长度至少达到10 m，且将桩径允许偏差控制在合理范围内。

5.2 质量保障措施

在施工现场， 成立独立且完整的质量管理小组，创建完善的质量保障体系，制订合理的质量管理措施，对整个质检流程展开系统性、规范性与精密性管理。 在施工现场浇筑混凝土，注重桩体混凝土的密实性以及桩截面尺寸。 边浇筑边匀速提升钻头， 以此加强浇筑进度与钻头提升速度的协调性，防止发生缩径、断桩等问题。

为增大桩孔的垂直度，必须采用如下几方面措施：全面检查桩架上部结构的稳固性，以及桩座底部的水平度； 钻杆中心与桩中心保持同一轴线；使用检孔器检查钻孔的垂直度。 需要格外强调的是，在检查过程中一旦发现孔位存在偏差，必须及时纠偏，直至达到标准要求。

严格控制混凝土质量，开展混凝土试验，确保混凝土的流动性与和易性达到标准要求。 在混凝土运输过程中，不可避免地会出现离析分层现象。 对于离析分层严重的混凝土，应坚决退回。 将混凝土拌制与泵送的间隔时间控制在30 min 以内。

加大施工流程控制力度，坚持贯彻落实交接检查制度。 加强施工人员的岗前培训，让施工人员全面掌握核心技术，严格遵照标准规范展开操作。 施工现场的技术负责人需跟班作业， 加强技术指导，并对关键工序展开技术交底与旁站监督。

在施工过程中要灵活调整桩机平整度，严格控制导向架垂直度，将垂直度允许偏差控制在合理范围内。

由于其他不可抗力因素会导致混凝土灌注无法保持连续性，所以需要结合施工现场地质概况，避开饱和砂性土及粉土层，尽可能确保灌注的连续性。

成桩过程中，抽取试块作为样本，每一区间、每一台班选择一组试块，每一组包含3 块样本试块。以28 d 为一个养护周期，并对立方体抗压强度进行检测。

6 结语

希望通过文章论述，专业人员可对螺杆桩施工技术及控制要点有进一步的了解和掌握，并在日后建筑工程作业中， 加大螺杆桩施工技术的应用，注重工序操作的规范性， 以此提高桩基础的施工质量，保障建筑结构的稳固性和安全性，推动建筑行业的良好发展。