小直径灌注桩长螺旋施工的常见质量问题及防范措施

作者简介：文良（1985—），男，工程师，本科，主要从事房建、城市轨道交通、市政工程现场施工技术管理工作。

摘要：小直径钻孔灌注桩借助机械施工，是一种依靠机械自动化的桩施工工艺。该工艺中钻机可以在钻孔的同时完成压灌混凝土的工作，突破了施工平台的局限，防止多设备交叉作业产生问题。本文结合广州市轨道交通二十一号线镇龙车辆段工程，首先阐述了钻进成孔、混凝土浇筑和钢筋笼下放的原理，然后总结了小直径灌注桩长螺旋施工中常见的质量问题及防范措施，如钢筋笼安装、导管堵塞等方面，以保证工程的整体质量。

关键词：小直径灌注桩  质量防范  钢筋笼安装  导管堵塞

Abstract： Small diameter bored pile with mechanical construction is a kind of pile construction technology relying on mechanical automation. In this process， the drilling rig can complete the work of pressing and pouring concrete at the same time， breaking through the limitation of the construction platform and preventing the problems caused by the cross operation of multiple equipment. Combining with dragon town of guangzhou track traffic 20 # 1 car depot project， first elaborated the drilling hole， concrete pouring and reinforced LongXia principle， and then summarizes the small diameter filling pile common quality problems in the long spiral construction and protection measures， such as loose-placement of reinforcing cage， installation and catheter jam， etc.， to ensure the overall quality of the project.

KeyWords： Small diameter cast-in-place pile; Quality prevention; Reinforcement cage installation; Catheter jam

現阶段的灌注桩施工以冲击、旋挖为主，此类施工方法的成孔方式为泥浆护壁成孔，施工时会产生大量泥浆，施工现场难以控制，需要一定的施工成本才能保证施工顺利进行，且文明施工难度较高。而采用长螺旋钻机施工的灌注桩成孔方式为干作业成孔，施工时没有泥浆产生，且成桩效率高，长螺旋灌注桩具有环保、高效、可靠、节能等特点，适应砂土、黏土、强风化地层。

1 工程概况

广州市轨道交通二十一号线镇龙车辆段为带上盖物业开发的车辆段，地层主要为粉质黏土、沙质黏性土、全风化花岗岩及强风化花岗岩，遇水软化、崩解。道床基础设计为φ600mm摩擦桩，共计3018根（平均桩长15.9m），持力层为强风化花岗岩，入岩深度为3m。通过对小直径摩擦灌注桩施工技术进行研究，解决了小直径摩擦桩施工效率低、质量控制难、安全文明施工控制难等问题，经过总结和提炼形成了一套小直径摩擦灌注桩施工工法。

2 小直径灌注桩长螺旋施工工法原理

2.1 钻进成孔原理

长螺旋钻机钻进是靠电机带动钻杆及钻头旋转，再通过控制动力头在滑道上下滑动钻进岩层。此种钻进方式主要是靠动力头上的压力、钻杆及钻杆旋转的回旋力获得钻进动力。这种动力下的钻进力度较小，无法穿透岩体强度过高的中风化岩及微风化岩。如果涉及老黏土、厚层砂土、碎石土及塑性指数超过25的黏土，则需要开展试钻。

此种方式成孔属于干作业成孔，钻头钻进土层后，破坏钻头周围土体，再利用钻杆带动螺旋叶片将多余土“运输”出地面。钻孔至设计桩底标高后，长螺旋钻机钻杆继续旋转一段时间，至基本无多余土方被带至地表以上后停止旋转，清除钻杆附近土方，至此完成成孔作业。长螺旋成孔如图1所示。

2.2 混凝土浇筑原理

长螺旋钻机钻头可以打开，钻杆为中空。在钻进过程中钻头是封闭的，可以防止钻进过程中土进入钻杆内;钻进至设计标高后，提升钻杆过程中将钻头打开，混凝土经钻杆注入桩孔内。钻杆上方和地泵软管连接，混凝土由地泵压入钻杆内，最终压入桩孔内。

2.3 钢筋笼下放原理

长螺旋钻机施工灌注桩的钢筋笼在混凝土灌注完成后进行插打，且在混凝土灌注完成后立即进行，否则混凝土初凝后，钢筋笼无法再按照设计要求插入混凝土内，会造成废桩。

钢筋笼加工时将底部纵筋弯曲绑扎固定成“V”字型，加工完成后再运输至施工现场，先用封口钢管放置在钢筋笼底部“V”型绑扎点处，利用吊车吊放钢筋笼，钢筋笼及钢管自重会使钢筋笼自主插入混凝土一定深度[1-2]。当钢筋笼无法自主下沉时，启动振动锤振捣钢管带动钢筋笼下沉到设计标高，钢筋笼插达到设计标高后拔出钢管，拔出钢管过程中振动锤不停。钢筋笼吊放如图2所示。

3 小直径灌注桩长螺旋施工关键工序

3.1 成孔

钻机就位后要使钻机底座稳定，可用铅锤测量钻机桅杆垂直度，钻头中心跟桩位偏差控制在20mm以内。只有质检员检验合格才能正式开展施工。当钻头与地面相接触，则关掉钻头的下襟翼，钻进速度需掌控在1～1.50m/min之间。在钻进时应加强对钻机稳定性和垂直度的检查工作。

3.2 泵送混凝土成桩

结合现场实际情况科学设置地泵位置，尽量减小弯头，保证混凝土运输顺畅。施工时，必须检查混凝土的坍落度，如长螺旋钻孔灌注桩所用混凝土应管控在180～220mm。确保泵送混凝土连续进行。为避免吸入空气导致堵管，应保证地泵料斗内混凝土高度不小于40cm。施工过程中根据泵送混凝土的速度，边给料边起钻，浇筑起钻速度为2.5m/min。应保证泵送混凝土量稍微超过提钻形成的钻孔体积，混凝土浇筑必须一次浇筑到表面，严禁在浇筑前提钻。

3.3钢筋笼安放施工

为降低钢筋笼放置难度，长螺丝钻打洞，混凝土浇筑到地面后做好土方清理工作，混凝土浇筑后3min内则要进行钢筋笼放置作业。由于钢筋笼较长，所以需要开展双向垂直度观测，放置钢筋笼时，与双向线应以垂直角度布置。如果垂直度偏差超过允许范围，应告知操作者停机并采取措施纠偏。作业人员要将钢筋笼扶正，与已浇筑的桩位对齐。在放置时，通过自重压入钢筋笼，在钢筋笼自重压不到人的情况下，启动振动锤压入。

4施工中的一些质量问题及防范办法

4.1钢筋笼安装问题

安装钢筋笼时经常发生会如下现象：（1）钢筋笼位置偏移，导致主筋保护层过薄;（2）钢筋笼硬度不够，在安装时发生变形;（3）钢筋笼下沉;（4）钢筋笼难以沉入，造成桩头钢筋锚固不足，具体解决办法如下。

首先，为保证钢筋笼顺利进入孔位，制作过程中必须按照设计图纸进行，焊接好向导钢筋。若设计图纸无要求，应当按照每3m一组设，每组6个环向均匀布设。另外，放置钢筋笼时应确保与孔位中心对齐，慢速下放。其次，为避免钢筋笼变形，必须慢速吊起、慢速落下，严禁强制下放[3-4]。若钢筋笼较长或重量不够不能自主沉入，要结合实际选择振动锤辅助下沉。在下钢筋笼之前，应当设置吊筋，当钢筋到达指定高度时停止下沉，并将其固定，混凝土未完全凝固之前不能使其与吊筋分离，钢筋笼难以沉入时严禁使用切断钢筋的方式辅助，必须拔出钢筋笼，分析下沉失败的原因后再次插筋。通常情况下，无法下沉的时候应改变混凝土料的配比，把控好粒径、碎石级配等条件，有效防止混凝土离析，确保碎石可以均匀分布在水泥浆液中，且具备优良的流动性，且在下笼时要把控好垂直度[5]。

4.2 导管堵塞

施工时出现混凝土进料不顺、导管堵塞的现象，通常原因是混凝土配比不对，坍塌度存在缺陷或者设备操作不正確。一般存在两种情况，可能是输送导管堵塞或者钻杆堵塞。由于钻杆同时也是混凝土输送管，为避免钻渣进入钻杆之中，钻头的钻门设计为单向钻门，在输送混凝土时，钻门会随着泵压的增大而正常开启，发生异常情况不开启时有可能会出现堵管，具体解决办法如下。

首先，从根源上解决问题，也就是控制混凝土原材料的状态，找到合适的混凝土原料配比，合理使用水泥，提升混凝土的保水性和坚硬度，进而减小泵送的阻力，在骨料选择时注意级配的合理性，含泥量需满足规范要求;要按照混凝土的强度选择混凝土表面增强剂，确保混凝土强度合格，并尽可能提升其流动性;依照现场实际情况在设计坍落度参数内调整泵送坍落度，切勿照搬硬套、使用直接加水的办法影响塌落度[6]。其次，可以从设备使用上避免风险的发生，钻孔开始前，相关工作人员先对钻门进行检查，可以采取泵送砂浆的办法试验钻门关闭时的灵活度，在遇到黏性土层时，可一边泵送混凝土，一边上下小幅度移动钻杆，目的是使在钻门处的泥土脱落，减轻钻门处压力，确保混凝土顺利泵出。

4.3 桩身偏斜

一般来说，桩偏斜有以下3种可能的原因：一是打桩机到位时自身调整不准确，导致钻杆倾斜，打桩位置偏差;二是地基承载力不能够支撑机械重量，发生沉降，造成钻机倾斜，造成桩身偏斜;三是地层内地质不均，使钻进过程中受力不均引起钻头偏斜，具体解决办法如下。

施工之前需清理地面障碍物，平整场地，检查地基承载力，可采取加大基础底面积、加固地基或减少荷载的措施防止施工沉降。发生沉降及时停钻，立即纠正偏差;严格控制放样精度，防止桩基跑偏。钻孔前检查，确保钻杆垂直;结合地质预报和试桩情况研究钻孔方案，确定钻孔参数。在此过程中，根据钻杆的振动和结渣情况判断地质情况，及时调整钻进速度等参数，避免钻杆用力过大变形，造成钻进偏斜。

4.4 桩身质量问题

成桩时，因为钻杆提升速度过快，混凝土泵送量不足，造成周围土体在压力作用下向内挤压，造成桩身收缩。严重时容易造成孔洞塌陷，进而导致断桩问题。在地质条件差、有沙子存在或者钢笼降下时有土从孔中掉下来的情况下，桩也容易发生断裂，具体解决办法如下。

根据试验桩总结出的成桩参数，控制钻杆的提升速度。并增加混凝土的泵送量，保证钻杆内混凝土的料高，使孔壁的混凝土压力和土压力平衡，防止缩径。在浇筑时控制钻杆埋深超过1m，防止钻杆拔出混凝土表面造成断桩。科学安排桩序，当桩基间距小于桩径为5倍时，应跳桩施工，防止施工时相邻桩发生振动和受压，造成串桩、断桩、减径等问题。拆除钢笼前，应及时清理开口附近的土壤，避免将土壤带入笼内。混凝土用量应保证填充系数大于1.1。

5 结语

尽管现如今小直径灌注桩长螺旋施工工艺应用范围广泛，但仍须严格按照标准和设计要求施工，尤其要在施工开始前认真研究工程地质资料、设计资料及有关机械设备的性能，制订针对性施工方案，做好风险防控工作，落实各项质量控制措施，确保工程质量。

参考文献

[1]陈国帅.公路桥梁钻孔灌注桩施工质量控制要点[J].四川建材，2021，47（9）：153-154.

[2]袁锋.公路工程钻孔灌注桩施工技术及质量控制分析[J].设备管理与维修，2021（16）：174-175.

[3]张跃平，杨楠，张乃源.公路桥梁钻孔灌注桩施工质量控制研究[J].水利技术监督，2021（7）：7-10，156.

[4]邓渊，薛炎彬，羊樟发，等.长螺旋钻孔灌注桩在水利工程中的应用[J].施工技术，2021，50（2）：46-49.

[5]陈明.旋挖钻孔灌注桩施工质量问题及防控措施[J].建筑技术开发，2021，48（3）：133-135.

[6]谢丹.铁路桥梁钻孔灌注桩施工质量控制策略[J].工程建设与设计，2021（23）：215-217.