复杂地层长螺旋钻孔泵送混凝土后置钢筋笼灌注桩施工

王鑫磊 中冀建勘集团有限公司

1 前言

长螺旋钻孔泵送混凝土后置钢筋笼灌注桩的施工程序是首先浇混凝土，然后安装钢筋笼，这种操作不仅在很大程度降低了施工企业的成本，而且对于整个工程的施工效率也有一定的提升。然而，在实际的施工过程中，该技术的应用会受到施工场地的地质条件、施工工艺以及施工设备等因素的影响，为了保障施工的进度和质量，必须明确处理施工过程，对施工的各个环节加强监督。因此，以阿尔山路为例，探究复杂地层长螺旋钻孔泵送混凝土后置钢筋笼灌注桩施工具有重要的现实意义。

2 阿尔山路站工程介绍

2.1 工程概况

阿尔山路站即原来的茂盛营站，其所在的位置为规划阿尔山路与规划金桥南路的T型交叉路口，主要是金桥南路呈东西向布置。规划阿尔山路和规划金桥南路的红线宽分别为60m、24m，该站为地下两层的11m岛式站台车站，左右线之间的距离和车站的总体长度分别为14m、379.9m。标准段的主体结构为单柱双跨双层框架结构，其具体宽度为19.7m，车站中心里程处的顶板覆土和标准段坑深分别大约为3.25m、17m。阿尔山路站的主体施工时采用的是明挖顺作法，结构的外设置全部采用防水层外包，该站总共设置了2组风亭以及4个出入口。阿尔山路站的附属结构均是地下单层箱型框架结构型式，在实际施工时运用的都是明挖法，在基坑的周围布置Φ 850mm@600mm的三重管旋喷止水帷幕，负责坑内的降水，同时围护结构运用的是Φ600mm灌注桩与钢支撑支护相结合的体系[1]。

依据阿尔山车站开挖的实际情况可以看出，该区域的地质情况比较复杂，地下水位比较高，该工程的项目部对附属结构的维护结构进行施工时选择运用长螺旋钻孔泵送混凝土后置钢筋笼灌注桩，这不仅在很大程度上加快了施工的进度，而且在施工对环境产生的影响方面也有一定的降低。

2.2 工程地质与水文地质

阿尔山路站附属结构的基底位于2-2-1粉质黏土层、2-9-1圆砂层上；1号出入口主体结构的基坑位于2-2-1粉质黏土层、2-8-1砂砾层上；2号风道主体结构的基底位于2-9-1圆砾层上；3号出入口主体结构的基坑位于2-2-1粉质黏土、2-4-1粉砾层层上；4号出人口主体结构的基坑位于2-2-1粉质黏土层、2-9-1圆砾层上[2]。附属结构主要穿越4-2粉质黏土、2-9-1圆砾层、2-8-2砾砂、2-5-2细砂、2-2-2粉质黏土、2-2-1粉质黏土以及1-2素填土，其具体的特征分别如下：4-2粉质黏土，呈灰黑色，可塑，主要以黏粒为主，黏性较好，结构紧密，土质均匀，用手可将其搓成细条，该黏土的局部夹有黏土薄层和粉土；2-9-1圆砾，呈黄褐色，饱和，中密，磨圆度一般，主要由花岗岩和砂岩组成；2-8-2砾砂，呈黄褐色，潮湿一饱和，密实，主要由长石和石英组成，含有微量黏性土且局部夹有小砾石，砂质不纯；2-5-2细砂，呈黄褐色，饱和，密实，主要由长石和石英组成，局部夹有薄层粉砂和少量砾石，砂质不纯；2-2-2粉质黏土，主要呈褐黄色，局部有灰褐色，可塑，主要由黏粒构成，局部夹有粉砂薄层和粉土，土壤性质不统一；2-2-1粉质黏土，主要呈褐黄色，局部有灰褐色，可塑，主要由黏粒构成，局部夹有粉砂薄层和粉土，土壤性质不统一；1-2素填土，稍湿，稍密，主要的构成要素是粉土，局部夹有砾石砂类土。

阿尔山路站场地的地下水是第四系潜水类型，含水层的厚度在25m～30m之间，场地地下水位的高度和地下水埋的深度的范围分别为：1043.30m～1043.50m、5.30m～6.20m，属于潜水类型，其中地下水位的年变化幅度为1.5m～3.0m，由于地下水的年变化幅度比较大，在实际施工之前还需要对地下水位进行重新测量，抗浮设计水位在1046.5m左右。

3 复杂地层长螺旋钻孔泵送混凝土后置钢筋笼灌注桩的施工

3.1 选择材料

对于每一个施工工程而言，选择施工材料是最基本的工作，在正式施工之前，施工单位应该保证用于施工的各项材料都符合施工要求，并依据相关的规定做好检查工作。

首先，施工单位应该选择容易搅拌、易性好、灌水性好的混凝土，并确保混凝土的选取长度与实际的施工要求相契合，混凝土的初凝时间在六小时以上为宜[3]。

其次，施工单位在选择砂石时应该充分考虑相关规定中砂质量的检验方法和标准，选择清洁度高且具备适用性的中砂。

再次，在选择外加剂时，应该依据混凝土的配合比例确定外加剂的掺杂量和种类，同时应该尽可能选择液体速凝剂作为外加剂，这能够有效降低企业的施工成本，提高工程的施工速度。

最后，在选用钢筋材料时，施工单位应该仔细检查材料的品种、规格和性能，确保材料的这些因素符合相关的施工标准。

3.2 选择设备

在选择施工设备时，施工单位应该依据长螺旋钻孔泵送混凝土后置钢筋笼灌注桩后施工工艺的基本过程，进一步明确具体施工过程中需要的施工设备，其中具体的施工设备主要有加工设备、灌浆设备以及成孔设备等。对于成孔设备而言，在施工时主要使用的是长螺旋钻孔泵，必须确保长螺旋钻孔泵的动力性能与场地的地址成孔径以及成孔深度以及成孔径相契合。同时，应该选用混凝土输送泵开展灌浆工作，所选择的用于连接输送泵的钢管一般为内径不小于150mm的高强柔性管[4]。

长螺旋钻孔泵具有地层适应性较好、成孔速度快以及成孔垂直度较好等优势，能够有效防止发生塌孔现象，并且不需要泥浆护壁，可以降低环境污染。经过对比分析，选用长螺旋钻孔泵送混凝土后置钢筋笼对附属结构的围护结构进行施工为最佳方案。

3.3 施工流程

采用长螺旋钻孔泵送混凝土后置钢筋笼施工，主要在长螺旋钻机钻孔的设计深度的基础上进行，吊起钻头并同步借助混凝土泵经过钻杆中心通道。在一定压力作用下，在桩孔中压入混凝土，并根据灌注速度将钻杆反转提升，当混凝土灌注至地面以后，然后用专用振动设备或钢筋笼自身的重量将钢筋笼插入混凝土中，使其达到设计标高的位置，从而成为钢筋混凝罐土桩[5]。以下就其关键的施工流程进行简要介绍。

图1

①场地平整与测量放线：将场地平整到与统一标高相吻合，并以图纸坐标依据将桩的中心坐标放出来[6]。

②钻头选择：依据不同的地层情况选择不同型号和种类的钻头，当地层的卵石较多时需要选择锰钢合金钻头，如果卵石强度高、粒径大，可以将其直接破碎成孔，这样能够钻出现头挤偏的现象。

③钻进成孔：在开始钻孔之前，应该将钻头阀门关闭，将钻杆向下移动使其触及地面时开始启动马达钻进，钻进速度的速度坚持先慢后快的原则，地表以下3m内的钻进速度应该小于1m/min，当钻进至地表以下3m以外时再将钻进速度提升到2m/min，并维持这一速度直到钻进施工全部完成[7]。在成孔时，如果出现钻杆男钻或者摇晃的情况，则应该放慢进尺，以防止桩孔出现位移或者偏斜等问题，甚至损坏钻具和钻杆。

④灌注混凝土及拔钻：当成孔至设计标高以后，应该停止钻进，开始细石混凝土的泵送工作，从理论上而言，混凝土泵的出口压力应该为13MPa，输送量应该为80m3/h。当混合料充满整个钻杆心以后进行拔管操作。一般情况下，成桩的提拔速度应该控制在90cm/min～110cm/min之间，实际的提钻速度需要通过对比实际浇筑的混凝土量和钻杆提升长度的设计混凝土量加以确定，防止因为混凝土的浇筑量不足而出现塌孔现象。同时，在施工过程中每根桩的浇筑量不能比设计灌注量少，桩顶标高应该比设计标高出50cm左右[8]。

⑤钻机移位：当完成上一根桩的施工以后，将钻机移位对下一根桩进行施工，通常运用的是跳桩施工。此外，还需要结合混凝土的浇筑时限和施工现场的实际环境在具体施工时对钻孔桩的作业流程加以肯定。

4 结束语

综上所述，伴随着施工方法、设计理论的成熟以及工程机械、建筑材料、工程机械的发展，长螺旋钻孔泵送混凝土后置钢筋笼灌注桩施工技术的应用也越来越普遍，它不仅能够节约施工造价和工期，有效降低施工成本，而且能够节约水资源、减少水污染、降低对周边居民生活的影响。