长螺旋钻孔压灌桩施工技术在成桩工艺选择上的应用研究

长螺旋钻孔压灌桩施工技术在成桩工艺选择上的应用研究

蒋峰

中国核工业华兴建设有限公司华北分公司  天津  3000000

【摘要】本文主要介绍长螺旋钻孔压灌桩施工技术，解析长螺旋钻孔压灌桩施工技术原理，施工重难点，将长螺旋钻孔压灌桩和泥浆护壁钻孔灌注桩作出对比，总结出长螺旋钻孔压灌桩在桩型选择中的突出优势，为后续项目长螺旋钻孔压灌桩施工工艺的选择上，提供良好借鉴经验。

【关键词】长螺旋钻孔压灌桩和泥浆护壁钻孔灌注桩对比、嵌岩桩、成桩工艺选择

1、工程概况

黄岛家属区项目,由11栋公寓组成，总建筑面积为56558.46m²。基础形式为筏板基础和桩承台独立基础，桩基础设计采用泥浆护壁钻孔灌注桩，共602根桩，桩身直径500mm,预估桩长8-10m左右，设计要求嵌岩深度≥500mm,桩端持力层为第17层中等风化岩。项目结合地区桩基施工经验和现场实际情况，发现桩径500mm的桩在桩型和成桩工艺的选择上，长螺旋钻孔压灌桩的施工技术更优于泥浆护壁钻孔灌注桩，且可以满足桩端进入岩石和风化岩石的持力层要求。

2、成桩工艺的选择

根据《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008，P120页，附录A选项，泥浆护壁钻孔灌注桩更适用于600mm以上桩径，而500mm的桩径只有一种潜水钻成孔灌注桩适用，但其不适合桩端进入风化岩的要求。对于设计要求桩端嵌岩深度≥500mm的要求，采用泥浆护壁钻孔灌注桩无法满足。

图纸设计钢筋笼纵向主筋直径为14mm，内部环向加劲箍筋直径12mm，外部螺旋箍筋直径8mm，钢筋保护层厚度为70mm。桩身完整性检测采用低应变法与声波透射法综合检测,其中声波透射法检测需在桩身内部预埋2根声测管（声测管直径50mm）。经过计算，钢筋笼内净空为500-70*2-（8+12+14）*2-50*2=192mm。目前混凝土浇筑导管最小管径外径230mm，相邻两节导管连接处管箍外扩2030mm，含声测管的桩施工，导管无法伸入孔底进行混凝土浇筑。不含声测管的桩钢筋笼内净空为292mm，但是泥浆护壁钻孔灌注桩混凝土浇筑需配合振捣棒进行，振捣棒最小直径60mm随钢筋笼下放，净空为232mm，混凝土导管可以塞进钢筋笼内，但与钢筋笼紧密贴合没有间隙，随着导管混凝土泵送振动，极易造成水下钢筋笼偏位，存在巨大质量隐患。

根据市场调研，目前市场上无通用的500mm的泥浆护壁钻头和护筒，需要定制钻头和护筒，定制时间较长，工期无法保证，且需要增加桩径和造价，而长螺旋钻孔压灌施工速度快，效率高，造价低，能大大缩短工期，且能满足嵌岩深度的要求，经设计同意，项目采用长螺旋钻孔压灌桩施工技术代替泥浆护壁钻孔灌注桩施工。

3、地质条件

根据地表调查和钻探揭露，拟建场地地层在22.00m勘探深度范围内，主要为素填土、第四系冲洪积的粉质黏土、粗砾砂，下伏燕山晚期花岗岩及煌斑岩岩脉。

4、长螺旋钻孔压灌桩的主要特点

4.1、长螺旋钻孔压灌桩适用范围

长螺旋钻孔压灌桩，适用于300-800mm的桩径，地下水位以上的一般性黏性土、粉土、素填土、季节性膨胀土、风化岩石，对噪声或泥浆要求严格的场地。

4.2长螺旋钻孔压灌桩施工原理 

长螺旋钻孔压灌桩是利用钻机钻孔，利用混凝土高压泵，边压混凝土，边提升螺旋钻从而形成素混凝土桩，然后采用穿插导向管的混凝土振动器，立即将钢筋笼压入桩底一次成桩的施工工艺。长螺旋钻杆一边钻孔，土随着螺旋的叶片纹路自动被带出，钻杆在孔内起到支撑孔壁的作用。而钻头一直钻到设计要求的深度，然后灌注超流态混凝土。混凝土通过螺旋钻内部的管，一边灌注混凝土，一边提钻，灌注后的混凝土在孔内形成素混凝土桩，用于支撑孔壁，这是长螺旋钻孔压灌桩不塌孔的关键。

5.施工技术重难点

（1）长螺旋钻孔压灌桩由于施工工艺不需要插入护筒，钢筋笼在下插混凝土过程中的偏位和桩身保护层是长螺旋钻孔压灌桩质量的一大难题。为防止钢筋笼下插过程中发生钢筋偏位，应提前在钢筋笼外增加钢筋笼定位钢片，保证桩身钢筋笼保护层厚度可控。且桩机安放应平整，不倾斜，在开孔过程中，对好中线及垂直度，并用钻机上悬挂的垂直标杆检查螺旋钻杆,校正位置,使钻杆垂直对准桩位中心,以保证桩身垂直度偏差。

（2）设计要求桩端嵌岩深度≥500mm,而现场实际嵌岩深度的监控和确认是一大难题。桩端进入持力层一般指端承型与摩擦型的灌注桩而言。为了充分发挥其承载力，必须确保其桩底端进入持力层。嵌岩的深度与工程要求和施工地质条件的变化有关，现场根据试桩和以往的打桩施工经验判断嵌岩深度，并及时做好相应记录。一方面，当桩基钻头钻速不断递减，钻动缓慢，且不断的向孔外冒出粉尘，说明钻头已进入中风化岩层；另一方面，当钻机钻头钻进风化岩时，钻头将岩石破碎，一部分岩石碎屑会随着钻杆带出钻孔，通过观察和触摸带出钻杆的土质，可以判断钻机钻孔入岩，且当钻进岩石层时，钻机会产生强烈的跳动和抖动响声。

（3）根据岩土勘探报告，拟建场地勘探深度范围内揭露的风化岩为全～中等风化花岗岩、煌斑岩岩脉，风化带多沿节理发育，并受区域构造和地形地貌的影响桩端持力层为第17层中等风化花岗岩，桩端嵌岩深度

≥500mm。本工程9#楼、5#楼设计预估桩长≥6m，但现场实际钻孔至3.2-3.5m，且已达到嵌岩层500mm，无法达到设计预估桩长，项目及时通知监理单位现场确认，后连续试钻3个桩位孔，均无法达到设计要求桩长,经查地勘报告，场地地勘孔ZK76、ZK77、ZK78楼座基础底分别向下1.92m、3.82m、3.24m,即为16层花岗岩，无法继续钻进。勘察单位对地基二次探孔，查明不良地质作用类型，成因，分布范围，发展趋势和危害程度，提出整治方案的建议。

6、施工质量控制标准

（1）打桩过程中应“间隔跳打”施工，在混凝土灌注完成24h后方可进行相邻桩的成孔施工。

（2）钢筋笼主筋保护层50mm，主筋接长应采用焊接，但同一截面接头面积不应大于50%。

（3）基础桩施工完成后，待混凝土达到其设计强度75%以上后,方可进行土方开挖。

（4）钢筋笼的制作和检查，是长螺旋钻孔压灌注桩检查的必要项目。在制作钢筋笼之前，应对班组进行交底，告知班组钢筋笼质量控制要点。现场制作的钢筋笼应分类堆放，设立待检区、合格区、不合格区三个区域，对制作加工的钢筋笼进行分批验收，检查项目有钢筋笼主筋规格、型号、数量，箍筋加密区、非加密区间距、焊缝的长度、焊缝的质量、钢筋笼保护层和桩身长度等内容。钢筋笼经检查合格后，放入合格区，对不合格区域的钢筋笼进行返工处理。

7、效益分析

7.1质量效益

桩身质量好，孔壁不易塌孔，长螺旋钻孔压灌桩砼是连续压力泵送，混凝土振动器导管下压钢筋笼过程，对混凝土起到振捣密实的作用。钻机上悬挂的垂直标杆，用于检查钻孔的垂直度，保证了桩身垂直度在合理范围。

7.2进度效益

施工速度快，成桩功效高，整个成桩过程由一桩机完成，可大大节约工期。

7.3经济效益

长螺旋钻孔压灌桩施工，不需要制造大量的泥浆，节省了泥浆制造和处理的费用，减少了对环境的污染，经济效益对比如下表1所示。

表1:长螺旋钻孔压灌桩和泥浆护壁成孔灌注桩经济效益对比

8、结语

本工程根据地质条件、荷载性质、桩的使用功能、穿越土层、桩端持力层、及施工经验等情况，采用了长螺旋钻孔压灌桩代替泥浆护壁钻孔灌注桩施工技术施工。通过长螺旋钻孔压灌桩施工技术在成桩工艺选择上的应用研究，长螺旋钻孔压灌桩在施工效率、质量控制和造价方面，有着明显的优势，相信长螺旋钻孔压灌桩会在更多的建筑地基领域中开辟新的天地。同时，在施工中，应注重桩身嵌岩深度的确认、压灌桩下钢筋笼垂直度的控制，是长螺旋钻孔压灌桩成型质量较好的有效保证。

参考文献：

[1]GB50007-2011.建筑地基基础设计规范[S].

[2]GB50202-2018.建筑地基基础工程施工质量验收规范[S].

[3]GB50204-2011.混凝土结构工程施工质量验收规范[S].

[4]JGJ94-2008.建筑桩基技术规范[S].

[5]JGJ106-2014.建筑桩基检测技术规范[S].