長螺旋鉆孔混凝土壓灌樁施工技術(shù)及其優(yōu)點(diǎn)

王耀東

摘 要：本文對(duì)長螺旋鉆孔砼壓灌樁施工技術(shù)及其優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了分析，并提出了相應(yīng)質(zhì)量控制措施。

關(guān)鍵詞：砼壓灌樁；后插鋼筋籠；入巖判斷

簡單地說，長螺旋鉆孔砼壓灌樁就是成孔后先灌注砼再下插鋼筋籠的一種樁基施工方法，是在傳統(tǒng)的泥漿成孔護(hù)壁鉆孔灌注樁基礎(chǔ)上發(fā)展形成的一種新型的樁基施工工藝，自本世紀(jì)初逐漸在濟(jì)南市建筑工程的樁基施工中得到了應(yīng)用。

濟(jì)南鐵路局經(jīng)緯嘉園住宅小區(qū)是濟(jì)南鐵路局重點(diǎn)工程，也是住建部經(jīng)濟(jì)適用房重點(diǎn)項(xiàng)目。其中經(jīng)緯嘉園住宅小區(qū)三區(qū)東至濟(jì)南市緯六路高架橋，西至緯九路，南鄰群盛華城小區(qū)，北近京滬鐵路線。該區(qū)有1棟20層的高層住宅和4棟33層的高層住宅組成。該工程為框剪結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)采用長螺旋鉆孔砼壓灌樁。其中15號(hào)樓地上33層，地下2層，建筑面積約26000m?，共432顆樁，樁徑600mm，樁間距2.1m?，F(xiàn)以15號(hào)樓為例對(duì)長螺旋鉆孔砼壓灌樁施工工藝以及其主要關(guān)鍵控制點(diǎn)進(jìn)行介紹。

1.施工工藝

長螺旋鉆孔砼壓灌樁主要施工流程：場(chǎng)地平整→樁位放線→鉆機(jī)就位→鉆進(jìn)成孔→原土回填剛鉆成的孔。重復(fù)上面的施工流程，直至15號(hào)樓432顆樁成孔全部完成，更換鉆頭，進(jìn)行第二次成孔：場(chǎng)地平整→樁位放線→鉆機(jī)就位→鉆進(jìn)成孔→壓罐混凝土→插入鋼筋籠→移鉆清理機(jī)具土方→樁頭防護(hù)。之所以需第二次成孔，是因?yàn)榈谝淮纬煽着c二次成孔時(shí)使用的鉆頭不同，第一次成孔使用柱齒鉆頭，是采用冷壓方法在鉆頭體上嵌裝一定數(shù)量柱齒的鉆頭，該鉆頭可適用于多種土層的鉆進(jìn)施工，鉆進(jìn)過程中可根據(jù)巖層情況及時(shí)調(diào)整鉆進(jìn)速度。第二次成孔時(shí)使用的是帶有可打開活門的壓灌鉆頭，砼可通過空心的鉆桿泵送輸入進(jìn)行澆筑。需要注意的是：鉆孔挖土之前，為了防止土、砂和水進(jìn)入空心鉆桿，應(yīng)閉合活門，待開始泵送混凝土?xí)r再將活門打開。

長螺旋鉆孔砼壓灌樁施工過程中主要關(guān)鍵控制點(diǎn)：

1.1垂直度控制：鉆機(jī)按放線預(yù)先確定樁位就位后，利用經(jīng)緯儀從兩個(gè)相互垂直的方向進(jìn)行控制，通過調(diào)整施工機(jī)械的斜撐和液壓支腿，確保鉆桿垂直度，調(diào)整到位后及時(shí)對(duì)鉆機(jī)進(jìn)行加固以保持穩(wěn)定。鉆機(jī)下鉆成孔過程中要時(shí)刻觀察鉆機(jī)上自帶的吊錘是否垂直，若出現(xiàn)鉆桿傾斜等情況，應(yīng)停止鉆孔，糾正垂直后再成孔，以保證垂直度符合要求。

1.2鉆孔（樁長）深度控制：為確保鉆孔深度，開鉆前應(yīng)在機(jī)架上設(shè)置標(biāo)尺，以便記錄和控制孔深，保證達(dá)到設(shè)計(jì)深度。經(jīng)緯嘉園15號(hào)樓432顆工程樁，設(shè)計(jì)并沒有給出每根樁的具體樁長，只是要求每根樁長不小于14m，且入強(qiáng)風(fēng)化輝長巖深度必須不小于6m，也就是說樁長必須同時(shí)滿足不小于14m和入巖深度不小于6m這兩個(gè)條件。這給施工和監(jiān)理帶來了巨大困難，樁長可以根據(jù)機(jī)架上設(shè)置的標(biāo)尺來確定，滿足這一條件相對(duì)比較簡單，但入巖深度是無法目測(cè)確定的。本人通過調(diào)查資料，反復(fù)斟酌，根據(jù)15號(hào)樓實(shí)際情況，總結(jié)出以下入巖層的判斷方法：

1.2.1根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告確定入巖界面。本工程地質(zhì)勘察報(bào)告每隔20m設(shè)以堪探點(diǎn)，并繪制出了地質(zhì)剖面圖，而設(shè)計(jì)工程樁間距為2.1m，可依據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告繪制的地質(zhì)剖面圖，從兩個(gè)不同方向采用內(nèi)插法計(jì)算每顆樁的入巖標(biāo)高，確定入巖深度，兩個(gè)結(jié)果取起始入巖標(biāo)高深者為依據(jù)。

1.2.2鉆頭進(jìn)入巖層時(shí)由于土質(zhì)變硬，鉆進(jìn)速度明顯變慢，鉆桿急劇抖動(dòng)，振動(dòng)頻率明顯增大。

1.2.3觀察鉆機(jī)電流表，當(dāng)鉆頭由土層進(jìn)入巖層時(shí)，鉆機(jī)電流會(huì)明顯增大。

1.2.4觀察鉆機(jī)鉆出的土質(zhì)是否與地質(zhì)資料的描述相符。

滿足上述4點(diǎn)，即可判定該樁已進(jìn)入設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)風(fēng)化輝長巖，從而可根據(jù)機(jī)架上設(shè)置標(biāo)尺確定該樁入巖深度。

1.3斷樁，縮徑、夾渣樁身缺陷：保持砼灌注的連續(xù)性，開始提升鉆桿時(shí)必須保證砼從鉆桿芯管排氣孔內(nèi)溢出，這表明砼已充滿鉆桿，砼泵車輸出量一定要大于樁機(jī)提拔后樁體需要的砼量，保證鉆頭在砼面埋深1m以上，嚴(yán)格控制鉆桿提速，每隔5m停止提鉆，待砼注滿鉆桿芯管，排氣孔外溢砼后繼續(xù)緩慢提鉆，必要時(shí)可采取加大砼泵量，甚至更換大功率砼泵車等措施。有時(shí)樁間距太小，斷樁，縮徑、夾渣樁身缺陷也會(huì)出現(xiàn)，則必須隔樁跳打。另外成樁后砼充盈系數(shù)必須>1.0，樁頂砼應(yīng)超灌設(shè)計(jì)標(biāo)高0.5m。

1.4后插鋼筋籠：砼灌注完成后，人工將樁頭處地面以上的土和帶浮灰的砼清除，露出樁頭輪廓線，并清至無雜物的砼面，使鋼筋籠相對(duì)樁頭輪廓線垂直、居中時(shí)開始下插鋼筋籠。鋼筋籠應(yīng)在砼初凝前插入。鋼筋籠入孔時(shí)，應(yīng)對(duì)準(zhǔn)孔位緩慢輕放，避免碰撞孔壁。鋼筋籠靠自重下插到一定位置，不能再下沉?xí)r，再開動(dòng)振動(dòng)錘，振動(dòng)錘的振動(dòng)力通過振桿作用于鋼筋籠，實(shí)現(xiàn)主筋受拉狀態(tài)下插筋，鋼筋籠到達(dá)設(shè)計(jì)標(biāo)高后將其固定。鋼筋籠下沉至設(shè)計(jì)深度后方可斷開與振動(dòng)錘的連接，緩慢連續(xù)振動(dòng)拔出振桿，以保證鋼筋籠順利插入砼。

砼保護(hù)層保證措施：從樁頭向下20cm（不含鋼筋籠圓錐形部分）處沿鋼筋籠長度方向每間隔3m在相鄰主筋之間安裝用作保護(hù)層的導(dǎo)向砼預(yù)制件，導(dǎo)向砼預(yù)制件為圓柱形，厚60 mm。本設(shè)計(jì)樁基保護(hù)層厚度為50mm，因此導(dǎo)向砼預(yù)制件直徑100mm，中間設(shè)直徑12mm的圓孔，穿入Φ10的鋼筋，并焊接在鋼筋籠主筋外側(cè)。鋼筋籠端部大于2m小于3m時(shí)再設(shè)置一排導(dǎo)向砼預(yù)制件，每橫斷面均勻設(shè)置4個(gè)，這樣就保證了壓灌樁鋼筋籠保護(hù)層厚度。

為保證鋼筋籠順利插入砼，鋼筋籠樁頭應(yīng)做成圓錐形，采用螺旋箍筋，且每間隔4米設(shè)加勁箍筋一道。鋼筋籠下放至設(shè)計(jì)標(biāo)高后在鋼筋籠樁端加焊鋼制錐筒，內(nèi)設(shè)支架，籠頂與支架用鐵絲綁牢，12小時(shí)后拆除，以防止鋼筋籠下沉。成樁后，注意保護(hù)樁頭，嚴(yán)禁碰撞碾壓，24小時(shí)內(nèi)嚴(yán)禁擾動(dòng)，避免造成斷樁或樁位偏移現(xiàn)象。

1.5其它控制措施：本設(shè)計(jì)樁基采用C30商品砼，為保證順利泵送，防止堵管，砼塌落度應(yīng)控制在180mm～220mm之間，優(yōu)化粗骨料級(jí)配，采用5mm～25mm碎石。商品砼到場(chǎng)泵送前，技術(shù)人員必須現(xiàn)場(chǎng)做塌落度檢查，砼的塌落度及和易性必須滿足要求。砼澆筑前，先泵送水泥砂漿，潤滑砼輸送系統(tǒng)，輸送砼的管路應(yīng)盡量不拐彎或拐大彎，亦能防止堵管事故的發(fā)生。

2.長螺旋鉆孔砼壓灌樁優(yōu)點(diǎn)

長螺旋鉆孔砼壓灌樁相對(duì)于一般灌注樁的施工具有較多的優(yōu)點(diǎn)，主要表現(xiàn)在：

2.1適應(yīng)范圍廣：凡是可以鉆進(jìn)的土層都可施工，能在有縮徑的軟土、流沙層、沙卵石層、有地下水等復(fù)雜地質(zhì)條件下成樁。近年來隨著鉆頭及鉆進(jìn)技術(shù)的發(fā)展，硬度較大的巖層，也能滿足入巖深度的要求。

2.2樁身質(zhì)量好：由于長螺旋鉆孔壓灌樁砼是連續(xù)壓力泵送，鋼筋籠下插的過程對(duì)砼起了良好的振搗作用，因此樁身完整性好，樁身砼與嵌固土層結(jié)合緊密，沒有斷樁、縮頸、孔底沉渣等普通泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁的質(zhì)量通病。

2.3施工噪音小、設(shè)備移動(dòng)方便，鬧市區(qū)作業(yè)對(duì)周圍人群工作及休息幾無影響。

2.4成孔后，鉆桿不上拔，孔底無虛土，砼從鉆頭底部泵出決定了樁底無沉渣，從而提高了樁底土的承載力。

2.5單樁承載力高：長螺旋鉆孔砼壓灌樁采用高壓壓入砼，對(duì)樁孔周圍的土有滲透、擠密作用，提高了樁與周圍土的側(cè)摩阻力，使樁基具有較強(qiáng)的承載力、抗拔力、抗水平力，且變形小，穩(wěn)定性好。

2.6施工過程中不需要使用水泥漿或泥漿護(hù)壁，有效降低了施工過程中對(duì)周邊環(huán)境所帶來的污染，確保了施工場(chǎng)地的干凈整潔。其綠色、低碳、環(huán)保的施工工藝也是世界建筑業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

2.7施工費(fèi)用低：長螺旋鉆孔壓灌樁施工工藝對(duì)設(shè)備要求不高，主要由長螺旋鉆機(jī)及鋼筋籠插入裝置等構(gòu)成，設(shè)備簡單、方便；又由于不需要水泥漿或是泥漿進(jìn)行護(hù)壁，極大地節(jié)約了施工材料，降低了工程成本。

2.8施工速度快。與其他施工工藝相比，施工速度顯著提高，工期大大縮短。

經(jīng)緯嘉園15號(hào)樓樁基工程竣工后，經(jīng)具有資質(zhì)的部門檢測(cè)，432顆工程樁單軸豎向抗壓承載力和樁身完整性完全滿足設(shè)計(jì)要求。這表明長螺旋鉆孔砼壓灌樁施工技術(shù)質(zhì)量可靠，優(yōu)點(diǎn)眾多，建議在我國的工程建設(shè)領(lǐng)域推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

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[2]長螺旋鉆孔壓灌混凝土后插鋼筋籠灌注樁施工技術(shù)規(guī)程[M].中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2008（08））。

（作者單位：中國鐵路濟(jì)南局集團(tuán)有限公司設(shè)計(jì)所）