淺談螺桿樁施工技術(shù)及質(zhì)量控制

張小強

中國水利水電第十一工程局有限公司（450000）

螺桿樁施工技術(shù)對于樁基礎(chǔ)施工的穩(wěn)定性和牢固性有著重要意義，該技術(shù)是混凝土灌注樁技術(shù)的升級和優(yōu)化，具有較為明顯的優(yōu)勢，能夠解決以往施工中存在的較多問題，且不會對施工現(xiàn)場及周邊環(huán)境帶來任何威脅和影響，有效改進(jìn)了建筑樁基礎(chǔ)施工質(zhì)量，增強了建筑整體效果。

1 螺桿樁技術(shù)原理

螺桿樁具備預(yù)制混凝土纖維螺紋柱的高強度優(yōu)點。從外觀上看，螺桿樁上端呈圓柱形，下端呈螺旋狀，是一類外觀形態(tài)較為特殊的組合樁體。 在施工中采用螺桿樁技術(shù)，可以在上部松軟土體中形成圓柱形樁體，同時，下部深入到堅硬巖石層形成高強度、高穩(wěn)定性的螺旋狀樁體。

螺桿樁承受的承載力包括上部圓柱狀的側(cè)面摩擦力、中間螺桿段的承載力以及下部螺紋段的抗剪力。下部螺紋段所能承受的抗剪切力限值決定了整個樁體的剛度變化限值，在施工過程中，不僅要使樁體深入到持力層，還要對下部土體實施夯實加固處理，以此增大單樁的承載力，進(jìn)一步增強整個樁體的安全穩(wěn)固性。

2 項目簡介

以某地區(qū)的新建審判法庭及業(yè)務(wù)用房項目為例，該建筑所在區(qū)域北面為住宅區(qū)，東面為空地、南面和西面均為城市主要干道，地理位置優(yōu)越，交通便利。該建筑共8 層，以框架剪力墻結(jié)構(gòu)為主，高約41.5 m，地下一層為車庫，由混凝土框架結(jié)構(gòu)構(gòu)成。在基礎(chǔ)施工中， 以螺桿樁施工技術(shù)增強加固效果，螺桿樁尺寸為:樁徑700 mm、長度27 m，豎向最大承載力為6 000 kN，選用的混凝土強度等級為C40。

3 地層及巖土特征

通過現(xiàn)場勘查文件數(shù)據(jù)的分析可知，本項目所在地區(qū)的巖土結(jié)構(gòu)以填土、卵石、細(xì)砂、粉質(zhì)黏土結(jié)構(gòu)為主。 具體特征為:

1）雜填土。以黃土和粉土構(gòu)成，其中含有較多的建筑垃圾、卵礫石、混凝土等雜質(zhì)，厚度1～5.8 m。

2）卵石和粉質(zhì)黏土層。 卵石層是由中粗砂和卵礫石構(gòu)成的，整體呈現(xiàn)灰褐和灰白色。 其中，中粗砂中包含了長石、云母、石英等材料，純度較高，占比在20%～30%。 剩余部分全部是由卵礫石構(gòu)成的，其中包括石英巖、輝綠巖、安山巖等材質(zhì)，粒徑為2～150 mm，局部地區(qū)的卵礫石尺寸可達(dá)到600 mm。卵石層厚度6～18 m，且在鉆孔過程中發(fā)現(xiàn)部分卵石層存在細(xì)砂夾層，厚度為0.4～0.6 m。 粉質(zhì)黏土層整體呈現(xiàn)棕黃色，粉質(zhì)和黏質(zhì)分布不均，呈現(xiàn)前少后多現(xiàn)象。該層內(nèi)存在一些細(xì)小顆粒， 尺寸在0.1～0.2 mm，內(nèi)部含有黑色鐵錳質(zhì)、鈣質(zhì)結(jié)核、砂質(zhì)等，濕陷性較低。對該層勘察了解到，濕性在19.3%，硬度在-0.14，厚度在1.5～9 m，整體的壓縮性屬于中性等級。

3）細(xì)砂、粉質(zhì)黏土層。 在該結(jié)構(gòu)中，細(xì)砂層呈現(xiàn)灰黃色，質(zhì)地較為純粹，內(nèi)部包含巖土結(jié)構(gòu)以長石、石英、云母為主，小部分會存礫石和石英砂巖結(jié)構(gòu)，膠結(jié)性較強。 細(xì)砂層的整體密實度較高， 厚度在1.6～20.5 m。 粉質(zhì)黏土層則呈現(xiàn)棕黃色， 具有粉質(zhì)少、 黏質(zhì)高的特點。 內(nèi)部含有黑色鐵錳質(zhì)和褐黃色水銹。 結(jié)構(gòu)濕性在15.2%左右，硬度-0.3，壓縮性較低，土層厚度在1.1～5.6 m。

4）粉質(zhì)黏土、細(xì)砂層。 粉質(zhì)黏土呈現(xiàn)黃褐色，粉質(zhì)少、黏質(zhì)高，含有褐黃色水銹和黑色鐵錳質(zhì)，濕性在16.8%左右，硬度為-0.22，屬地壓縮性土層，厚度在1.5～25.9 m。其中的細(xì)砂層仍是由石英、長石和云母構(gòu)成的，密實度較高，厚度在0.9～14.3 m。

5）細(xì)砂層。 該層最大揭穿度在14.2 m，特征與粉質(zhì)黏土細(xì)砂層中的細(xì)砂層相同，結(jié)構(gòu)密實度較高。

4 螺桿樁施工技術(shù)及質(zhì)量控制要點

4.1 前期準(zhǔn)備

螺桿樁施工雖然操作較為簡單，但仍需做好前期準(zhǔn)備工作，確保材料、設(shè)備的齊全性、可靠性，以免影響后續(xù)工作的順利開展。 在前期準(zhǔn)備環(huán)節(jié)，需要關(guān)注的內(nèi)容有:

1）開展現(xiàn)場施工設(shè)備及工具設(shè)施的細(xì)致檢查，確保其外觀、性能完好，確保設(shè)備的正常運轉(zhuǎn)，減少實際作業(yè)中故障問題的產(chǎn)生。 在施工前，要對現(xiàn)場水電管線的布置情況實行細(xì)致檢查和分析，使設(shè)備進(jìn)場后就能夠正常使用，不必再次調(diào)整。 按照現(xiàn)場具體情況，規(guī)劃吊裝和運輸設(shè)備，維護(hù)現(xiàn)場的安全性。

2）做好現(xiàn)場勘查，根據(jù)現(xiàn)有數(shù)據(jù)完善施工平面圖規(guī)劃。

3）做好設(shè)計圖紙的研究分析，明確施工主旨及要點，并在分析過程中計算各項指標(biāo)參數(shù)，如坐標(biāo)、高程的準(zhǔn)確性，提高設(shè)計水平。

4）了解現(xiàn)場具體情況，對比勘察報告內(nèi)容，對存在的障礙物進(jìn)行及時清理，對鉆孔、原有管線等加以科學(xué)保護(hù)，減少施工中帶來的破壞，降低施工的復(fù)雜性。

5）材料、設(shè)備、人員的優(yōu)化配置，工作人員需綜合分析設(shè)計、工期要求，參照螺桿樁施工特點做好上述工作，并編制完善的材料計劃，科學(xué)把控材料進(jìn)場順序，保障施工現(xiàn)場整潔。

6）做好測量設(shè)備及各種記錄表格的準(zhǔn)備和檢查，開展測量設(shè)備調(diào)試工作，提高精準(zhǔn)度。

7）對于一些半成品設(shè)備，應(yīng)在現(xiàn)場專人指導(dǎo)下組裝，并設(shè)置隔離帶，禁止非工作人員進(jìn)入組裝現(xiàn)場，避免問題的產(chǎn)生。

8）建立和完善質(zhì)量管理體系，嚴(yán)格按照質(zhì)量管理要求開展作業(yè)，加強施工效果，滿足文明施工、安全施工要求。

4.2 放線定位與高程

1）確定場地平整度，在符合“三通一平”要求的基礎(chǔ)上，將現(xiàn)有的測量控制基準(zhǔn)點定義為導(dǎo)線控制基準(zhǔn)點， 根據(jù)平面布置圖構(gòu)建閉合的導(dǎo)線控網(wǎng)，將施工現(xiàn)場構(gòu)建成一個封閉式的空間。

2）在實際作業(yè)中，按照設(shè)計樁位實地放樣，經(jīng)過監(jiān)理工程師檢查合格后，方可開展下道工序施工；定位過程中，直接利用φ10 mm 鋼釬或以焊條扎入的方式進(jìn)行，拔出后要求立刻用白灰粉灌入，確保定位的清晰性；落實樁位檢驗制，按照標(biāo)號對樁位細(xì)致審核，確保無遺漏現(xiàn)象。 審核完成后，要求檢驗人員和負(fù)責(zé)人簽字確認(rèn)。

4.3 螺桿樁施工步驟及控制要點

4.3.1 施工工藝流程

施工工藝流程如圖1 所示。

圖1 施工工藝流程圖

4.3.2 洗管

由于施工任務(wù)較為繁重，所以各階段工程都是分區(qū)間、分臺班進(jìn)行施工的。 在各區(qū)間、臺班開始前和結(jié)束后，相關(guān)人員要實施洗管作業(yè)。

各區(qū)間的洗管用料主要包括水、砂漿和混凝土。各區(qū)間、臺班開始前洗管用料順序是，先將水泵送至鉆頭閥門，直至出水水質(zhì)達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求后再泵送砂漿，直至混凝土由鉆頭閥門泵出。

4.3.3 下鉆控制要點

鉆具的鉆尖要準(zhǔn)確對準(zhǔn)點位， 做好鉆桿固定，禁止出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)情況。 手動關(guān)閉鉆頭閥門開始下鉆，當(dāng)閥門進(jìn)入土體且不能打開后停止。 整個過程中，樁位偏差不允許超過20 mm。 在點位對不準(zhǔn)的情況下，不允許下鉆。 以線錘、經(jīng)緯儀等設(shè)備對鉆桿垂直度加以測量，如垂直度存在問題則立即調(diào)整，否則不允許下鉆。 下鉆速度緩慢，鉆進(jìn)時需施加扭矩和豎向壓力，讓鉆桿能夠順時針旋轉(zhuǎn)。 在鉆進(jìn)距離達(dá)到2 m 后，開展鉆桿垂直度檢查，合格后方可繼續(xù)下鉆。 以點位為圓心，構(gòu)建半徑在1.5～2 m 的圓，圓上設(shè)置4 個觀察點，分別對鉆具芯部的水平距離加以觀測，準(zhǔn)確記錄相關(guān)數(shù)據(jù)。 在鉆進(jìn)過程中，可能會因為土層性能變化出現(xiàn)前傾或后仰的情況，這要求工作人員在鉆進(jìn)作業(yè)開展前，深度考慮這一問題并制訂合理的施工方案， 從而提高鉆桿的垂直度，減少問題的產(chǎn)生。

4.3.4 提鉆和灌注要點

鉆進(jìn)距離達(dá)到設(shè)計深度要求后，停止鉆進(jìn)，以泵送的方式開展混凝土灌注，待到鉆桿芯管位置注滿混凝土后，可以反向同步技術(shù)操作提升鉆桿。 提升鉆桿時，鉆頭要保持一定旋轉(zhuǎn)，且提升速度不得過快，以免帶來反效果。 提鉆前，一方面要檢查鉆進(jìn)深度是否達(dá)到要求， 確定收樁電流是否符合要求，兩者缺一不可。 如果鉆進(jìn)深度達(dá)標(biāo)，電流不達(dá)標(biāo)，仍要開展鉆進(jìn)工作，直到電流符合要求為止。 持續(xù)鉆進(jìn)深度可控制在100 mm 左右。 提鉆和灌注要同時進(jìn)行，在提鉆過程中，泵機應(yīng)正常運轉(zhuǎn)，鉆桿與混凝土高度差不得超過1 m。 提鉆在達(dá)到螺紋端頂端位置時停止，泵送也一并停止，之后旋轉(zhuǎn)鉆桿一周，再開展泵送作業(yè)。

鉆桿的轉(zhuǎn)動方向為先逆時針，再順時針，且變截面處的標(biāo)高不得超出設(shè)計標(biāo)高位置。 在螺桿樁施工過程中，混凝土強度應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范要求，檢測合格后，應(yīng)用到實際施工中。 在澆筑前，準(zhǔn)確計算澆筑體積，避免澆筑體積過大產(chǎn)生不良影響。 混凝土灌時，一次灌注高度應(yīng)控制在1 m 以下，且剔除浮漿后的混凝土強度需滿足設(shè)計要求。 灌注完成后移動樁機，觀察鉆桿與樁中心距離，使其在2 m 范圍內(nèi)。 在鋼筋籠施工中，需要先開展樁體表面清理工作，以減少雜質(zhì)、浮漿對樁身的影響。

搬運鋼筋籠時，防止出現(xiàn)變形的情況，優(yōu)化鋼筋籠結(jié)構(gòu)質(zhì)量。 吊裝鋼筋籠時，先將套筒放在樁孔，鋼筋籠對準(zhǔn)樁位后點動吊車下方按鈕下放鋼筋籠，再采用振動器振動下籠，下籠應(yīng)慢放，不得用腳踩踏鋼筋籠，采取有效措施保證鋼筋籠的垂直度和保護(hù)層厚度，防止鋼筋籠碰撞孔壁，將鋼筋籠送至設(shè)計標(biāo)高。 樁身直徑要嚴(yán)格按照設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)要求科學(xué)把控。 在試驗作業(yè)開展前，需以人工作業(yè)或小型機械作業(yè)的方式，灑水養(yǎng)護(hù)試驗區(qū)域的清理，防止樁頂標(biāo)高不達(dá)標(biāo)、樁身斷裂、樁間土擾動等問題的產(chǎn)生，加強試驗的準(zhǔn)確性。

5 質(zhì)量控制方法

5.1 施工質(zhì)量要求

施工人員應(yīng)嚴(yán)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，就有必要根據(jù)運輸距離、運送工具和溫度條件，對混凝土坍落度損失予以預(yù)估。 各區(qū)間、臺班分別提取一組混凝土試樣，每組共包括3 塊混凝土體樣塊。

施工人員要將鋼筋籠制作偏差控制在合理范圍內(nèi)，具體偏差參數(shù)如下所述:將主筋間距允許偏差控制在10 mm 左右，將箍筋間距偏差控制在20 mm左右，將鋼筋籠直徑偏差控制在10 mm 左右，將鋼筋籠長度允許偏差控制在100 mm 左右。

施工人員需嚴(yán)格控制樁基設(shè)計深度，參照樁基設(shè)計深度對鉆機鉆孔深度加以控制。 同時，確保鉆機電流至少達(dá)到120 A。

施工人員應(yīng)嚴(yán)格控制鉆桿垂直度。 如果采用鉆機塔架雙面吊線技術(shù)， 單面吊線長度至少達(dá)到10 m，且將樁徑允許偏差控制在合理范圍內(nèi)。

5.2 質(zhì)量保障措施

在施工現(xiàn)場， 成立獨立且完整的質(zhì)量管理小組，創(chuàng)建完善的質(zhì)量保障體系，制訂合理的質(zhì)量管理措施，對整個質(zhì)檢流程展開系統(tǒng)性、規(guī)范性與精密性管理。 在施工現(xiàn)場澆筑混凝土，注重樁體混凝土的密實性以及樁截面尺寸。 邊澆筑邊勻速提升鉆頭， 以此加強澆筑進(jìn)度與鉆頭提升速度的協(xié)調(diào)性，防止發(fā)生縮徑、斷樁等問題。

為增大樁孔的垂直度，必須采用如下幾方面措施：全面檢查樁架上部結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性，以及樁座底部的水平度； 鉆桿中心與樁中心保持同一軸線；使用檢孔器檢查鉆孔的垂直度。 需要格外強調(diào)的是，在檢查過程中一旦發(fā)現(xiàn)孔位存在偏差，必須及時糾偏，直至達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。

嚴(yán)格控制混凝土質(zhì)量，開展混凝土試驗，確?；炷恋牧鲃有耘c和易性達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。 在混凝土運輸過程中，不可避免地會出現(xiàn)離析分層現(xiàn)象。 對于離析分層嚴(yán)重的混凝土，應(yīng)堅決退回。 將混凝土拌制與泵送的間隔時間控制在30 min 以內(nèi)。

加大施工流程控制力度，堅持貫徹落實交接檢查制度。 加強施工人員的崗前培訓(xùn)，讓施工人員全面掌握核心技術(shù)，嚴(yán)格遵照標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范展開操作。 施工現(xiàn)場的技術(shù)負(fù)責(zé)人需跟班作業(yè)， 加強技術(shù)指導(dǎo)，并對關(guān)鍵工序展開技術(shù)交底與旁站監(jiān)督。

在施工過程中要靈活調(diào)整樁機平整度，嚴(yán)格控制導(dǎo)向架垂直度，將垂直度允許偏差控制在合理范圍內(nèi)。

由于其他不可抗力因素會導(dǎo)致混凝土灌注無法保持連續(xù)性，所以需要結(jié)合施工現(xiàn)場地質(zhì)概況，避開飽和砂性土及粉土層，盡可能確保灌注的連續(xù)性。

成樁過程中，抽取試塊作為樣本，每一區(qū)間、每一臺班選擇一組試塊，每一組包含3 塊樣本試塊。以28 d 為一個養(yǎng)護(hù)周期，并對立方體抗壓強度進(jìn)行檢測。

6 結(jié)語

希望通過文章論述，專業(yè)人員可對螺桿樁施工技術(shù)及控制要點有進(jìn)一步的了解和掌握，并在日后建筑工程作業(yè)中， 加大螺桿樁施工技術(shù)的應(yīng)用，注重工序操作的規(guī)范性， 以此提高樁基礎(chǔ)的施工質(zhì)量，保障建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性和安全性，推動建筑行業(yè)的良好發(fā)展。