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【摘 要】本工程应用长螺旋钻孔管内泵压混凝土——后植钢筋笼成桩技术低嗓音、低振动、适应性强，不受地下水水位的限制；不容易产生断桩、缩径、塌孔等质量问题的技术优势，有效的解决了在流塑、软塑夹杂泥碳土等软弱地层中成桩困难且质量难以保证的技术难题，从而使有效桩长和单桩承载力满足设计要求。
【关键词】软弱土层；长螺旋泵压混凝土灌注；确保成桩质量
1. 工程概况
（1）某单位新建办公楼位于昆明市南郊，滇池旅游度假区红塔东路，云南大学滇池学院北面，建筑面积13289m2，建筑高度21.9m，为混凝土框架结构。该工程由云南省设计院设计，采用400混凝土灌注桩，设计有效桩长21～27m；桩端持力层为⑤层粉土，桩尖进入持力层不小于1m，单桩竖向抗压承载力极限值为1700 KN，桩身砼强度C25，桩身钢筋笼通长设置，配筋为：614，6@100/200螺旋箍，内设12@2000加劲箍。
图1 工艺流程图 （2）施工场区内地基土层分布复杂，不均匀，总体呈软弱状态，压缩性不连续，强度变化异常，软弱土层厚度大并夹杂流塑、软塑和泥碳土，根据钻孔揭露，各土层自上而下岩性特征分布如下：
①杂填土，以粘土为主，夹碎石；
②层泥炭层极其软弱，且较厚；
③层粉土为液化层，液性指数0.76~2.42m液化等级为中等，厚度较大；
④层为软塑～可塑的高压缩性土层；
⑤土层较好，可选做桩尖持用力层。
地下水由上部孔隙水与下部承压水组成，受大气降水及地表水入渗补给，水量充沛。稳定水位在地表下约0.2m，场地内主要含水层为粉土，粉砂层，孔隙潜水与下部微承压水之间无良好隔水层。
2. 桩基选型
本场地为人工堆填土和湖相沉积土，属于流塑、软塑夹杂泥碳土软弱地层，具有含水量丰富，压缩性大，且土体回缩快等特性，若采用振动沉管灌注桩（挤土桩）施工，施工时的振动力＋挤压力，极易使土体结构造成较为严重的扰动，强度降低，且短期内不易恢复；在桩间距相对小的情况下，易产生超孔隙水压力，在排水通道有限的情况下，孔隙水压力快速增长，土体剪胀，产生挤土、隆土，引起断桩、缩径等质量问题，单桩承载力难以满足设计要求。为保证成桩质量满足设计要求，经建设、设计、监理、施工单位研讨后，确定选用长螺旋钻孔管内泵压混凝土——后植钢筋笼成桩（非挤土桩）进行施工。
3. 成桩施工
3.1 施工工艺。钻机就位→钻孔至预定标高→打开长螺旋钻杆的杆头活门→从钻杆中心泵送混凝土→待混凝土出钻头活门后→边提钻杆边不间断泵送混凝土直至桩顶→用振动方法插放钢筋笼→成桩。工艺流程如下图1。
3.2 工程施工难点
(1)该工程设计有效桩长为21~27m，最终桩端持力层为⑤-4层粉土，钢筋笼通长配置，据地勘报告揭示，场区内地质情况较复杂，流塑状泥炭土埋深较厚，土体回缩较快，且夹层较多，钢筋笼放置至计设深度和准确植入桩体内有一定的困难。
(2)从土层情况分析，桩长范围内存在饱和的粉细砂或粉土层，且处于中密函——松散状态，土体受剪切扰动能量积累，足以使土体发生液化，加上桩距相对较小（大部分独立承台内桩间距1.20m），桩的长度大，成桩时间长，对土地体的扰动大，容易发生窜孔。
4. 施工技术控制措施
根据本工程特点，结合工程实际情况，主要采取以下技术措施：
4.1 防止窜孔。对钻头进行技术改造，提高钻进速度，缩短钻进时间，尽量减少对土体的扰动，根据设计图纸，结合工程实际情况由北向南、由西向东，从26轴往1轴方向施工；在施工过程中，按挤土桩的方法进行施工控制，对小于4倍桩距的桩进行隔桩跳打。以保证不发生串孔现象。当发生窜孔造成相邻桩砼面下降时，应停止提钻，连续泵料直到窜孔桩砼面上升到原位为止。
4.2 防止混凝土堵管。采用和易性较好的砼，坍落度21~25cm，粗骨料粒径在0.5~1.5cm左右。根据运输距离综合考虑外加剂，砼泵应根据桩径选型确保砼顺利通过刚性管、高强柔性管、弯头到达钻杆芯管内，安放位置应与钻机的施工顺序相配合，泵管布置应尽量减少弯道及保持水平，泵与钻机的距离不宜超过60m。
泵送混凝土宜连续进行，当钻机移位时，混凝土料斗内的混凝土应连续搅拌，泵送时料斗内的混凝土高度不得低于400mm，以防吸进空气造成堵管。开始施工时，应先对管道接头、垫圈等进行密封处理，确保水泥砂浆不流失，施工结束后，应对钻杆、砼管道、砼泵进行彻底清洗，防止产生砼结硬块体。
4.3 防止断桩、缩径。当钻机钻至设计深度标高在进入⑤-1、⑤-4层持力层时，开动混凝土输送泵灌送砼，同时钻杆可预提100mm左右，暂停20~30秒后加压，待输送管及钻杆芯管内充满混凝土后开始匀速提升钻杆，提钻速度应根据土层情况确定（穿越粉砂层、粉土层控制在0.8~1.2m/min，粘土、粉质粘土在0.6m/min以下，在流塑状土中要特别控制提钻速度）且与泵送量相匹配，确保钻杆芯管内混凝土有0.1m3以上。施工中，若因其它原因不能连续浇灌，须根据地勘报告和已掌握的施工现场的土质情况，避开饱和砂土、粉土地层，同时应尽量避免灌砼过程中停机待料现象，严禁先拨管后灌砼。同时检查排气阀，防止被泥浆堵塞，保证正常工作。
4.4 桩顶标高控制。结合分析地质报告土层埋深情况，准确计算出每棵桩的砼用量，保证砼充盈系数>1；在主塔上做出标识，做好成桩桩顶标高控制。随时清除孔口积土，防止土体落至孔内。如遇部分桩钢筋无法放置至设计标高，经建设单位、监理以及设计同意后，进行相应处理。
4.5 钢筋笼制安。工程桩钢筋笼采用全长配置，制作钢筋笼的原材料必须符合设计要求，并按国家工程质量规范要求进行验收。
（1）经验收合格的成品钢筋笼内放入导管，钢筋笼及导管与振动锤连接，使用吊车吊起钢筋笼及振动锤，将钢筋笼调整垂直，缓慢下放至刚成桩的桩位，启动振动锤，振入钢筋笼至设计标高，提升导管成桩，在提升导管过程中不得停锤，提升速度应缓慢匀速。 （2）在吊运过程中，为减少钢筋笼变形并确保垂直度，应在起吊点增设起吊杆以增加起吊点受力面积，在增设的起箍筋上对称设置起吊点来调整起吊时钢筋笼的垂直度。若发生钢筋笼未垂直下放，应提出后重新垂直吊放。
4.6 及时清理施工场区内废土，对已完的桩位作出标识，避免挖机在清理中损伤钢筋笼和桩身砼。
5. 工程质量检验
工程于2007年1月6日开工至2月9日完工，累计完成工程桩458棵，13017m，3225.8m3施工完毕后，由云南省建设工程质量检测中心，进行了静荷载试验检测和低应变动力检测，对172棵工程桩（占总桩数的37%）进行了桩身完整性检测，其中低应变检测反射波，波形规则，波列清晰，桩底反射明显，Ⅰ、Ⅱ类桩占90.5%；有9.5%的桩在一定的区域内出现明显的阻抗性；随机抽测了6棵（包括阻抗性明显的）桩，做单桩竖向静荷载试验，单桩竖向极限承载力均达到1700KN，沉降量为3.85~14.42mm，承载力极差不超过30%，满足设计要求。没有出现影响正常使用的桩。
6. 结束语
(1)长螺旋钻孔管内泵压混凝土——后植钢筋笼成桩技术施工是一个系统工程，施工环节较多，制约工程质量的因素多，不同的工程，影响质量的因素各不相同。因此在工程施实中要认真分析，根据实际情况采取相应的技术控制措施，从而保证成桩质量达到验收标准；特别是在项目部的组成、人员素质、技术水平、材料质量、施工工艺、灌注操作等方面须加强管理把好关，并对针对施工中发生的问题及时采取相应的处理措施，确保成桩质量达到设计要求，满足建设工程的需要。
(2)由于该工程桩采用取土桩施工工艺，成桩时须穿越较厚且是极其软弱的泥炭质土地层、液化粉土层、软塑～可塑的高压缩性饱和粉土层，加上成桩过程中的振动和砼出管的自流压力作用，工程桩出现充盈系数较大（充盈系数介于1.7～2.2之间）的情况，增加了一定的工程造价。
(3)长螺旋钻孔管内泵压混凝土——后植钢筋笼成桩技术具有低嗓音、低振动、适应性强，不受地下水水位的限制；不容易产生断桩、缩径、塌孔等质量问题，桩体材料自行护壁，无须附加其它护壁措施，免除泥浆污染、处理及外运工作，对环境污染小等优点。我公司采用此工法顺利完成施工任务，在昆明地区来说属于较特殊的工程桩工程案例。
除此之外，运用长螺旋钻孔取土，能大幅度减小了沉桩区及其附近土体变形和超静孔隙水压力，有效的削减静压桩施工中产生的挤土效应对周围建筑和地下管网的不利影响。
我公司在距该工程800m左右（场地地质情况况基本相似）的另一静压桩工程施工，由于桩长范围内粉土层厚，局部较密实，给沉桩施工带来一定困难，通过采用长螺旋钻孔机（钻杆 400）对桩长27m，桩型为PHC-AB500（125）的管桩进行引孔取土（引孔深度15m）；使静压桩施工较为顺利，施工效率大幅度提高，取得了良好经济效益。工程于2007年11月24日开工至12月20日结束，共完成引孔247个3705m，取土近465.6m3；静压管桩247棵，6669m；经对工程桩进行质量检测表明，成桩深度及单桩竖向承载力均满足设计要求（单桩承载力特征值1400KN。沉降量11.24～13.68mm）。对场地周边进行变形和沉降观测，观测结果：现场地面最大隆起4mm，周边建（构）筑物无明显变化。
【关键词】软弱土层；长螺旋泵压混凝土灌注；确保成桩质量
1. 工程概况
（1）某单位新建办公楼位于昆明市南郊，滇池旅游度假区红塔东路，云南大学滇池学院北面，建筑面积13289m2，建筑高度21.9m，为混凝土框架结构。该工程由云南省设计院设计，采用400混凝土灌注桩，设计有效桩长21～27m；桩端持力层为⑤层粉土，桩尖进入持力层不小于1m，单桩竖向抗压承载力极限值为1700 KN，桩身砼强度C25，桩身钢筋笼通长设置，配筋为：614，6@100/200螺旋箍，内设12@2000加劲箍。
图1 工艺流程图 （2）施工场区内地基土层分布复杂，不均匀，总体呈软弱状态，压缩性不连续，强度变化异常，软弱土层厚度大并夹杂流塑、软塑和泥碳土，根据钻孔揭露，各土层自上而下岩性特征分布如下：
①杂填土，以粘土为主，夹碎石；
②层泥炭层极其软弱，且较厚；
③层粉土为液化层，液性指数0.76~2.42m液化等级为中等，厚度较大；
④层为软塑～可塑的高压缩性土层；
⑤土层较好，可选做桩尖持用力层。
地下水由上部孔隙水与下部承压水组成，受大气降水及地表水入渗补给，水量充沛。稳定水位在地表下约0.2m，场地内主要含水层为粉土，粉砂层，孔隙潜水与下部微承压水之间无良好隔水层。
2. 桩基选型
本场地为人工堆填土和湖相沉积土，属于流塑、软塑夹杂泥碳土软弱地层，具有含水量丰富，压缩性大，且土体回缩快等特性，若采用振动沉管灌注桩（挤土桩）施工，施工时的振动力＋挤压力，极易使土体结构造成较为严重的扰动，强度降低，且短期内不易恢复；在桩间距相对小的情况下，易产生超孔隙水压力，在排水通道有限的情况下，孔隙水压力快速增长，土体剪胀，产生挤土、隆土，引起断桩、缩径等质量问题，单桩承载力难以满足设计要求。为保证成桩质量满足设计要求，经建设、设计、监理、施工单位研讨后，确定选用长螺旋钻孔管内泵压混凝土——后植钢筋笼成桩（非挤土桩）进行施工。
3. 成桩施工
3.1 施工工艺。钻机就位→钻孔至预定标高→打开长螺旋钻杆的杆头活门→从钻杆中心泵送混凝土→待混凝土出钻头活门后→边提钻杆边不间断泵送混凝土直至桩顶→用振动方法插放钢筋笼→成桩。工艺流程如下图1。
3.2 工程施工难点
(1)该工程设计有效桩长为21~27m，最终桩端持力层为⑤-4层粉土，钢筋笼通长配置，据地勘报告揭示，场区内地质情况较复杂，流塑状泥炭土埋深较厚，土体回缩较快，且夹层较多，钢筋笼放置至计设深度和准确植入桩体内有一定的困难。
(2)从土层情况分析，桩长范围内存在饱和的粉细砂或粉土层，且处于中密函——松散状态，土体受剪切扰动能量积累，足以使土体发生液化，加上桩距相对较小（大部分独立承台内桩间距1.20m），桩的长度大，成桩时间长，对土地体的扰动大，容易发生窜孔。
4. 施工技术控制措施
根据本工程特点，结合工程实际情况，主要采取以下技术措施：
4.1 防止窜孔。对钻头进行技术改造，提高钻进速度，缩短钻进时间，尽量减少对土体的扰动，根据设计图纸，结合工程实际情况由北向南、由西向东，从26轴往1轴方向施工；在施工过程中，按挤土桩的方法进行施工控制，对小于4倍桩距的桩进行隔桩跳打。以保证不发生串孔现象。当发生窜孔造成相邻桩砼面下降时，应停止提钻，连续泵料直到窜孔桩砼面上升到原位为止。
4.2 防止混凝土堵管。采用和易性较好的砼，坍落度21~25cm，粗骨料粒径在0.5~1.5cm左右。根据运输距离综合考虑外加剂，砼泵应根据桩径选型确保砼顺利通过刚性管、高强柔性管、弯头到达钻杆芯管内，安放位置应与钻机的施工顺序相配合，泵管布置应尽量减少弯道及保持水平，泵与钻机的距离不宜超过60m。
泵送混凝土宜连续进行，当钻机移位时，混凝土料斗内的混凝土应连续搅拌，泵送时料斗内的混凝土高度不得低于400mm，以防吸进空气造成堵管。开始施工时，应先对管道接头、垫圈等进行密封处理，确保水泥砂浆不流失，施工结束后，应对钻杆、砼管道、砼泵进行彻底清洗，防止产生砼结硬块体。
4.3 防止断桩、缩径。当钻机钻至设计深度标高在进入⑤-1、⑤-4层持力层时，开动混凝土输送泵灌送砼，同时钻杆可预提100mm左右，暂停20~30秒后加压，待输送管及钻杆芯管内充满混凝土后开始匀速提升钻杆，提钻速度应根据土层情况确定（穿越粉砂层、粉土层控制在0.8~1.2m/min，粘土、粉质粘土在0.6m/min以下，在流塑状土中要特别控制提钻速度）且与泵送量相匹配，确保钻杆芯管内混凝土有0.1m3以上。施工中，若因其它原因不能连续浇灌，须根据地勘报告和已掌握的施工现场的土质情况，避开饱和砂土、粉土地层，同时应尽量避免灌砼过程中停机待料现象，严禁先拨管后灌砼。同时检查排气阀，防止被泥浆堵塞，保证正常工作。
4.4 桩顶标高控制。结合分析地质报告土层埋深情况，准确计算出每棵桩的砼用量，保证砼充盈系数>1；在主塔上做出标识，做好成桩桩顶标高控制。随时清除孔口积土，防止土体落至孔内。如遇部分桩钢筋无法放置至设计标高，经建设单位、监理以及设计同意后，进行相应处理。
4.5 钢筋笼制安。工程桩钢筋笼采用全长配置，制作钢筋笼的原材料必须符合设计要求，并按国家工程质量规范要求进行验收。
（1）经验收合格的成品钢筋笼内放入导管，钢筋笼及导管与振动锤连接，使用吊车吊起钢筋笼及振动锤，将钢筋笼调整垂直，缓慢下放至刚成桩的桩位，启动振动锤，振入钢筋笼至设计标高，提升导管成桩，在提升导管过程中不得停锤，提升速度应缓慢匀速。 （2）在吊运过程中，为减少钢筋笼变形并确保垂直度，应在起吊点增设起吊杆以增加起吊点受力面积，在增设的起箍筋上对称设置起吊点来调整起吊时钢筋笼的垂直度。若发生钢筋笼未垂直下放，应提出后重新垂直吊放。
4.6 及时清理施工场区内废土，对已完的桩位作出标识，避免挖机在清理中损伤钢筋笼和桩身砼。
5. 工程质量检验
工程于2007年1月6日开工至2月9日完工，累计完成工程桩458棵，13017m，3225.8m3施工完毕后，由云南省建设工程质量检测中心，进行了静荷载试验检测和低应变动力检测，对172棵工程桩（占总桩数的37%）进行了桩身完整性检测，其中低应变检测反射波，波形规则，波列清晰，桩底反射明显，Ⅰ、Ⅱ类桩占90.5%；有9.5%的桩在一定的区域内出现明显的阻抗性；随机抽测了6棵（包括阻抗性明显的）桩，做单桩竖向静荷载试验，单桩竖向极限承载力均达到1700KN，沉降量为3.85~14.42mm，承载力极差不超过30%，满足设计要求。没有出现影响正常使用的桩。
6. 结束语
(1)长螺旋钻孔管内泵压混凝土——后植钢筋笼成桩技术施工是一个系统工程，施工环节较多，制约工程质量的因素多，不同的工程，影响质量的因素各不相同。因此在工程施实中要认真分析，根据实际情况采取相应的技术控制措施，从而保证成桩质量达到验收标准；特别是在项目部的组成、人员素质、技术水平、材料质量、施工工艺、灌注操作等方面须加强管理把好关，并对针对施工中发生的问题及时采取相应的处理措施，确保成桩质量达到设计要求，满足建设工程的需要。
(2)由于该工程桩采用取土桩施工工艺，成桩时须穿越较厚且是极其软弱的泥炭质土地层、液化粉土层、软塑～可塑的高压缩性饱和粉土层，加上成桩过程中的振动和砼出管的自流压力作用，工程桩出现充盈系数较大（充盈系数介于1.7～2.2之间）的情况，增加了一定的工程造价。
(3)长螺旋钻孔管内泵压混凝土——后植钢筋笼成桩技术具有低嗓音、低振动、适应性强，不受地下水水位的限制；不容易产生断桩、缩径、塌孔等质量问题，桩体材料自行护壁，无须附加其它护壁措施，免除泥浆污染、处理及外运工作，对环境污染小等优点。我公司采用此工法顺利完成施工任务，在昆明地区来说属于较特殊的工程桩工程案例。
除此之外，运用长螺旋钻孔取土，能大幅度减小了沉桩区及其附近土体变形和超静孔隙水压力，有效的削减静压桩施工中产生的挤土效应对周围建筑和地下管网的不利影响。
我公司在距该工程800m左右（场地地质情况况基本相似）的另一静压桩工程施工，由于桩长范围内粉土层厚，局部较密实，给沉桩施工带来一定困难，通过采用长螺旋钻孔机（钻杆 400）对桩长27m，桩型为PHC-AB500（125）的管桩进行引孔取土（引孔深度15m）；使静压桩施工较为顺利，施工效率大幅度提高，取得了良好经济效益。工程于2007年11月24日开工至12月20日结束，共完成引孔247个3705m，取土近465.6m3；静压管桩247棵，6669m；经对工程桩进行质量检测表明，成桩深度及单桩竖向承载力均满足设计要求（单桩承载力特征值1400KN。沉降量11.24～13.68mm）。对场地周边进行变形和沉降观测，观测结果：现场地面最大隆起4mm，周边建（构）筑物无明显变化。