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摘 要：长螺旋钻孔压灌砼桩是在长螺旋干钻法基础上发展的压灌砼桩成桩技术, 混凝土是从钻杆中心压入孔中，成孔、成桩由一机一次完成。本文详细阐述了长螺旋钻孔压灌砼桩的施工方法以及成桩施工过程中经常遇到的质量问题,针对这些问题提出了有效的质量控制措施。
关键词: 长螺旋；压灌桩；工艺；质量控制
中图分类号：TS104.2文献标识码：A 文章编号：
引言：
长螺旋钻孔压灌混凝土桩是在长螺旋干钻法基础上发展的压灌混凝土桩成桩技术，工艺原理为：采用长螺旋钻机钻至设计标高，利用混凝土泵将混凝土从钻头底部压出，边灌注边提钻至成桩，然后利用专门振动装置将钢筋笼一次插入桩体，形成钢筋混凝土灌注桩的施工方法。灌注桩直径一般为400～800 mm，钻孔深度30 m以内，单桩承载力特征值1 200～3 000 kN。
1.技术优点
1.1适应性强：该桩型适用于粘性土，粉土，填土等各种土质，能在软土、流沙层、沙卵石层、有地下水等复杂地质条件下成桩。长螺旋钻主要技术参数：钻孔直径：400mm、600mm、800mm，钻孔深度：20~30m。
1.2成桩速度快：长螺旋钻孔压灌砼桩采用长螺旋钻机钻孔，至设计深度后提钻，灌砼，下钢筋笼振捣成桩，既成孔、成桩由一机一次完成任务。正常情况下，20m 左右长的孔桩每天可完成 15 根左右。
1.3桩身质量好：由于混凝土是从钻杆中心压入孔中，加之反插钢筋笼时振动杆的作用，混凝土具有密实、无断桩、无缩颈等特点，并对桩孔周围土体有渗透、挤密作用。
1.4单桩承载力高：由于是连续压灌超流态混凝土护壁成孔，对桩孔周围的土有渗透、挤密作用，提高了桩周土的侧摩阻力，使桩基具有较强的承载力、抗拔力、抗水平力，变形小，稳定性好。
1.5与旋挖钻相比成孔费用低：Φ800 桩旋挖钻成孔费用为 120~150 元 / 米，而螺旋钻为 70~90 元 / 米。以北京市地铁 -- 奥体中心站主体为例，若采用长螺旋钻施工可节省成孔费用 50 万元。
1.6现场施工干扰小：与旋挖钻相比，现场不设泥浆池，占用场地比较小，文明施工较好。
2.材料与设备要求
①水泥。采用 425 号矿渣水泥或普通水泥;
②砂。中砂或粗砂，含泥量小于 5%;
③石子。卵石或碎石，粗径 5～ 30 mm，含泥量小于 2% ;
④钢筋。品种和规格应符合设计要求，并有出厂合格证及试验报告;
⑤外加剂、掺合料。根据施工需要按试验确定;
⑥主要机具设备。采用 CFG 步履式系列或其他长螺旋钻机，带硬质合金钻头; 另配钢筋加工、混凝土拌制、泵送设备。
3.长螺旋钻孔压灌混凝土桩成桩工艺
长螺旋钻孔压灌混凝土桩成桩工艺，定位放线→钻机就位→校正桩与钻杆垂直度→钻进至设计深度→边提钻边泵送混凝土至孔口（备料、泵送混凝土、送入砼泵料斗）→吊放钢筋笼至设计标高→成桩→凿除桩头。
施工过程中要保证钻孔位置的正确，钻孔垂直度的容许偏差不大于1% 。泵送混合料的粗骨料粒径为一般为 15 ～ 30 mm，当掺入粉煤灰时，要求选用Ⅱ级以上的粉煤灰，混合料的初凝时间控制在 4 ～6 h。桩身混凝土浇注要连续进行，为保证桩身混凝土质量，桩身混凝土要灌注到桩顶设计标高 500mm 以上，在混凝土终凝前及时凿除桩头。
4.压灌混凝土桩施工
4.1施工准备
施工场地进行夯实、平整处理完成后，精确放出孔桩的中心位置，在桩位四周布设“十” 字护桩。在钻进过程中要保证护桩位置不被扰动，备检查使用。将高程点引至护筒壁上，以控制钻孔深度。
4.2钻机就位
保持平整、稳固，在机架或钻杆上设置标尺，以便控制和记录孔深，就位后校正好钻杆的位置和垂直度，垂直度的容许偏差不大于 1%，下放钻杆，使钻头对准桩位点。
4.3钻进成孔
钻机就位，保持平整、稳固。下放钻杆，使钻头对准桩位，调整使钻杆垂直，启动钻机钻孔。钻进中所出的土必须随时清理，接近孔深时，准确的控制好钻进深度。达到孔深后空转清土，在灌注前不得提钻。
4.4泵送混凝土
确认钻机钻进至孔底标高，预提钻杆。在钻头离孔底约 20cm 时，开始泵送混凝土灌注。待混凝土埋住钻头约50~100cm 后，匀速上提钻头，边提钻头边灌注，但必须保证混凝土面高于钻头约50~100cm，混凝土灌注至桩头上50cm处，灌注完毕。钻机移位。
4.5后插钢筋笼
将振动锤和导入管通过法兰盘连接（也可用其他连接方式）。利用吊车辅助将导入管插入钢筋笼中，导入管的下端与钢筋笼的连接，将导入管及振动锤与连接好的钢筋笼吊起，移至已成桩的桩孔内。
将钢筋吊直扶正緩缓送入孔内，启动振动锤，通过振动用钢筋笼导入管将钢筋笼送入桩身素混凝土内至设计标高，将桩身混凝土振捣密实，同时将钢筋笼固定。
5.施工质量问题及控制措施
5.1钢筋笼下沉问题
钢筋笼在桩孔混凝土内振动植入的过程中整体产生振动，易使混凝土粗骨料振动下沉，更易使混凝土振捣离析; 遇到砂卵石层过厚、渗水性大的地层时，混凝土的坍落度损失较大，和易性变差，而在沉笼过程中恰恰不希望混凝土坍落度过早损失; 另外振动电机压在钢筋笼顶部使钢筋笼受压，易使其失稳产生弯曲，这些均对沉笼产生非常不利的影响，使沉笼施工达不到预想的效果。
控制方法: ①尽量减小钢筋笼端阻面积，在中低频率前提下适度增加振动贯入能量，改进振动设备性能，优化设备技术参数; ②控制入泵坍落度的最低值不小于 180 mm，做到一次泵入，立即植笼，减少坍落度的损失是改善振动沉入效果的有效工艺措施; ③改善混凝土配合比，保证粗骨料的粒径小于 2. 0 cm，级配满足要求，遇渗水性较大的土层时，不宜掺入粉煤灰，应选择合适的外加剂改善混凝土的和易性，尽量用早强型减水剂代替普通泵送剂; ④吊放钢筋笼时保证垂直和对位准确; ⑤在钢筋笼下沉不到位时迅速将钢筋笼拔出，待桩体内混凝土初凝后重复成桩作业，完成该桩位灌注桩的施工。
5.2 导管堵塞问题
由于提钻时间较晚，在泵送压力下钻头处的水泥浆液被挤出，容易造成管路堵塞;冬期施工时，混合料输送管及弯头均需做防冻保护，防冻措施不力，常常造成输送管或弯头处混合料的冻结，造成堵管; 混合料输送管弯头曲率半径不合理也能造成堵管。弯头与钻杆不能垂直连接，也会造成堵管; 混合料输送管未定期清洗，造成管路内有混合料的结硬块，也可能造成管路堵塞。
控制措施: ①保证粗骨料的粒径、混凝土的配比和塌落度符合要求，将粉煤灰掺量控制在 70 ～ 90kg / m3的范围内，控制入泵坍落度的最低值不小于 200 mm;②灌注管路避免过大变径和弯折，每次拆卸导管都必须清洗干净; ③加强施工管理，保证前后台配合紧密，及时发现和解决问题; ④冬施时，当采用加热水的办法提高混合料的出口温度时，但要控制好水的温度，水温最好不要超过 60 ℃。
5.3 偏桩问题
一般有桩平移偏差和垂直度超标偏差两种。多由于场地原因，桩机对位不仔细，地层原因使钻孔对钻杆跑偏等原因造成。
控制措施: ①施工前清除地下障碍，平整压实场地以防钻机偏斜; ②放桩位时认真仔细，严格控制误差; ③桩机的水平度和垂直度在开钻前和钻进过程中注意检查复核。
5. 4 断桩与夹层问题
由于提钻太快泵送混凝土跟不上提钻速度或者是相邻桩太近串孔造成。
控制措施: ①保持混凝土灌注的连续性，可以采取加大混凝土泵量，配备储料罐等措施;②严格控制提速，确保中心钻杆内有 0. 2 m3以上的混凝土，如灌注过程中因意外原因造成灌注停滞时间大于混凝土的初凝时间时，应重新成孔灌桩。
6.结语
长螺旋钻孔压灌砼桩施工是在成桩过程采用护壁和中心泵压灌注桩体砼一次完成，后插入钢筋笼的一种较为先进的成桩技术。该方法免除了大量泥浆处理和运输的工作，施工过程中无强烈的振动和冲击作用，避免了施工过程中对周边环境的污染，是一种环境保护型的绿色施工方法。该方法与泥浆护壁钻孔灌注桩和混凝土预制桩的施工效率和经济指标比较，可缩短工期 2～3 倍，节省施工直接费用 30%左右，经济效益明显。
参考文献：
[1] 欧阳效勇，任国兴，徐 伟． 深基础施工关键技术［M］． 北京: 人民交通出版社，2006．
[2] 王慧东． 敦台与基础工程［M］． 北京: 中国铁道出版社，2005．
[3] 刘锡阳，刘锡波，姚建国，杨雁翔．长螺旋钻孔压灌混凝土成桩工法［J］．施工技术，1998，27( 9) ．
关键词: 长螺旋；压灌桩；工艺；质量控制
中图分类号：TS104.2文献标识码：A 文章编号：
引言：
长螺旋钻孔压灌混凝土桩是在长螺旋干钻法基础上发展的压灌混凝土桩成桩技术，工艺原理为：采用长螺旋钻机钻至设计标高，利用混凝土泵将混凝土从钻头底部压出，边灌注边提钻至成桩，然后利用专门振动装置将钢筋笼一次插入桩体，形成钢筋混凝土灌注桩的施工方法。灌注桩直径一般为400～800 mm，钻孔深度30 m以内，单桩承载力特征值1 200～3 000 kN。
1.技术优点
1.1适应性强：该桩型适用于粘性土，粉土，填土等各种土质，能在软土、流沙层、沙卵石层、有地下水等复杂地质条件下成桩。长螺旋钻主要技术参数：钻孔直径：400mm、600mm、800mm，钻孔深度：20~30m。
1.2成桩速度快：长螺旋钻孔压灌砼桩采用长螺旋钻机钻孔，至设计深度后提钻，灌砼，下钢筋笼振捣成桩，既成孔、成桩由一机一次完成任务。正常情况下，20m 左右长的孔桩每天可完成 15 根左右。
1.3桩身质量好：由于混凝土是从钻杆中心压入孔中，加之反插钢筋笼时振动杆的作用，混凝土具有密实、无断桩、无缩颈等特点，并对桩孔周围土体有渗透、挤密作用。
1.4单桩承载力高：由于是连续压灌超流态混凝土护壁成孔，对桩孔周围的土有渗透、挤密作用，提高了桩周土的侧摩阻力，使桩基具有较强的承载力、抗拔力、抗水平力，变形小，稳定性好。
1.5与旋挖钻相比成孔费用低：Φ800 桩旋挖钻成孔费用为 120~150 元 / 米，而螺旋钻为 70~90 元 / 米。以北京市地铁 -- 奥体中心站主体为例，若采用长螺旋钻施工可节省成孔费用 50 万元。
1.6现场施工干扰小：与旋挖钻相比，现场不设泥浆池，占用场地比较小，文明施工较好。
2.材料与设备要求
①水泥。采用 425 号矿渣水泥或普通水泥;
②砂。中砂或粗砂，含泥量小于 5%;
③石子。卵石或碎石，粗径 5～ 30 mm，含泥量小于 2% ;
④钢筋。品种和规格应符合设计要求，并有出厂合格证及试验报告;
⑤外加剂、掺合料。根据施工需要按试验确定;
⑥主要机具设备。采用 CFG 步履式系列或其他长螺旋钻机，带硬质合金钻头; 另配钢筋加工、混凝土拌制、泵送设备。
3.长螺旋钻孔压灌混凝土桩成桩工艺
长螺旋钻孔压灌混凝土桩成桩工艺，定位放线→钻机就位→校正桩与钻杆垂直度→钻进至设计深度→边提钻边泵送混凝土至孔口（备料、泵送混凝土、送入砼泵料斗）→吊放钢筋笼至设计标高→成桩→凿除桩头。
施工过程中要保证钻孔位置的正确，钻孔垂直度的容许偏差不大于1% 。泵送混合料的粗骨料粒径为一般为 15 ～ 30 mm，当掺入粉煤灰时，要求选用Ⅱ级以上的粉煤灰，混合料的初凝时间控制在 4 ～6 h。桩身混凝土浇注要连续进行，为保证桩身混凝土质量，桩身混凝土要灌注到桩顶设计标高 500mm 以上，在混凝土终凝前及时凿除桩头。
4.压灌混凝土桩施工
4.1施工准备
施工场地进行夯实、平整处理完成后，精确放出孔桩的中心位置，在桩位四周布设“十” 字护桩。在钻进过程中要保证护桩位置不被扰动，备检查使用。将高程点引至护筒壁上，以控制钻孔深度。
4.2钻机就位
保持平整、稳固，在机架或钻杆上设置标尺，以便控制和记录孔深，就位后校正好钻杆的位置和垂直度，垂直度的容许偏差不大于 1%，下放钻杆，使钻头对准桩位点。
4.3钻进成孔
钻机就位，保持平整、稳固。下放钻杆，使钻头对准桩位，调整使钻杆垂直，启动钻机钻孔。钻进中所出的土必须随时清理，接近孔深时，准确的控制好钻进深度。达到孔深后空转清土，在灌注前不得提钻。
4.4泵送混凝土
确认钻机钻进至孔底标高，预提钻杆。在钻头离孔底约 20cm 时，开始泵送混凝土灌注。待混凝土埋住钻头约50~100cm 后，匀速上提钻头，边提钻头边灌注，但必须保证混凝土面高于钻头约50~100cm，混凝土灌注至桩头上50cm处，灌注完毕。钻机移位。
4.5后插钢筋笼
将振动锤和导入管通过法兰盘连接（也可用其他连接方式）。利用吊车辅助将导入管插入钢筋笼中，导入管的下端与钢筋笼的连接，将导入管及振动锤与连接好的钢筋笼吊起，移至已成桩的桩孔内。
将钢筋吊直扶正緩缓送入孔内，启动振动锤，通过振动用钢筋笼导入管将钢筋笼送入桩身素混凝土内至设计标高，将桩身混凝土振捣密实，同时将钢筋笼固定。
5.施工质量问题及控制措施
5.1钢筋笼下沉问题
钢筋笼在桩孔混凝土内振动植入的过程中整体产生振动，易使混凝土粗骨料振动下沉，更易使混凝土振捣离析; 遇到砂卵石层过厚、渗水性大的地层时，混凝土的坍落度损失较大，和易性变差，而在沉笼过程中恰恰不希望混凝土坍落度过早损失; 另外振动电机压在钢筋笼顶部使钢筋笼受压，易使其失稳产生弯曲，这些均对沉笼产生非常不利的影响，使沉笼施工达不到预想的效果。
控制方法: ①尽量减小钢筋笼端阻面积，在中低频率前提下适度增加振动贯入能量，改进振动设备性能，优化设备技术参数; ②控制入泵坍落度的最低值不小于 180 mm，做到一次泵入，立即植笼，减少坍落度的损失是改善振动沉入效果的有效工艺措施; ③改善混凝土配合比，保证粗骨料的粒径小于 2. 0 cm，级配满足要求，遇渗水性较大的土层时，不宜掺入粉煤灰，应选择合适的外加剂改善混凝土的和易性，尽量用早强型减水剂代替普通泵送剂; ④吊放钢筋笼时保证垂直和对位准确; ⑤在钢筋笼下沉不到位时迅速将钢筋笼拔出，待桩体内混凝土初凝后重复成桩作业，完成该桩位灌注桩的施工。
5.2 导管堵塞问题
由于提钻时间较晚，在泵送压力下钻头处的水泥浆液被挤出，容易造成管路堵塞;冬期施工时，混合料输送管及弯头均需做防冻保护，防冻措施不力，常常造成输送管或弯头处混合料的冻结，造成堵管; 混合料输送管弯头曲率半径不合理也能造成堵管。弯头与钻杆不能垂直连接，也会造成堵管; 混合料输送管未定期清洗，造成管路内有混合料的结硬块，也可能造成管路堵塞。
控制措施: ①保证粗骨料的粒径、混凝土的配比和塌落度符合要求，将粉煤灰掺量控制在 70 ～ 90kg / m3的范围内，控制入泵坍落度的最低值不小于 200 mm;②灌注管路避免过大变径和弯折，每次拆卸导管都必须清洗干净; ③加强施工管理，保证前后台配合紧密，及时发现和解决问题; ④冬施时，当采用加热水的办法提高混合料的出口温度时，但要控制好水的温度，水温最好不要超过 60 ℃。
5.3 偏桩问题
一般有桩平移偏差和垂直度超标偏差两种。多由于场地原因，桩机对位不仔细，地层原因使钻孔对钻杆跑偏等原因造成。
控制措施: ①施工前清除地下障碍，平整压实场地以防钻机偏斜; ②放桩位时认真仔细，严格控制误差; ③桩机的水平度和垂直度在开钻前和钻进过程中注意检查复核。
5. 4 断桩与夹层问题
由于提钻太快泵送混凝土跟不上提钻速度或者是相邻桩太近串孔造成。
控制措施: ①保持混凝土灌注的连续性，可以采取加大混凝土泵量，配备储料罐等措施;②严格控制提速，确保中心钻杆内有 0. 2 m3以上的混凝土，如灌注过程中因意外原因造成灌注停滞时间大于混凝土的初凝时间时，应重新成孔灌桩。
6.结语
长螺旋钻孔压灌砼桩施工是在成桩过程采用护壁和中心泵压灌注桩体砼一次完成，后插入钢筋笼的一种较为先进的成桩技术。该方法免除了大量泥浆处理和运输的工作，施工过程中无强烈的振动和冲击作用，避免了施工过程中对周边环境的污染，是一种环境保护型的绿色施工方法。该方法与泥浆护壁钻孔灌注桩和混凝土预制桩的施工效率和经济指标比较，可缩短工期 2～3 倍，节省施工直接费用 30%左右，经济效益明显。
参考文献：
[1] 欧阳效勇，任国兴，徐 伟． 深基础施工关键技术［M］． 北京: 人民交通出版社，2006．
[2] 王慧东． 敦台与基础工程［M］． 北京: 中国铁道出版社，2005．
[3] 刘锡阳，刘锡波，姚建国，杨雁翔．长螺旋钻孔压灌混凝土成桩工法［J］．施工技术，1998，27( 9) ．