淺析長螺旋鉆孔壓灌混凝土后插鋼筋籠灌注樁工藝技術

1、淺析長螺旋鉆孔壓灌混凝土后插鋼筋籠灌注樁工藝技術路 征 中化云龍工程部 摘要：近些年來，長螺旋鉆孔壓灌混凝土后插鋼筋籠灌注樁作為一種新型灌注樁施工工藝，由于具有操作簡便，混凝土灌注速度快、成樁質量好、造價低等優(yōu)點而在全國得到較快推廣1。本文結合云龍熱源技術改造項目樁基實例，闡述了長螺旋鉆孔壓灌混凝土后插鋼筋籠灌注樁優(yōu)點、施工工藝、施工質量要點及質量缺陷和預防。關鍵詞：長螺旋優(yōu)點，施工工藝，缺陷防治，經驗總結 筆者參與建設的熱源技術改造工程位于云南昆明地區(qū)，由于工程項目位于廠礦生產區(qū)內，施工場地比較狹窄擁擠，對樁機施工機械、鋼筋籠等樁基工程施工影響較大，同時避免樁機、吊車機械觸碰到廠礦生產管道設

2、備導致安全事故和財產損失，故采用長螺旋鉆孔壓灌混凝土后插鋼筋籠施工工藝，既能避免了樁基坍孔和斷樁等質量問題又能因地制宜減少施工生產和廠礦生產的相互交叉影響。1 長螺旋鉆孔壓灌混凝土后插鋼筋籠灌注樁優(yōu)點長螺旋鉆孔壓灌混凝土后插鋼筋籠灌注樁（以下簡稱長螺旋壓灌后插筋）利用長螺旋鉆孔至設計深度，在提鉆時利用混凝土泵通過鉆桿中心通道，以一定壓力將混凝土壓至樁孔中，混凝土灌注到設定標高后，再借助鋼筋籠自重或專用振動設備將鋼筋籠插人混凝土中，直至設計標高，形成鋼筋混凝土灌注樁2。它適用于易塌孔，地下水位較高，較高或低強度土層或粉細砂層、卵石層、強中風化基巖等地層，能克服地下水位以下的軟土、粉土、砂土等易坍

3、塌地層。長螺旋壓灌后插筋施工工藝具有以下主要優(yōu)點：（1）適應性廣泛：適用于淤泥質土層、填土層、粉土層及砂、粘性土層、卵石層等。（2）針對性強：在有較厚的易坍塌地層（如砂、卵石層、流泥土層等）場地施工時，能有效克服斷樁、縮頸、塌孔等質量問題。（3）單樁承載力高：由于采用一定壓力的混凝土壓灌成樁，樁端及樁周土經水泥漿擠密、滲透、固結，提高了單樁承載力，因比相同狀況下的其他施工工藝可將單樁承載力提高2030%。（4）樁身混凝土密度高：該工藝打破了傳統(tǒng)混凝土自由下落入孔的灌注方式。在澆注完樁身混凝土后，通過后插鋼筋籠的振動下振搗混凝，加強了樁身混凝土的密實度，提高了樁身與孔壁間的側摩擦阻力。（5）施工

4、環(huán)保、文明：該工藝因不需要泥漿護壁，不需要排污，且施工振動小、噪音低、施工環(huán)保、現(xiàn)場文明整潔。2 施工工藝2.1 施工流程圖 2.1 長螺旋鉆孔壓灌混凝土后插鋼筋籠灌注樁施工流程表2.1 長螺旋壓灌后插筋施工工藝要點說明施工工藝工藝要點放線定位按樁位設計圖紙要求，測設樁位軸線、定位點，并做好標記。鉆機就位鉆機就位后，保持鉆機平穩(wěn)、調整鉆塔垂直，鉆桿的連接應牢固。試鉆預檢鉆機定位后，進行預檢，鉆尖與樁位點對中，鉆機啟動前應將鉆桿、鉆尖內的土塊、殘留的混凝土等清理干凈。鉆機試鉆鉆進預檢合格后按照成樁工藝進行試鉆，確定的鉆孔控制的參數(shù)。鉆機成孔鉆機鉆進過程中不宜反轉或提升鉆桿，如需提升鉆桿或反轉應將

5、鉆桿提至地面，對鉆尖開啟門需重新清洗、調試、封口。樁間距小于1. 3m軟弱地質層，宜采取跳打的方法，防止發(fā)生串孔。砼制備達到設計樁底標高終孔驗收后，進行壓灌混凝土作業(yè)，首次泵送前（或停工時間過長時）應先開機潤管。砼壓灌混凝土的泵送宜連續(xù)進行，邊泵送混凝土邊提鉆，提鉆速率按試樁工藝參數(shù)控制，控制提鉆速率與混凝土泵送量相匹配，保持料斗內混凝土的高度不低于400mm，并保證鉆頭始終埋在混凝土面以下不小于1000 mm ?；炷凉嘧⒊渖w系數(shù)不得小于1.00。制作鋼筋籠按設計要求的規(guī)格、尺寸制作鋼筋籠，剛度應滿足振插鋼筋籠的要求，鋼筋籠底部應有加強構造，保證振動力有效傳遞至鋼筋籠底部。吊裝鋼筋籠樁身混凝

6、土灌注完成后應立即進行鋼筋籠插人作業(yè)。將振動用鋼管在地面水平穿入鋼筋籠內，并與振動裝置可靠連接，鋼筋籠頂部與振動裝置應進行連接。鋼筋籠吊裝時，應采取措施，防止變形，安放時對準孔位，并保證垂直、居中。插人鋼筋籠在插人鋼筋籠時，先依靠鋼筋籠與導管的自重緩慢插人，當依靠自重不能繼續(xù)插人時，開啟振動裝置，使鋼筋籠下沉到設計深度，斷開振動裝置與鋼筋籠的連接，緩慢連續(xù)振動拔出鋼管。鋼筋籠應連續(xù)下放，不宜停頓，下放時禁止采用直接脫鉤的方法。清理鉆具及土方樁體達到一定強度(灌注后3一7天)后，方可進行開槽及樁間土挖除等土方清理工作。2.2 成孔設備和方法2.2.1 成孔方法長螺旋鉆機主要由動力頭、鉆桿、立柱、

7、液壓步履式底盤、回轉機、卷揚機拉動及電氣液壓系統(tǒng)等組成的地基與基礎處理設備3，在工作狀態(tài)下，通過操縱液壓系統(tǒng)，可實現(xiàn)行走、回轉，起落立柱和樁機對位。工作時由動力頭驅動鉆桿、鉆頭旋鉆鉆進，卷揚機控制控制鉆具升降，鉆至設計孔深，采取邊提鉆邊壓注混凝土而成樁。表2.2 JZB110施工機械參數(shù)長螺旋打樁機參數(shù)JZB110行走方式電動油壓步履式立柱高度36.6m/630×8樁機質量 （t）70外形尺寸(長×寬×高) （mm）13000×6200×36600最大鉆孔直徑 （mm）800最大鉆孔深度 （mm）29000動力頭功率 （kW）55×2

8、動力頭型號ZZSH580最大提拔力 （Kn）50主機轉速 （r/min）21.3輸出扭矩 （N·m）44.3行走步距 （mm）2000回轉角度 （°）±1802.2.2成孔方法長螺旋干作業(yè)鉆孔樁是一種無泥漿循環(huán)的機械式干作業(yè)連續(xù)成孔成樁施工方法,鉆頭切削下來的鉆渣通過螺旋鉆桿葉片不斷從孔底輸送到地表,利用長螺旋鉆機鉆孔至設計深度,在提鉆的同時利用混凝土泵通過鉆桿中心通道,以一定的壓力將混凝土壓入樁孔中,再用振動平臺安裝鋼筋籠的一種連續(xù)機械式干成孔成樁方法。3 工程項目概況3.1建設規(guī)模本項目所建熱源氣裝置由一臺燃煤褐煤的高效沸騰床燃煤爐、一臺氣體換熱器、兩臺袋式除

9、塵器、四臺鼓風機以及配套的供煤及渣灰排出設施等組成。項目產品為650的熱煙氣，一套裝置可每小時產出650的熱源氣129000Nm3/h，其總熱焓值為2800×104kcal/h。該煙氣用于公司飼料級磷酸鹽，即磷酸二鈣（以下簡稱MDCP）、磷酸一鈣（以下簡稱MCP）干燥的熱源氣，供熱能力要求2584×104kcal/h，本項目設計能力最終為2800×104kcal/h。3.2地質條件根據(jù)地勘報告資料揭露的地基巖土層結構及其物理力學性質，工程地質屬湖盆及河谷地貌，古湖泊沉積，有草煤露頭，上覆各色沖積物，場地為第四系坡積、堆積、沖洪積物以及二疊系的灰?guī)r風化物及灰?guī)r構成，

10、按自上而下揭露的地質情況為：第1層為雜土層，平均厚度3.06米，整個場區(qū)內均有分布；第2層為粘土層，平均厚度8.4米，頂板埋深為5.8-27米，變化幅度較大大部分均有出現(xiàn)；第3層為泥炭質土，平均厚度5.8米，廠區(qū)內以中部西邊出現(xiàn)，東邊缺失，變化幅度較大；第4層為粘土層，平均厚度12.9米，整個場區(qū)均勻分布；第5層為強風化灰?guī)r-泥灰?guī)r，平均厚度2.7米，場區(qū)內均有分布；第6層為中等風化泥灰?guī)r場區(qū)內最大揭穿厚度為16米，巖體質量等級分類為V類，屬較硬巖。地基基礎設計等級為丙級，建筑場地類別為類，地下水對樁身砼及鋼筋具有微腐蝕性。3.3自然條件：廠址海拔高程為2020米，年平均大氣壓81.26KPa

11、。基本氣候特征為：氣溫：多年平均氣溫14.5，最熱月平均氣溫19.8（6 月、7 月），最冷月平均氣溫7.4（1 月、12 月），極端最高氣溫33.4，極端最低氣溫13.9；濕度：平均相對濕度72%；降雨量：年降雨量1020.9mm，最大月平均降雨量205.5mm，降雨量集中在510 月，其降雨量占全年降水量的87.26%；4 工程項目案例4.1鉆孔工藝選擇本工程位于云南省昆明市尋甸縣開發(fā)區(qū)中化云龍有限公司廠區(qū)內，北面為已建10KV 開關站；東面為已建MCP 熟化庫和MCP 廠房；南面為已建MDCP 廠房；西面為已建循環(huán)水站和變配電室。場區(qū)內地形較平坦，交通便利，施工區(qū)域十分狹小（約1000平

12、米），無泥漿護壁成孔工藝需要的濕作業(yè)場地，從工程所處的地質條件對比分析具備長螺旋鉆孔的條件（詳見表4.1），故本工程樁基采用長螺旋鉆孔壓灌混凝土后插鋼筋籠施工工藝。表4.1 長螺旋鉆孔工藝適用范圍對比表工程地質條件工藝適用范圍樁身在地質中分布第1層為雜土層，平均厚度3.06米填土層上部樁范圍第2層為粘土層，平均厚度8.4米粘性土層樁身范圍第3層為泥炭質土，平均厚度5.8米粘性土層樁身范圍第4層為粘土層，平均厚度12.9米粘性土層樁端范圍第5層為強風化灰?guī)r，平均厚度2.7米，卵石層無樁范圍長螺旋鉆孔工藝適用于填土層、淤泥質土層、粘性土層、粉土層及砂、卵石層等。4.2工程實施情況本工程總樁數(shù)有88

13、根（詳見圖4.1），其中主裝置63根，煙囪區(qū)域25根，樁徑600,有效樁長17-23米， 樁身配筋根據(jù)設計要求。樁基施工需要1臺長螺旋樁機、1臺輸送泵機、1臺鋼筋剪切機、1臺鋼筋調直機、1臺鋼筋彎曲機、1臺小型挖掘機、一輛25T吊車，2輛自卸汽車（根據(jù)需要），電焊機1臺，彈簧振動錘一臺（插入鋼筋籠用）。在施工過程中，平均每天施工8根樁基，從組裝長螺旋樁機開始，樁機施工周期約15天完成。圖4.1 熱源技術改造工程樁位布置圖 圖4.2 樁機成孔圖 圖4.3 后插筋施工圖5 長螺旋壓灌后插筋質量缺陷及預防措施每一種樁基施工工藝都有其優(yōu)缺點，長螺旋鉆孔施工中需要針對易產生的質量缺陷進行原因分析，采取預

14、防措施就能對質量缺陷進行有效的預防。本工程在實施過程中也產生一些質量缺陷，煙囪施工過程中出現(xiàn)2根鋼筋籠插入不到位（詳見圖5.1）本工程總結分析了長螺旋鉆孔施工中需要針對易產生的10種質量缺陷，進行了主要原因分析和針對性的預防措施，在一定程度上減少了質量問題發(fā)生，保證總體成樁質量。（具體詳見表5.1）表5.1 長螺旋壓灌后插筋質量缺陷及預防措施缺陷缺陷原因預防措施樁位偏移樁機對位不準，地層原因使鉆孔對鉆桿跑偏等原因造成 1）清除地下障礙，平整壓實場地防止鉆機偏斜 2）開鉆過程復核樁機的水平度和垂直度在堵管導管過于彎折或者前后臺配合不夠緊密，坍落度損失嚴重1）管路減少彎折2）加強施工管理，保證前后

15、臺配合緊密竄孔下鉆垂直度偏差過大，土體發(fā)生液化發(fā)生流動1）控制垂直度，放慢提鉆速度，增加砼充盈量2）采用隔樁，隔排跳打方案樁端缺陷先提鉆易使水或土等固體料迅速填充該空間必須先泵料后提鉆樁砼離析孔內有地下水，提鉆過快，致使水涌入，造成離析保證鉆芯內有2米高以上砼，特別是鉆孔內有水或冒水情況，如果事干孔，建議1米就可以樁體存氣鉆桿排氣閥被砼混合料漿液堵塞導致樁體存氣并形成空洞。施工單位專人負責檢查，保證排氣閥正常工作。上樁身砼不足導振管堵塞，或沒有開孔排氣，實管下入后，把砼擠走，從孔口流出，導致樁身上部砼不足檢查導振管通暢并排氣暢通斷樁、夾層孔內有地下水、淤泥、流沙等，提鉆太快泵送砼跟不上提鉆速度

16、或者是相鄰樁太近串孔造成1）保持砼灌注的連續(xù)性，配備儲料罐等措施。2）嚴格控制提速，確保中心鉆桿內有1-2米3）灌注過程中因意外原因造成灌注停滯時間大于混凝土的初凝時間時，應重新成孔灌樁鋼筋籠插入不到位1）成孔深度嚴重不足2）成孔不垂直，鋼筋籠不順直，導振管不順直；3）砼離析，砼和易性不好1）確保成孔深度。2）應控制好成孔垂直度偏差在1°。鋼筋籠和導振管不順直的，不得插入3）坍落度控制在180220mm 圖5.1 煙囪2根鋼筋籠插入不到位缺陷6 長螺旋壓灌后插筋施工經驗總結6.1鉆機異常情況處理鉆孔時，先調直樁架挺桿對好樁位。啟動鉆機鉆進0.51米深時，檢查一切正常后，再繼續(xù)鉆進，鉆

17、進過程中，根據(jù)巖土工程勘察報告、操作臺上電流儀表電流的變化（到砂巖后電流表度數(shù)為220250A）及排出孔口的棄土，確定樁端土質情況，為后續(xù)鉆孔提供施工參數(shù)。如遇到卡鉆、鉆機搖晃、偏斜或發(fā)現(xiàn)有節(jié)奏的聲響時，應立即停鉆，查明原因，采取相應措施后，方可繼續(xù)作業(yè)，當需停鉆時間較長時，應將鉆桿提至地表。6.2鋼筋籠吊裝異常處理鋼筋籠起吊時必須夾緊，將鋼筋籠對中及保持垂直，并保證將振動錘的擊振力通過鋼筋籠導人管傳到鋼筋籠底部。插人速度宜控制在1.2一1.3m/min。當鋼筋籠的主筋為25或25以上時，由于主筋數(shù)量多、鋼筋粗、下插阻力大，很難將鋼筋籠振插到設計深度，不宜采用此工藝。6.3樁頭成品保護 施工前

18、要確定鉆機行走路線，鉆機避免碾壓成樁。棄土清運應與灌注樁施工配合進行，嚴禁設備碰撞灌注樁。樁頂保護長度不應小于0. 3m，樁間土宜采用人工清運。樁間保護土層開挖、清運過程中，應合理安排開挖、清運順序，禁止開挖和運輸機直接在基底面上行走。如需在已開挖完成的基底面上行走，應采取鋪設木板等保護措施,嚴禁機械碰撞樁頭。7 結語長螺旋干作業(yè)成孔灌注樁是建設部2005年頒布的十項新技術之一4，它簡化了樁位埋設護筒、泥漿、碴石清理、導管安裝、水下澆混凝土及泥漿清運、埋設等工作。長螺旋鉆孔壓灌樁改良了原來的地層性質，提高地基強度和摩擦力，且工法不受地下水位的限制，具有較高的性價比。該工法適用于民用與工業(yè)建筑地下水位以上的填土層、粘性土層、粉土層、沙土層和粒徑不大的礫砂