淺析長(zhǎng)螺旋鉆孔壓灌混凝土后插鋼筋籠灌注樁工藝技術(shù)

1、淺析長(zhǎng)螺旋鉆孔壓灌混凝土后插鋼筋籠灌注樁工藝技術(shù)路 征 中化云龍工程部 摘要：近些年來，長(zhǎng)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(jiǎn)便，混凝土灌注速度快、成樁質(zhì)量好、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)而在全國(guó)得到較快推廣1。本文結(jié)合云龍熱源技術(shù)改造項(xiàng)目樁基實(shí)例，闡述了長(zhǎng)螺旋鉆孔壓灌混凝土后插鋼筋籠灌注樁優(yōu)點(diǎn)、施工工藝、施工質(zhì)量要點(diǎn)及質(zhì)量缺陷和預(yù)防。關(guān)鍵詞：長(zhǎng)螺旋優(yōu)點(diǎn)，施工工藝，缺陷防治，經(jīng)驗(yàn)總結(jié) 筆者參與建設(shè)的熱源技術(shù)改造工程位于云南昆明地區(qū)，由于工程項(xiàng)目位于廠礦生產(chǎn)區(qū)內(nèi)，施工場(chǎng)地比較狹窄擁擠，對(duì)樁機(jī)施工機(jī)械、鋼筋籠等樁基工程施工影響較大，同時(shí)避免樁機(jī)、吊車機(jī)械觸碰到廠礦生產(chǎn)管道設(shè)

2、備導(dǎo)致安全事故和財(cái)產(chǎn)損失，故采用長(zhǎng)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(zhì)量問題又能因地制宜減少施工生產(chǎn)和廠礦生產(chǎn)的相互交叉影響。1 長(zhǎng)螺旋鉆孔壓灌混凝土后插鋼筋籠灌注樁優(yōu)點(diǎn)長(zhǎng)螺旋鉆孔壓灌混凝土后插鋼筋籠灌注樁（以下簡(jiǎn)稱長(zhǎng)螺旋壓灌后插筋）利用長(zhǎng)螺旋鉆孔至設(shè)計(jì)深度，在提鉆時(shí)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(shè)定標(biāo)高后，再借助鋼筋籠自重或?qū)Ｓ谜駝?dòng)設(shè)備將鋼筋籠插人混凝土中，直至設(shè)計(jì)標(biāo)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(qiáng)度土層或粉細(xì)砂層、卵石層、強(qiáng)中風(fēng)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(zhǎng)螺旋壓灌后插筋施工工藝具有以下主要優(yōu)點(diǎn)：（1）適應(yīng)性廣泛：適用于淤泥質(zhì)土層、填土層、粉土層及砂、粘性土層、卵石層等。（2）針對(duì)性強(qiáng)：在有較厚的易坍塌地層（如砂、卵石層、流泥土層等）場(chǎng)地施工時(shí)，能有效克服斷樁、縮頸、塌孔等質(zhì)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(jīng)水泥漿擠密、滲透、固結(jié)，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(dòng)下振搗混凝，加強(qiáng)了樁身混凝土的密實(shí)度，提高了樁身與孔壁間的側(cè)摩擦阻力。（5）施工

4、環(huán)保、文明：該工藝因不需要泥漿護(hù)壁，不需要排污，且施工振動(dòng)小、噪音低、施工環(huán)保、現(xiàn)場(chǎng)文明整潔。2 施工工藝2.1 施工流程圖 2.1 長(zhǎng)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(zhǎng)螺旋壓灌后插筋施工工藝要點(diǎn)說明施工工藝工藝要點(diǎn)放線定位按樁位設(shè)計(jì)圖紙要求，測(cè)設(shè)樁位軸線、定位點(diǎn)，并做好標(biāo)記。鉆機(jī)就位鉆機(jī)就位后，保持鉆機(jī)平穩(wěn)、調(diào)整鉆塔垂直，鉆桿的連接應(yīng)牢固。試鉆預(yù)檢鉆機(jī)定位后，進(jìn)行預(yù)檢，鉆尖與樁位點(diǎn)對(duì)中，鉆機(jī)啟動(dòng)前應(yīng)將鉆桿、鉆尖內(nèi)的土塊、殘留的混凝土等清理干凈。鉆機(jī)試鉆鉆進(jìn)預(yù)檢合格后按照成樁工藝進(jìn)行試鉆，確定的鉆孔控制的參數(shù)。鉆機(jī)成孔鉆機(jī)鉆進(jìn)過程中不宜反轉(zhuǎn)或提升鉆桿，如需提升鉆桿或反轉(zhuǎn)應(yīng)將

5、鉆桿提至地面，對(duì)鉆尖開啟門需重新清洗、調(diào)試、封口。樁間距小于1. 3m軟弱地質(zhì)層，宜采取跳打的方法，防止發(fā)生串孔。砼制備達(dá)到設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高終孔驗(yàn)收后，進(jìn)行壓灌混凝土作業(yè)，首次泵送前（或停工時(shí)間過長(zhǎng)時(shí)）應(yīng)先開機(jī)潤(rùn)管。砼壓灌混凝土的泵送宜連續(xù)進(jìn)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(nèi)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(shè)計(jì)要求的規(guī)格、尺寸制作鋼筋籠，剛度應(yīng)滿足振插鋼筋籠的要求，鋼筋籠底部應(yīng)有加強(qiáng)構(gòu)造，保證振動(dòng)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(yīng)立即進(jìn)行鋼筋籠插人作業(yè)。將振動(dòng)用鋼管在地面水平穿入鋼筋籠內(nèi)，并與振動(dòng)裝置可靠連接，鋼筋籠頂部與振動(dòng)裝置應(yīng)進(jìn)行連接。鋼筋籠吊裝時(shí)，應(yīng)采取措施，防止變形，安放時(shí)對(duì)準(zhǔn)孔位，并保證垂直、居中。插人鋼筋籠在插人鋼筋籠時(shí)，先依靠鋼筋籠與導(dǎo)管的自重緩慢插人，當(dāng)依靠自重不能繼續(xù)插人時(shí)，開啟振動(dòng)裝置，使鋼筋籠下沉到設(shè)計(jì)深度，斷開振動(dòng)裝置與鋼筋籠的連接，緩慢連續(xù)振動(dòng)拔出鋼管。鋼筋籠應(yīng)連續(xù)下放，不宜停頓，下放時(shí)禁止采用直接脫鉤的方法。清理鉆具及土方樁體達(dá)到一定強(qiáng)度(灌注后3一7天)后，方可進(jìn)行開槽及樁間土挖除等土方清理工作。2.2 成孔設(shè)備和方法2.2.1 成孔方法長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)主要由動(dòng)力頭、鉆桿、立柱、

7、液壓步履式底盤、回轉(zhuǎn)機(jī)、卷?yè)P(yáng)機(jī)拉動(dòng)及電氣液壓系統(tǒng)等組成的地基與基礎(chǔ)處理設(shè)備3，在工作狀態(tài)下，通過操縱液壓系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)行走、回轉(zhuǎn)，起落立柱和樁機(jī)對(duì)位。工作時(shí)由動(dòng)力頭驅(qū)動(dòng)鉆桿、鉆頭旋鉆鉆進(jìn)，卷?yè)P(yáng)機(jī)控制控制鉆具升降，鉆至設(shè)計(jì)孔深，采取邊提鉆邊壓注混凝土而成樁。表2.2 JZB110施工機(jī)械參數(shù)長(zhǎng)螺旋打樁機(jī)參數(shù)JZB110行走方式電動(dòng)油壓步履式立柱高度36.6m/6308樁機(jī)質(zhì)量 （t）70外形尺寸(長(zhǎng)寬高) （mm）13000620036600最大鉆孔直徑 （mm）800最大鉆孔深度 （mm）29000動(dòng)力頭功率 （kW）552動(dòng)力頭型號(hào)ZZSH580最大提拔力 （Kn）50主機(jī)轉(zhuǎn)速 （r/min）

8、21.3輸出扭矩 （Nm）44.3行走步距 （mm）2000回轉(zhuǎn)角度 （）1802.2.2成孔方法長(zhǎng)螺旋干作業(yè)鉆孔樁是一種無泥漿循環(huán)的機(jī)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(zhǎng)螺旋鉆機(jī)鉆孔至設(shè)計(jì)深度,在提鉆的同時(shí)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(dòng)平臺(tái)安裝鋼筋籠的一種連續(xù)機(jī)械式干成孔成樁方法。3 工程項(xiàng)目概況3.1建設(shè)規(guī)模本項(xiàng)目所建熱源氣裝置由一臺(tái)燃煤褐煤的高效沸騰床燃煤爐、一臺(tái)氣體換熱器、兩臺(tái)袋式除塵器、四臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)以及配套的供煤及渣灰排出設(shè)施等組成。項(xiàng)目產(chǎn)品為650的熱煙氣，一套裝置可每小時(shí)產(chǎn)出650的熱

9、源氣129000Nm3/h，其總熱焓值為2800104kcal/h。該煙氣用于公司飼料級(jí)磷酸鹽，即磷酸二鈣（以下簡(jiǎn)稱MDCP）、磷酸一鈣（以下簡(jiǎn)稱MCP）干燥的熱源氣，供熱能力要求2584104kcal/h，本項(xiàng)目設(shè)計(jì)能力最終為2800104kcal/h。3.2地質(zhì)條件根據(jù)地勘報(bào)告資料揭露的地基巖土層結(jié)構(gòu)及其物理力學(xué)性質(zhì)，工程地質(zhì)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(chǎng)地為第四系坡積、堆積、沖洪積物以及二疊系的灰?guī)r風(fēng)化物及灰?guī)r構(gòu)成，按自上而下揭露的地質(zhì)情況為：第1層為雜土層，平均厚度3.06米，整個(gè)場(chǎng)區(qū)內(nèi)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，

10、變化幅度較大大部分均有出現(xiàn)；第3層為泥炭質(zhì)土，平均厚度5.8米，廠區(qū)內(nèi)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(gè)場(chǎng)區(qū)均勻分布；第5層為強(qiáng)風(fēng)化灰?guī)r-泥灰?guī)r，平均厚度2.7米，場(chǎng)區(qū)內(nèi)均有分布；第6層為中等風(fēng)化泥灰?guī)r場(chǎng)區(qū)內(nèi)最大揭穿厚度為16米，巖體質(zhì)量等級(jí)分類為V類，屬較硬巖。地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為丙級(jí)，建筑場(chǎng)地類別為類，地下水對(duì)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。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3

11、3.4，極端最低氣溫13.9；濕度：平均相對(duì)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(xiàng)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(nèi)，北面為已建10KV 開關(guān)站；東面為已建MCP 熟化庫(kù)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(chǎng)區(qū)內(nèi)地形較平坦，交通便利，施工區(qū)域十分狹?。s1000平米），無泥漿護(hù)壁成孔工藝需要的濕作業(yè)場(chǎng)地，從工程所處的地質(zhì)條件對(duì)比分析具備長(zhǎng)螺旋鉆孔的條件（詳見表4.1），故本工程樁基采用長(zhǎng)螺旋鉆孔壓灌混凝土

12、后插鋼筋籠施工工藝。表4.1 長(zhǎng)螺旋鉆孔工藝適用范圍對(duì)比表工程地質(zhì)條件工藝適用范圍樁身在地質(zhì)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(zhì)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(qiáng)風(fēng)化灰?guī)r，平均厚度2.7米，卵石層無樁范圍長(zhǎng)螺旋鉆孔工藝適用于填土層、淤泥質(zhì)土層、粘性土層、粉土層及砂、卵石層等。4.2工程實(shí)施情況本工程總樁數(shù)有88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(zhǎng)17-23米， 樁身配筋根據(jù)設(shè)計(jì)要求。樁基施工需要1臺(tái)長(zhǎng)螺旋樁機(jī)、1臺(tái)

13、輸送泵機(jī)、1臺(tái)鋼筋剪切機(jī)、1臺(tái)鋼筋調(diào)直機(jī)、1臺(tái)鋼筋彎曲機(jī)、1臺(tái)小型挖掘機(jī)、一輛25T吊車，2輛自卸汽車（根據(jù)需要），電焊機(jī)1臺(tái)，彈簧振動(dòng)錘一臺(tái)（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(zhǎng)螺旋樁機(jī)開始，樁機(jī)施工周期約15天完成。圖4.1 熱源技術(shù)改造工程樁位布置圖 圖4.2 樁機(jī)成孔圖 圖4.3 后插筋施工圖5 長(zhǎng)螺旋壓灌后插筋質(zhì)量缺陷及預(yù)防措施每一種樁基施工工藝都有其優(yōu)缺點(diǎn)，長(zhǎng)螺旋鉆孔施工中需要針對(duì)易產(chǎn)生的質(zhì)量缺陷進(jìn)行原因分析，采取預(yù)防措施就能對(duì)質(zhì)量缺陷進(jìn)行有效的預(yù)防。本工程在實(shí)施過程中也產(chǎn)生一些質(zhì)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(jié)分析了

14、長(zhǎng)螺旋鉆孔施工中需要針對(duì)易產(chǎn)生的10種質(zhì)量缺陷，進(jìn)行了主要原因分析和針對(duì)性的預(yù)防措施，在一定程度上減少了質(zhì)量問題發(fā)生，保證總體成樁質(zhì)量。（具體詳見表5.1）表5.1 長(zhǎng)螺旋壓灌后插筋質(zhì)量缺陷及預(yù)防措施缺陷缺陷原因預(yù)防措施樁位偏移樁機(jī)對(duì)位不準(zhǔn)，地層原因使鉆孔對(duì)鉆桿跑偏等原因造成 1）清除地下障礙，平整壓實(shí)場(chǎng)地防止鉆機(jī)偏斜 2）開鉆過程復(fù)核樁機(jī)的水平度和垂直度在堵管導(dǎo)管過于彎折或者前后臺(tái)配合不夠緊密，坍落度損失嚴(yán)重1）管路減少?gòu)澱?）加強(qiáng)施工管理，保證前后臺(tái)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(dòng)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

15、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(nèi)有地下水，提鉆過快，致使水涌入，造成離析保證鉆芯內(nèi)有2米高以上砼，特別是鉆孔內(nèi)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(dǎo)致樁體存氣并形成空洞。施工單位專人負(fù)責(zé)檢查，保證排氣閥正常工作。上樁身砼不足導(dǎo)振管堵塞，或沒有開孔排氣，實(shí)管下入后，把砼擠走，從孔口流出，導(dǎo)致樁身上部砼不足檢查導(dǎo)振管通暢并排氣暢通斷樁、夾層孔內(nèi)有地下水、淤泥、流沙等，提鉆太快泵送砼跟不上提鉆速度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(chǔ)料罐等措施。2）嚴(yán)格控制提速，確保中心鉆桿內(nèi)有1-2米3）灌注過程中因意外原因造成灌注停滯

16、時(shí)間大于混凝土的初凝時(shí)間時(shí)，應(yīng)重新成孔灌樁鋼筋籠插入不到位1）成孔深度嚴(yán)重不足2）成孔不垂直，鋼筋籠不順直，導(dǎo)振管不順直；3）砼離析，砼和易性不好1）確保成孔深度。2）應(yīng)控制好成孔垂直度偏差在1。鋼筋籠和導(dǎo)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(zhǎng)螺旋壓灌后插筋施工經(jīng)驗(yàn)總結(jié)6.1鉆機(jī)異常情況處理鉆孔時(shí)，先調(diào)直樁架挺桿對(duì)好樁位。啟動(dòng)鉆機(jī)鉆進(jìn)0.51米深時(shí)，檢查一切正常后，再繼續(xù)鉆進(jìn)，鉆進(jìn)過程中，根據(jù)巖土工程勘察報(bào)告、操作臺(tái)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(zhì)情況，為后續(xù)鉆孔提供施工參數(shù)。

17、如遇到卡鉆、鉆機(jī)搖晃、偏斜或發(fā)現(xiàn)有節(jié)奏的聲響時(shí)，應(yīng)立即停鉆，查明原因，采取相應(yīng)措施后，方可繼續(xù)作業(yè)，當(dāng)需停鉆時(shí)間較長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)將鉆桿提至地表。6.2鋼筋籠吊裝異常處理鋼筋籠起吊時(shí)必須夾緊，將鋼筋籠對(duì)中及保持垂直，并保證將振動(dòng)錘的擊振力通過鋼筋籠導(dǎo)人管傳到鋼筋籠底部。插人速度宜控制在1.2一1.3m/min。當(dāng)鋼筋籠的主筋為25或25以上時(shí)，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(shè)計(jì)深度，不宜采用此工藝。6.3樁頭成品保護(hù) 施工前要確定鉆機(jī)行走路線，鉆機(jī)避免碾壓成樁。棄土清運(yùn)應(yīng)與灌注樁施工配合進(jìn)行，嚴(yán)禁設(shè)備碰撞灌注樁。樁頂保護(hù)長(zhǎng)度不應(yīng)小于0. 3m，樁間土宜采用人工清運(yùn)。樁間保護(hù)土層開挖、清運(yùn)過程中，應(yīng)合理安排開挖、清運(yùn)順序，禁止開挖和運(yùn)輸機(jī)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(yīng)采取鋪設(shè)木板等保護(hù)措施,嚴(yán)禁機(jī)械碰撞樁頭。7 結(jié)語長(zhǎng)螺旋干作業(yè)成孔灌注樁是建設(shè)部2005年頒布的十項(xiàng)新技術(shù)之一4，它簡(jiǎn)化了樁位埋設(shè)護(hù)筒、泥漿、碴石清理、導(dǎo)管安裝、水下澆混凝土及泥漿清運(yùn)、埋設(shè)等工作。長(zhǎng)螺旋鉆孔壓灌樁改良了原來的地層性質(zhì)，提高地基強(qiáng)度和摩擦力，且工法不受地下水位的限制，具有較高的性價(jià)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層。不適