地基基础和地下空间工程技术之——长螺旋钻孔压灌桩技术

简介

长螺旋钻孔压灌桩是在长螺旋钻孔灌注桩基础上发展的一种新型的桩基础施工手段，是建设部推广的2010版建筑业十项新技术之一。近些年来,这种成桩技术在我国数量众多工业与民用建筑工程中得到广泛应用。

区别：长螺旋钻孔灌注桩与长螺旋钻孔压灌桩

1、后者在前者的范围之内。

2、长螺旋钻孔灌注桩：一般指的早期的一种工艺，即长螺旋钻孔－空转清孔－提钻－下钢筋笼－灌注混凝土；

3、长螺旋钻孔压灌桩：一般是指在早期的工艺基础上演化出来的，即长螺旋钻孔－空转清孔－提钻200mm－通过长螺旋钻钻杆中心向内压力灌注混凝土（边提钻边压入）－下钢筋笼（连同振动棒一同下入）－振捣成桩。
显然，后者较前者的适应范围更广，效果也更佳。

桩机的种类↓↓

步履式长螺旋钻机示意图↓↓

长螺旋钻孔压灌桩适用范围：

（1） 适用于建(构)筑物基础桩和基坑、深井支护的支护桩,且适用于地下水位以下施工。

（2）适用于填土层、粘土层、淤泥土层、粉土层、砂土层， 亦适用于有地下水的各类土层情况，可在软土层、流沙层等不良地质条件下成桩。

长螺旋钻孔压灌桩的优点：

(1)成桩质量好

     混凝土由钻杆中心向孔中压入，材料密实、断桩与缩颈现象少，桩孔周围土受到挤密，不易发生地表隆起、坍孔、缩径等不良现象，总体来说成孔质量好。

(2)施工经济性好

    此法由钻机直接钢筋笼调入，主要设备仅长螺旋钻机、钢筋笼插入机械，大型机械的投入量少，施工方便简单。

(3)单桩承载力高

     由于不间断压灌混凝土成孔，桩孔周围的土具有较高的侧摩阻力，桩基承载力、抗拔力均有提高，且成桩具有变形较小、稳定性好的特点。

(4)施工效率高

         穿硬土层能力强，成孔成桩一机一次完成，操作简便施工速度快,工期较短。

(5)适用性好

      此种工艺不仅可在粉土、粘性土、填土等条件下使用，还可适用于软土、流沙层、以及地下水位较高等不良地质条件。

施工流程：

长螺旋钻孔压灌桩施工依靠输送泵、长螺旋钻机、钢筋笼振动器以及输送管道配套施工，利用长螺旋钻机，钻孔至设计预定标高，在提钻的同时用混凝土泵通过钻杆中心通道，以一定的压力将混凝土压灌至桩孔中，压灌到设定标高后，再借助专用的振动设备将钢筋笼插入混凝土中至设计标高。

施工工艺流程图↓↓

关键工序施工要点：

钻进成孔，提钻、压灌混凝土，压入钢筋笼这三道工序不仅施工难度大，工艺要求高，而且对成桩质量有着重要的影响。

一、钻进成孔

对于成孔质量，一般是从钻孔深度和垂直度两个重要指标进行控制的。钻孔深度的保证措施是在地面以上用钢卷尺丈量钻具长度，并做好孔深标记。钻至孔深标记处后，钻进过程中，由质量检查人员检查验收后方可终孔。钻孔垂直度保证措施是加大桩机的支承面积，以使得桩机处于稳定、加固状态，在钻进过程中，时常对钻杆与钻架的垂直度进行校验核对。若在钻孔过程当中，出现钻杆的垂直度发生偏离，则应当充分运用钻机自身铅垂系统以实时将偏离纠正。此外在钻孔过程中还应选择合适的钻头，不得反转或提升钻具，以防下口进水涌泥，地层反转带上来的土应随钻随清。

二、提钻、压灌混凝土

成孔经确认满足要求后，即进行现场搅拌砼地泵输送。提钻的同时，开启混凝土输送泵，提钻速度一定要控制好。灌至地表后，停止灌注，并做好记录，分析桩的充盈情况。严格监督搅拌过程，加强进场监控、抽检；根据规范留置试块检验砼强度。提钻前检查钻杆顶端放气阀是否通畅，并确保其通畅，防止混凝土中积气而造成桩顶砼有空洞。控制钻具提升速度和混凝土泵送速度相一致，严禁过快和过慢，避免扩径或缩径。泵送混凝土时，应随时保持储料斗内砼面高度，以防泵入空气造成堵管。加强各工序之间配合，尽量缩短成桩时间。若长时间停置时，应及时清洗地泵、泵管以及钻杆。为确保桩顶质量，砼灌注应至设计标高以上1.0m。

三、压入钢筋笼

钢筋笼在按设计制作完成后，应将端头钢筋弯向中心，做成一个尖锥状，并对尖锥做一定的焊接加固处理。因为倒插钢筋笼时振动锤要给钢筋笼一定的冲击力，所以以上构造措施都是保证钢筋笼底端头的结构强度，使钢筋笼能完好的下至孔底。钢筋笼笼底大样图如图2所示。钢筋笼制作完成后，待要进行插钢筋笼作业之前，将振动锤的振杆插入钢筋笼，并与振动锤连接好。吊车吊钩钩住振动锤，将振动锤和钢筋笼一同吊起，成竖直状态。然后下放钢筋笼与振动锤，慢慢将钢筋笼沉入混凝土中，达到设计标高后即可拔出振动锤。

施工中常见问题分析与处理方法：

在施工过程中，难免会出现各种问题，对常见问题加以分析,并提出合理的处理方法是十分必要且有意义的。

以下列举了几种施工中常见的问题，及其处理方法。

1.导管堵塞

产生堵管的主要原因:

(1)混合料配合比不合理，搅拌质量有缺陷。

(2)施工操作不当。

(3)冬期施工防冻措施不当。

控制措施:

(1)对粗骨料的粒径、混凝土的配比和坍落度进行控制，使其符合要求,坍落度应控制在18Omm一200mm之间。

(2)灌注时，管路弯曲不宜过大，每次拆卸都必须对导管进行彻底清洗。

(3)冬期施工,如果使用热水提高混凝土的温度,必须严格控制水温,最高温度不宜大于60℃,以防止堵管现象。

2.桩位偏拉

偏桩分为:①垂直度超标;②桩平面位置偏差。

产生原因:场地问题，地层原因，桩机对位不准确等。

控制措施:

（1）为防止钻机偏斜，开钻前确保地下无障碍，并对场地进行压实平整。

（2）认真进行桩位放样,及时复核测量结果保证误差不超标。

（3）施工前与钻进过程中随时注意检查钻机的水平度和垂直度。

3.窜孔

产生原因:

钻杆在钻进过程中对周围的土体产生扰动, 使得土体发生液化现象。这种现象常发生在土层中有松散饱和粉土或粉细砂的情况下。

控制措施:

(1)采用间隔跳打的方式。

(2)为减少对已成桩的扰动影响，在窜孔区域应较少打桩推进排数。

(3)在条件允许的情况下适当提高钻进速度。

4.断桩、夹层

产生原因:

(1)提钻速度过快,泵送的混凝土量不足,产生拔空;

(2)由于桩间隔过近发生窜孔。

控制措施:

(1)混凝土灌注不得间断,也可适当增加混凝土的泵送量。

(2)控制提升速度，中心钻杆内混凝土不得少于0.2m³。

(3)灌注混凝土过程中如果发生断桩现象，应马上停止灌注混凝土,重新成孔灌桩。

5.桩身混凝土强度不足

产生原因:

为保证和易性达标，常加入粉煤灰，但粉煤灰的加入会使混凝土的前期强度降低，如果粗骨料粒径偏小或地下水位过高，加之用水量控制不当，混凝土易发生强度不足的现象。

控制措施:

(1)对粗骨料级配进行优化。坍落度较大时,可采用0.5-1.5cm的碎石，还可根据实际情况，在不增加砂率的前提下适量加入2一4cm碎石。

(2)在选择外加剂时,宜使用早强型减水剂,避免普通泵送剂的使用。

(3)水下混凝土的强度可适当提高。

6.钢筋笼无法沉入

产生原因:

(1)混凝土配合比不良。

(2)桩身受桩周土的挤密难以下放。

控制措施：

(1)改善混凝土和易性，优化混凝土配合比，保证粗骨料

的级配和粒径达标。

(2)合理选择外加剂。

(3)钢筋笼吊放时严格控制其垂直度并保证对位的准确性。

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