长螺旋钻孔压灌桩的施工和质量控制

　　摘要：长螺旋钻孔压灌桩近些年来推广较快，广泛应用于房屋建筑、水工建筑和桥墩基础的施工。本文介绍了长螺旋钻孔压灌桩的施工工艺，对长螺旋钻孔压灌桩的施工质量控制作一探讨。
　　关键词：长螺旋钻孔压灌桩，施工工艺，质量控制
　　1前言
　　长螺旋压灌混凝土桩是近几年来较新的一项成桩技术，是采用长螺旋钻机钻孔成型至设计标高，利用混凝土输送泵将混凝土直接从钻杆中心压入孔中，再以混凝土泵入量相匹配的提升速度边泵送混凝土边提钻，免振连续作业，并利用特殊专用的送笼装置将钢筋笼插入桩体形成钢筋混凝土的灌注桩，现在已广泛应用于粘性土、粉土、填土等软地质，甚至能在流砂层、砂卵石层、有地下水等复杂条件下成桩。该桩适用于桩径300mm～1000mm，深度在30m以内的基础桩，或不加筋作复合地基加固用桩，及基坑支护止水帷幕类护坡用桩
　　3长螺旋压灌混凝土桩的特点
　　因为此桩是采用连续压灌超流态混凝土护壁成孔，不像泥浆护壁钻孑L灌注桩需要沉渣清除及其泥浆排放等复杂程序，施工简单易行。而且压灌混凝土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，只要施工得当，这种灌注桩可具有密实、无断桩、无缩颈的特点，再加上若在桩中配置钢筋，此桩基除了具有较强的抗压承载力外，其抗拔、抗水平荷载作用方面的承载力也较大，变形小，稳定性好。另外，相比其他一些成桩技术，此成桩技术还具有施工效率高，基本无振动、污染，噪声小，能减少施工对周边的影响，相对还具有降低施工中的危险性，并节省工期的优点。
　　经过众多工程的实际测试，长螺旋干作业钻孔灌注桩的垂直承载力是普通灌注桩的1．3倍～1．9倍，这样使得设计时采用桩径可相应减小，同时相应的桩连系梁与承台尺寸也可减小，基础用钢筋与混凝土量减少，大大节约了成本，经测算，相比普通灌注桩可降低工程造价约20％～40％。
　　3长螺旋钻孔压灌桩施工工艺
　　3．1长螺旋钻孔压灌桩施工特点
　　长螺旋钻孔压灌桩借助于长螺旋桩机、输送泵、输送管道以及钢筋笼振动器配套施工。利用长螺旋钻机钻孔，土体被切削后反向挤推排土，钻孔至设计深度后，借助长螺旋钻具的中主管将混凝土高压泵人桩底，然后边压混凝土边提升螺旋钻具形成素混凝土基桩，随后采用穿插导向管的振动送笼器，将钢筋笼边振动边插送到基桩的设计深度，连续作业成孔，成桩一次完成。其施工优点：①施工过程中无需水泥浆或泥浆护壁：解决了泥浆或水泥浆的污染问题，施工场地整洁文明，且节省泥浆或水泥浆等的材料和施工费用。②成桩效率高：与其他施工工艺相比，施工速度显著提高，工期大大缩短。③成桩质量稳定：容易穿透厚砂层、硬土层，且无坍孔、缩径及地表隆起等现象。④施工费用低：由于其主要施工设备为长螺旋钻机及钢筋笼插入装置，设备简单、方便，因而其综合施工费用较低，振动噪音小。⑤应用面广：长螺旋钻机能穿透成孔的地段均适用。
　　3．2长螺旋钻孔压灌桩主要施工设备及技术指标
　　长螺旋钻孔管内泵压混凝土成桩工艺主要配套设备包括长螺旋钻机、混凝土泵和起重机；长螺旋钻机分为步履式及履带式两种。钻杆中心是一根直径为d的无缝钢管，螺旋叶片的外径D等于桩孔的直径，螺旋叶片的螺距一般为(0．6～0．7)DE引，中心管的底部(即钻头处)．有混凝土出口，出口处有两片可开闭的活瓣。钻具开始钻削土体之前，应将活瓣闭合，以防止土、砂或水进人中心管内，泵输送混凝土时将活瓣打开[3]。长螺旋钻机可适用于黏性土、粉土、砂土、人工填土和淤泥质土等多种地层，但当遇到砖瓦、条石或砂卵石层时，则很难继续钻进，该工艺用混凝土泵一般为液压活塞式。按工作能力可分为H15、HB-30和HB-60等多种泵型，其最大泵送量依次为15m3／h、30m3／h和60m3／h等。输料管道直径主要有100mm、125mm、150mm和200mm等型号。输送管道与长螺旋钻具中心管相连，既可方便钻机移动，又可保持搅拌后台位置的相对稳定，无需多次移位，即可满足一个工程的需要。工程实践中要求输料管道直径不超过钻杆内径d。起重机一般选用25t以上的吊车，遇到场地较软情况时应在起重设备下铺垫钢板，防止其发生倾覆等意外状况。这里牵涉到要计算好长螺旋灌注成桩钻杆提钻速度与混凝土泵送量的匹配问题，避免出现断桩和桩身缺陷。其计算公式为
　　（1）
　　其中，V为混凝土实际输送量（m3/min）；为钻杆提拔速度（m/min）；a为桩体充盈系数；D为桩径（m）。
　　为确保在施工中混凝土灌注的连续性，钻杆一般提升速度为1.8～2.5m/min，保证钻头在混凝土里埋深始终控制在1m以上，保证带压提钻，充盈系数控制在1.3～1.5之间。
　　4长螺旋钻孔压灌桩质量控制
　　4．1成桩质量控制
　　成桩质量主要包括：成孔、混凝土灌注、钢筋笼制作及吊放。
　　4．1．1成孔
　　(1)孔深及孔径控制。钢卷尺检查钻杆下钻深度标识符合孔深指标，保证桩长满足设计要求；孔径控制主要控制钻头直径能满足设计要求。
　　(2)垂直度控制。保证施工作业面平整、压实，钻机站立稳固，钻杆垂直。钻孔过程中钻杆的垂直度采用钻机自身铅垂系统，随时纠偏。
　　4．1．2混凝土灌注控制
　　(1)坍落度的控制。使用坍落度仪量测，保证混凝土的和易性。
　　(2)充盈系数的控制。在实际施工过程中成孔有偏差大于设计尺寸部分，以及由于土壤不密实，就会发生实际灌人量大于理论计算量。所以为保证成桩质量必须使实际灌注量与计算值的比值在一定的区问内。
　　2．1．3钢筋笼安装位置控制
　　(1)吊放钢筋笼人孔时，对准孔位，吊直扶稳，避免碰撞孔壁。
　　(2)钢筋笼吊点位置应满足吊运不变形的要求，确保吊装稳固，必要时应在吊点位置绑沙杆或方木。
　　(3)为防止钢筋笼位置偏差，在钢筋笼主筋上，每隔3．0m左右设置一组4个钢筋保护层支架，以此保证钢筋笼居中和设计要求的保护层厚度。
　　4．1．4做好质量控制记录
　　钻孔过程中做好地质记录，以便核实设计是否符合地质情况并做好其他质量控制记录。
　　4．2施工材料质量保证
　　(1)所有进场材料必须具有出厂合格证和复试报告。
　　(2)混凝土要有配比通知单，并按规定做相应组数的试块，送交指定部门进行测试。选取混凝土试块的数量：每100mm。预留1组试块，按3O％做见证取样。选用试模150mX150m×150m。试块在试模中养护24h后取出。在试件上注明试件编号、日期、部位及试块类型等，送试验室进行标准养护。
　　(3)对进场钢材要抽样检测其抗拉、抗弯强度。钢筋原材检验：从每批钢筋中抽取两根钢筋，每根取两个试样，分别进行拉力和弯曲试验，如一项试验结果不合格，应取双倍试件进行各试验项目的重新复试，如仍有一个试样不合格，则该批钢筋为不合格品，及时办理不合格手续，不合格钢筋严禁投入使用。
　　(4)施工中所使用的商品混凝土，每辆罐车应派专人测量混凝土坍落度和观察商品混凝土的外观质量。发现不符合技术要求的商品混凝土要退回，坚决不准使用。
　　4．3桩身质量测试
　　按照设计及规范要求对基础桩进行桩身质量的测试，一般桩的检测方法有：单桩竖向抗压静载试验、单桩竖向抗拔静载试验、单桩水平静载试验、钻芯法、低应变法、高应变法及声波透射法等。工程中经常遇到的是低应变法、单桩竖向抗压静载试验这两种。单桩竖向抗压静载试验，确定单桩竖向抗压极限承载力，是用来判定竖向抗压承载力是否满足设计要求，通过桩身内力及变形测试、测定桩侧、桩端阻力验证高应变法的单桩竖向抗压承载力检测结果，一般按1％的比例抽取桩做此试验。低应变法用来检测桩身缺陷及其位置，判定桩身完整性类别，一般抽取30％以上的比例进行检测。
　　
　　5结束语
　　长螺旋钻孔压灌桩在国内近几年的推广速度较快，文中对长螺旋钻孔压灌桩施工工艺及主要设备技术指标做了介绍，并引入WBS工作分解原理的概念进行桩的质量控制。这样就形成一个体系，从施工工艺和质量控制两方面人手使工程技术人员对长螺旋钻孔压灌桩有更为清晰、明了的认识。由于钻孔压灌桩施工的多样性和复杂性，在施工的各个环节应进行全面的、综合的分析与控制，针对不同的地质和不同的设计要求，应该对施工方法进行科学配制与调整，建立与不同项目工程相匹配的质量控制措施

《长螺旋钻孔压灌桩的施工和质量控制》

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