長螺旋鉆孔混凝土壓灌樁施工技術及其優點

王耀東

摘 要：本文對長螺旋鉆孔砼壓灌樁施工技術及其優點進行了分析，并提出了相應質量控制措施。

關鍵詞：砼壓灌樁；后插鋼筋籠；入巖判斷

簡單地說，長螺旋鉆孔砼壓灌樁就是成孔后先灌注砼再下插鋼筋籠的一種樁基施工方法，是在傳統的泥漿成孔護壁鉆孔灌注樁基礎上發展形成的一種新型的樁基施工工藝，自本世紀初逐漸在濟南市建筑工程的樁基施工中得到了應用。

濟南鐵路局經緯嘉園住宅小區是濟南鐵路局重點工程，也是住建部經濟適用房重點項目。其中經緯嘉園住宅小區三區東至濟南市緯六路高架橋，西至緯九路，南鄰群盛華城小區，北近京滬鐵路線。該區有1棟20層的高層住宅和4棟33層的高層住宅組成。該工程為框剪結構，基礎采用長螺旋鉆孔砼壓灌樁。其中15號樓地上33層，地下2層，建筑面積約26000m?，共432顆樁，樁徑600mm，樁間距2.1m。現以15號樓為例對長螺旋鉆孔砼壓灌樁施工工藝以及其主要關鍵控制點進行介紹。

1.施工工藝

長螺旋鉆孔砼壓灌樁主要施工流程：場地平整→樁位放線→鉆機就位→鉆進成孔→原土回填剛鉆成的孔。重復上面的施工流程，直至15號樓432顆樁成孔全部完成，更換鉆頭，進行第二次成孔：場地平整→樁位放線→鉆機就位→鉆進成孔→壓罐混凝土→插入鋼筋籠→移鉆清理機具土方→樁頭防護。之所以需第二次成孔，是因為第一次成孔與二次成孔時使用的鉆頭不同，第一次成孔使用柱齒鉆頭，是采用冷壓方法在鉆頭體上嵌裝一定數量柱齒的鉆頭，該鉆頭可適用于多種土層的鉆進施工，鉆進過程中可根據巖層情況及時調整鉆進速度。第二次成孔時使用的是帶有可打開活門的壓灌鉆頭，砼可通過空心的鉆桿泵送輸入進行澆筑。需要注意的是：鉆孔挖土之前，為了防止土、砂和水進入空心鉆桿，應閉合活門，待開始泵送混凝土時再將活門打開。

長螺旋鉆孔砼壓灌樁施工過程中主要關鍵控制點：

1.1垂直度控制：鉆機按放線預先確定樁位就位后，利用經緯儀從兩個相互垂直的方向進行控制，通過調整施工機械的斜撐和液壓支腿，確保鉆桿垂直度，調整到位后及時對鉆機進行加固以保持穩定。鉆機下鉆成孔過程中要時刻觀察鉆機上自帶的吊錘是否垂直，若出現鉆桿傾斜等情況，應停止鉆孔，糾正垂直后再成孔，以保證垂直度符合要求。

1.2鉆孔（樁長）深度控制：為確保鉆孔深度，開鉆前應在機架上設置標尺，以便記錄和控制孔深，保證達到設計深度。經緯嘉園15號樓432顆工程樁，設計并沒有給出每根樁的具體樁長，只是要求每根樁長不小于14m，且入強風化輝長巖深度必須不小于6m，也就是說樁長必須同時滿足不小于14m和入巖深度不小于6m這兩個條件。這給施工和監理帶來了巨大困難，樁長可以根據機架上設置的標尺來確定，滿足這一條件相對比較簡單，但入巖深度是無法目測確定的。本人通過調查資料，反復斟酌，根據15號樓實際情況，總結出以下入巖層的判斷方法：

1.2.1根據地質勘察報告確定入巖界面。本工程地質勘察報告每隔20m設以堪探點，并繪制出了地質剖面圖，而設計工程樁間距為2.1m，可依據地質勘察報告繪制的地質剖面圖，從兩個不同方向采用內插法計算每顆樁的入巖標高，確定入巖深度，兩個結果取起始入巖標高深者為依據。

1.2.2鉆頭進入巖層時由于土質變硬，鉆進速度明顯變慢，鉆桿急劇抖動，振動頻率明顯增大。

1.2.3觀察鉆機電流表，當鉆頭由土層進入巖層時，鉆機電流會明顯增大。

1.2.4觀察鉆機鉆出的土質是否與地質資料的描述相符。

滿足上述4點，即可判定該樁已進入設計要求的強風化輝長巖，從而可根據機架上設置標尺確定該樁入巖深度。

1.3斷樁，縮徑、夾渣樁身缺陷：保持砼灌注的連續性，開始提升鉆桿時必須保證砼從鉆桿芯管排氣孔內溢出，這表明砼已充滿鉆桿，砼泵車輸出量一定要大于樁機提拔后樁體需要的砼量，保證鉆頭在砼面埋深1m以上，嚴格控制鉆桿提速，每隔5m停止提鉆，待砼注滿鉆桿芯管，排氣孔外溢砼后繼續緩慢提鉆，必要時可采取加大砼泵量，甚至更換大功率砼泵車等措施。有時樁間距太小，斷樁，縮徑、夾渣樁身缺陷也會出現，則必須隔樁跳打。另外成樁后砼充盈系數必須>1.0，樁頂砼應超灌設計標高0.5m。

1.4后插鋼筋籠：砼灌注完成后，人工將樁頭處地面以上的土和帶浮灰的砼清除，露出樁頭輪廓線，并清至無雜物的砼面，使鋼筋籠相對樁頭輪廓線垂直、居中時開始下插鋼筋籠。鋼筋籠應在砼初凝前插入。鋼筋籠入孔時，應對準孔位緩慢輕放，避免碰撞孔壁。鋼筋籠靠自重下插到一定位置，不能再下沉時，再開動振動錘，振動錘的振動力通過振桿作用于鋼筋籠，實現主筋受拉狀態下插筋，鋼筋籠到達設計標高后將其固定。鋼筋籠下沉至設計深度后方可斷開與振動錘的連接，緩慢連續振動拔出振桿，以保證鋼筋籠順利插入砼。

砼保護層保證措施：從樁頭向下20cm（不含鋼筋籠圓錐形部分）處沿鋼筋籠長度方向每間隔3m在相鄰主筋之間安裝用作保護層的導向砼預制件，導向砼預制件為圓柱形，厚60 mm。本設計樁基保護層厚度為50mm，因此導向砼預制件直徑100mm，中間設直徑12mm的圓孔，穿入Φ10的鋼筋，并焊接在鋼筋籠主筋外側。鋼筋籠端部大于2m小于3m時再設置一排導向砼預制件，每橫斷面均勻設置4個，這樣就保證了壓灌樁鋼筋籠保護層厚度。

為保證鋼筋籠順利插入砼，鋼筋籠樁頭應做成圓錐形，采用螺旋箍筋，且每間隔4米設加勁箍筋一道。鋼筋籠下放至設計標高后在鋼筋籠樁端加焊鋼制錐筒，內設支架，籠頂與支架用鐵絲綁牢，12小時后拆除，以防止鋼筋籠下沉。成樁后，注意保護樁頭，嚴禁碰撞碾壓，24小時內嚴禁擾動，避免造成斷樁或樁位偏移現象。

1.5其它控制措施：本設計樁基采用C30商品砼，為保證順利泵送，防止堵管，砼塌落度應控制在180mm～220mm之間，優化粗骨料級配，采用5mm～25mm碎石。商品砼到場泵送前，技術人員必須現場做塌落度檢查，砼的塌落度及和易性必須滿足要求。砼澆筑前，先泵送水泥砂漿，潤滑砼輸送系統，輸送砼的管路應盡量不拐彎或拐大彎，亦能防止堵管事故的發生。

2.長螺旋鉆孔砼壓灌樁優點

長螺旋鉆孔砼壓灌樁相對于一般灌注樁的施工具有較多的優點，主要表現在：

2.1適應范圍廣：凡是可以鉆進的土層都可施工，能在有縮徑的軟土、流沙層、沙卵石層、有地下水等復雜地質條件下成樁。近年來隨著鉆頭及鉆進技術的發展，硬度較大的巖層，也能滿足入巖深度的要求。

2.2樁身質量好：由于長螺旋鉆孔壓灌樁砼是連續壓力泵送，鋼筋籠下插的過程對砼起了良好的振搗作用，因此樁身完整性好，樁身砼與嵌固土層結合緊密，沒有斷樁、縮頸、孔底沉渣等普通泥漿護壁鉆孔灌注樁的質量通病。

2.3施工噪音小、設備移動方便，鬧市區作業對周圍人群工作及休息幾無影響。

2.4成孔后，鉆桿不上拔，孔底無虛土，砼從鉆頭底部泵出決定了樁底無沉渣，從而提高了樁底土的承載力。

2.5單樁承載力高：長螺旋鉆孔砼壓灌樁采用高壓壓入砼，對樁孔周圍的土有滲透、擠密作用，提高了樁與周圍土的側摩阻力，使樁基具有較強的承載力、抗拔力、抗水平力，且變形小，穩定性好。

2.6施工過程中不需要使用水泥漿或泥漿護壁，有效降低了施工過程中對周邊環境所帶來的污染，確保了施工場地的干凈整潔。其綠色、低碳、環保的施工工藝也是世界建筑業發展的必然趨勢。

2.7施工費用低：長螺旋鉆孔壓灌樁施工工藝對設備要求不高，主要由長螺旋鉆機及鋼筋籠插入裝置等構成，設備簡單、方便；又由于不需要水泥漿或是泥漿進行護壁，極大地節約了施工材料，降低了工程成本。

2.8施工速度快。與其他施工工藝相比，施工速度顯著提高，工期大大縮短。

經緯嘉園15號樓樁基工程竣工后，經具有資質的部門檢測，432顆工程樁單軸豎向抗壓承載力和樁身完整性完全滿足設計要求。這表明長螺旋鉆孔砼壓灌樁施工技術質量可靠，優點眾多，建議在我國的工程建設領域推廣應用。

參考文獻

[1]JGJ 94-2008建筑樁基技術規范[M].中華人民共和國住房和城鄉建設部，2008（08）。

[2]長螺旋鉆孔壓灌混凝土后插鋼筋籠灌注樁施工技術規程[M].中國標準出版社，2008（08））。

（作者單位：中國鐵路濟南局集團有限公司設計所）