長螺旋鉆孔灌注樁在水廠工程中的應用及質量控制

程 濤，柳彬彬，吳 笛，何秀鐸，高 挺

1.中建安裝集團有限公司，江蘇 南京 210000

2.合肥供水集團有限公司，安徽 合肥 230011

1 工程概況

合肥六水廠提升改造工程項目位于合肥市蒙城北路與崗合路交叉口。六水廠現狀設計供水60萬m3/d，采用常規處理工藝，水源取自大房郢水庫。該期新增30萬m3/d的常規處理、深度處理工藝設施和生產廢水收集調節設施，以及對現狀60萬m3/d規模的常規處理增加深度處理設施。該工程占地面積為39543.93m2，建筑面積為13417.89m2。

在城市水廠基礎工程施工中，水廠構筑物基礎會采用鉆孔灌注樁作為樁基礎，現場常用設備有旋挖機、回旋鉆機。然而施工過程中難免會出現縮徑、塌孔、沉渣過多等問題，且在施工過程中生成大量泥漿，同時施工場地內需要配備泥漿池、沉淀池。施工過程中需制作泥漿，施工完成后需棄置泥漿，拆除泥漿池，故其工藝對環境及施工場地要求較高。該工程構筑物基礎主要采用樁基礎+筏板形式，工程樁總共達到7304根。工程樁樁基數量大、施工周期長，施工場地土質較差、水塘較多，后期平整量大，場地標高不均勻，部分位置與原有廠區相互交錯，對項目前期施工壓力影響較大。根據工程特點及位置，計劃對“V”形濾池、平流沉淀池采用長螺旋鉆孔灌注樁施工工藝（見圖1）。

圖1 長螺旋鉆孔灌注樁施工

2 工藝特點

（1）長螺旋鉆孔樁樁機施工時，對周邊環境要求低。樁機施工過程中采用干成孔作業，節省了制作泥漿、處理泥漿的環節，故長螺旋鉆孔樁機成樁速度快、效率高，能夠滿足水廠建設要求。

（2）長螺旋鉆孔樁樁機成樁后，樁身混凝土質量好，同時因混凝土從其機械長桿中壓入，長螺旋成孔過程中會對孔周邊土體產生擠壓作用，故成樁后的樁身混凝土密實、無斷樁、無縮徑等，同時與周邊土體結合較為密實。長螺旋鉆孔施工工藝適用于黏土、淤泥流沙層、粉土、素填土、砂卵石層（粒徑范圍在0～10cm）地層，樁徑為0.4～1.0m，樁長在30m以下，以及施工環境要求高的市政工程施工中。

3 工藝原理

長螺旋鉆機鉆至要求樁孔深度后，機械提鉆與壓入混凝土同時作業，通過機械施加內部壓力，將混凝土從桿的中心送入已成孔中，再根據混凝土入樁的速率，將長螺旋鉆桿鉆孔施工時的旋轉方向逆方向旋轉將鉆桿向上提動，等到混凝土灌注至要求標高時，再通過機械自身的振動桿振動將鋼筋籠插入澆筑混凝土的樁孔中。鋼筋籠的標高要根據現場壓入振動桿已畫好的位置來劃線，避免高度錯誤，至此成樁。

4 工藝流程及操作要點

長螺旋鉆孔灌注樁施工工藝流程見圖2。

圖2 長螺旋鉆孔灌注樁施工流程圖

（1）施工準備。對現場場地進行平整，相關機械進場并組裝，現場臨時道路準備。

（2）測量放線。①確定軸線控制系統：依據設計單位提供的樁位平面圖、規劃圖及有關要求，通過計算確定軸線系統，放樣后，對軸線系統進行反復檢查，使控制系統誤差達到規范要求，所有的軸線均按規范要求設置并加以保護，以便復測檢查和驗收。②樁位放樣：利用軸線控制系統，按照施工圖紙尺寸在現場丈量確定樁位，樁位放樣誤差控制在±10mm，樁位放樣記錄擬在正式施工前報監理工程師審批。

（3）鉆機就位。機械移動到指定位置后，使用長螺旋機械的兩個方向的垂直標桿檢查塔身桿子的垂直度，在第一次鉆孔前，應對樁機垂直度進行校對，然后調整機械鉆桿使其中心對準孔中心，垂直度偏差應控制在機械高度的3‰以下，從而控制后期樁基樁孔的垂直度使其符合要求。需要指出的是，長螺旋鉆機就位前，需要對施工區域地基進行壓實處理，確保滿足長螺旋機械施工要求。

（4）成孔。樁位點經驗收合格，鉆機就位，開始鉆孔。先將鉆機準備就位、調整平整，然后進行鉆進，直至達到設計深度。

（5）混凝土泵送和機械提鉆?；炷凉嘧⒉⒊蓸叮@至要求深度后，鉆桿應向上提動一小段距離，以保證鉆桿底部閥門能夠打開，然后通過混凝土泵將管路中的混凝土打入孔底，同時也相應地提鉆。泵車打料時，開始邊打邊拔鉆桿，速度應控制在1.2～1.5m/min（現場實際情況可根據混凝土泵車功率大小進行相應的改變）。在第一泵打完料時，等料期間，鉆桿繼續運轉，防止流沙埋鉆，然后邊打邊拔，直至成樁。為確保不出現斷樁現象，可以將提鉆前的速度與泵輸送混凝土的速度相匹配。超灌高度應比設計標高0.3～0.5m。

（6）鋼筋籠后置。鋼筋籠應做成錐形樁，便于后期鋼筋籠插入混凝土，同時能夠及時找正樁的中心位置。在鋼筋籠的上部設置固定位置，固定位置點應牢固，確保拉繩能充分受力。在起吊過程中保證鋼筋籠成品質量，緩緩通過導桿將鋼筋籠插入孔中，插入時先依靠鋼筋籠自身重量，然后利用機械上的振動錘，將鋼筋籠振動入孔。在插入鋼筋籠的過程中需嚴格控制鋼筋籠插入速度，一般控制1.3～1.6m/min比較適宜，同時用儀器提前確定標高位置并劃線，等鋼筋籠插入至指定位置時，拔除鋼筋籠上方的振動錘，取下鋼筋上面的鋼絲繩。

（7）移動鉆機。待當前樁施工完成，將機械移動至下一根樁的位置進行施工，常采用跳打法施工。長螺旋鉆提鉆時，孔邊會堆積較多的土，遮蓋周邊已放好樁位，有時鉆機的支撐腿比較寬，在移動時會碰動周邊樁位點，使原來定好的樁位發生偏移，故任何樁基施工前都應對樁位進行復核，保證樁基位置符合圖紙設計要求。

（8）單體樁基施工完成28d后，按照設計要求對樁的單樁承載力等進行靜載試驗檢測，檢測樁基承載力等是否滿足要求。

5 質量控制

5.1 質量控制要點

（1）混凝土必須嚴格按照配合比拌和，試驗人員要經常對混凝土進行檢測并做好現場試件。

（2）從源頭把控，材料進場前對材料商明確相關要求，進場后要及時對材料進行取樣復試，不符合的材料嚴禁使用。

（3）現場施工時要加強對施工各環節的管控，如對樁身長度、提鉆速度、不間斷灌注混凝土、混凝土量、混凝土料與提管的順序等的管控，不符合圖紙及施工規范要求的地方要進行整改，并對整改結果進行復查，確保整改成效。

（4）樁基施工時，要全程跟班監督。

5.2 常見問題及處理措施

（1）混凝土管不通，堵塞。①混凝土配合比不符合長螺旋施工要求。長螺旋鉆機在施工時對混凝土和易性有所要求，一旦和易性較差，會導致堵管現象，因此要做混凝土的配合比試驗，符合要求后方可進行后續混凝土施工，坍落度應控制在180～220mm。②商品混凝土質量差。在施工過程中，泵送混凝土主要通過連接管道將其運送至機械中心桿內?；炷聊芊耥槙尺\送至樁孔內需要結合混凝土和易性來看，混凝土和易性較好，其水泥漿能夠潤滑鉆桿，從而便于混凝土的輸送?，F場施工實踐中，主要通過判斷坍落度大小來判斷混凝土是否順暢施工至孔內。如果坍落度太大，在外界泵的作用下，混凝土極易形成離析，從而堵管；如果坍落度太小，混凝土在管道內的流動不順暢，會導致管道不通、堵塞。③人員不熟練，機械操作存在問題。鉆桿管內混凝土形成連續流時，需提升鉆頭。如果鉆頭提升時間不當，混凝土就會在泵的壓力下將鉆頭處的水泥漿擠出，導致管道擁堵。④冬期施工未采用相應的措施，未對混凝土泵管及彎頭采取防凍措施，從而使混凝土管或彎頭處的混凝土凝固，造成堵管。進入冬期施工時，可適當考慮加熱水提高混凝土出料溫度，熱水溫度要適宜，不宜太高，否則會使混凝土初凝時間提前，導致管路不通，影響現場成樁質量。⑤機械設備存在問題。若設備上彎頭半徑與實際使用要求不符，彎頭位置不能與鉆桿有效連接，則彎頭及其連接處均需弧度合理、連接順暢，方便泵送。同時要經常清洗泵管，避免管線內經混凝土長期使用后形成凝結點，這對泵的后續使用影響較大。

（2）竄孔。如果施工區域土質為淤泥土、粉細土，則成樁會出現竄孔現象。在上一根樁施工完成后進行下一根樁基施工時，鉆孔后會出現剛成樁的混凝土在混凝土面未初凝的情況下而下沉的現象；而當另外一根樁灌注混凝土時，前面施工成樁的樁頂開始回升，造成兩孔混凝土同時升起來，形成竄孔現象。發生竄孔現象時要注意是否是以下原因導致的：施工區域的土里面有流沙層、淤泥土或者粉細沙土；鉆孔時葉片對周邊土體產生擾動；鉆孔時間過長，使土體變松散。此時可采取以下措施：采取樁基間隔施工的方法；竄孔嚴重區域盡量采取間斷施工，以減少對已完成的樁基的擾動；鉆進速度要根據現場地質條件進行適當調整。

（3）樁頭空芯。出現樁頭空芯的最大原因是機械原有空氣閥門工作不正常，機械鉆孔時管內空氣較多，在混凝土泵入的時候，排氣閥不能有效地將空氣排出來，這樣致使樁里面有氣體，形成空芯。為了避免這種現象，應經常檢查空氣閥門的工作狀態，發現異常要及時處理。

（4）樁端不飽滿。施工過程中可能會先打開鉆桿內的閥門，將鉆桿先提升，樁孔內再泵入混凝土。此時間差可能會導致樁頭上的土掉入樁頂上部或者由于孔內水豐富使混凝土無法有效將水擠出，從而對樁身質量產生影響。后續施工時為避免類似現象，應要求工人做好工序銜接，確保提鉆后能夠迅速泵入混凝土。

6 技術意義及效益

長螺旋鉆鉆孔灌注樁施工與傳統樁基施工工藝相比，具有速度快、成本低、環境污染小、施工噪聲小的特點，比深層攪拌樁加固效果更好，承載力更高。

（1）成本低。長螺旋施工工藝在樁基施工中，施工造價比傳統樁基施工低25～30元/m，減少了工程施工成本。

（2）速度快。長螺旋鉆在該工程施工中每天能施工60～70根，而旋挖機施工成樁每天僅能達到30根左右，如果扣除夜間施工因素，每天只能施工20～22根。長螺旋施工工藝極大地縮短了工程工期，加快了工程的施工進度。

（3）成樁質量較好。長螺旋鉆孔樁一次成孔，混凝土一次澆筑，且施工過程中對周邊土體有擠壓效果，成樁質量高，在實際檢測過程中，長螺旋鉆孔樁樁基檢測效果較好，單樁承載力高。

（4）對環境影響小、噪聲小。與旋挖機施工相比，長螺旋鉆法對土體擠壓較小，對毗鄰建筑物影響??；施工時噪聲小，無泥漿等廢水排放，對周邊環境影響小。

綜上，長螺旋鉆孔灌注樁施工優點較多，在工程實踐中有較好的應用前景，特別是在水廠工程樁基礎施工過程中成樁效果好、承載力高，在當今環保要求越來越嚴格的城市施工中具有較大的發展空間。