小直徑灌注樁長螺旋施工的常見質量問題及防范措施

作者簡介：文良（1985—），男，工程師，本科，主要從事房建、城市軌道交通、市政工程現場施工技術管理工作。

摘要：小直徑鉆孔灌注樁借助機械施工，是一種依靠機械自動化的樁施工工藝。該工藝中鉆機可以在鉆孔的同時完成壓灌混凝土的工作，突破了施工平臺的局限，防止多設備交叉作業產生問題。本文結合廣州市軌道交通二十一號線鎮龍車輛段工程，首先闡述了鉆進成孔、混凝土澆筑和鋼筋籠下放的原理，然后總結了小直徑灌注樁長螺旋施工中常見的質量問題及防范措施，如鋼筋籠安裝、導管堵塞等方面，以保證工程的整體質量。

關鍵詞：小直徑灌注樁? 質量防范? 鋼筋籠安裝? 導管堵塞

Abstract： Small diameter bored pile with mechanical construction is a kind of pile construction technology relying on mechanical automation. In this process， the drilling rig can complete the work of pressing and pouring concrete at the same time， breaking through the limitation of the construction platform and preventing the problems caused by the cross operation of multiple equipment. Combining with dragon town of guangzhou track traffic 20 # 1 car depot project， first elaborated the drilling hole， concrete pouring and reinforced LongXia principle， and then summarizes the small diameter filling pile common quality problems in the long spiral construction and protection measures， such as loose-placement of reinforcing cage， installation and catheter jam， etc.， to ensure the overall quality of the project.

KeyWords： Small diameter cast-in-place pile; Quality prevention; Reinforcement cage installation; Catheter jam

現階段的灌注樁施工以沖擊、旋挖為主，此類施工方法的成孔方式為泥漿護壁成孔，施工時會產生大量泥漿，施工現場難以控制，需要一定的施工成本才能保證施工順利進行，且文明施工難度較高。而采用長螺旋鉆機施工的灌注樁成孔方式為干作業成孔，施工時沒有泥漿產生，且成樁效率高，長螺旋灌注樁具有環保、高效、可靠、節能等特點，適應砂土、黏土、強風化地層。

1 工程概況

廣州市軌道交通二十一號線鎮龍車輛段為帶上蓋物業開發的車輛段，地層主要為粉質黏土、沙質黏性土、全風化花崗巖及強風化花崗巖，遇水軟化、崩解。道床基礎設計為φ600mm摩擦樁，共計3018根（平均樁長15.9m），持力層為強風化花崗巖，入巖深度為3m。通過對小直徑摩擦灌注樁施工技術進行研究，解決了小直徑摩擦樁施工效率低、質量控制難、安全文明施工控制難等問題，經過總結和提煉形成了一套小直徑摩擦灌注樁施工工法。

2 小直徑灌注樁長螺旋施工工法原理

2.1 鉆進成孔原理

長螺旋鉆機鉆進是靠電機帶動鉆桿及鉆頭旋轉，再通過控制動力頭在滑道上下滑動鉆進巖層。此種鉆進方式主要是靠動力頭上的壓力、鉆桿及鉆桿旋轉的回旋力獲得鉆進動力。這種動力下的鉆進力度較小，無法穿透巖體強度過高的中風化巖及微風化巖。如果涉及老黏土、厚層砂土、碎石土及塑性指數超過25的黏土，則需要開展試鉆。

此種方式成孔屬于干作業成孔，鉆頭鉆進土層后，破壞鉆頭周圍土體，再利用鉆桿帶動螺旋葉片將多余土“運輸”出地面。鉆孔至設計樁底標高后，長螺旋鉆機鉆桿繼續旋轉一段時間，至基本無多余土方被帶至地表以上后停止旋轉，清除鉆桿附近土方，至此完成成孔作業。長螺旋成孔如圖1所示。

2.2 混凝土澆筑原理

長螺旋鉆機鉆頭可以打開，鉆桿為中空。在鉆進過程中鉆頭是封閉的，可以防止鉆進過程中土進入鉆桿內;鉆進至設計標高后，提升鉆桿過程中將鉆頭打開，混凝土經鉆桿注入樁孔內。鉆桿上方和地泵軟管連接，混凝土由地泵壓入鉆桿內，最終壓入樁孔內。

2.3 鋼筋籠下放原理

長螺旋鉆機施工灌注樁的鋼筋籠在混凝土灌注完成后進行插打，且在混凝土灌注完成后立即進行，否則混凝土初凝后，鋼筋籠無法再按照設計要求插入混凝土內，會造成廢樁。

鋼筋籠加工時將底部縱筋彎曲綁扎固定成“V”字型，加工完成后再運輸至施工現場，先用封口鋼管放置在鋼筋籠底部“V”型綁扎點處，利用吊車吊放鋼筋籠，鋼筋籠及鋼管自重會使鋼筋籠自主插入混凝土一定深度[1-2]。當鋼筋籠無法自主下沉時，啟動振動錘振搗鋼管帶動鋼筋籠下沉到設計標高，鋼筋籠插達到設計標高后拔出鋼管，拔出鋼管過程中振動錘不停。鋼筋籠吊放如圖2所示。

3 小直徑灌注樁長螺旋施工關鍵工序

3.1 成孔

鉆機就位后要使鉆機底座穩定，可用鉛錘測量鉆機桅桿垂直度，鉆頭中心跟樁位偏差控制在20mm以內。只有質檢員檢驗合格才能正式開展施工。當鉆頭與地面相接觸，則關掉鉆頭的下襟翼，鉆進速度需掌控在1～1.50m/min之間。在鉆進時應加強對鉆機穩定性和垂直度的檢查工作。

3.2 泵送混凝土成樁

結合現場實際情況科學設置地泵位置，盡量減小彎頭，保證混凝土運輸順暢。施工時，必須檢查混凝土的坍落度，如長螺旋鉆孔灌注樁所用混凝土應管控在180～220mm。確保泵送混凝土連續進行。為避免吸入空氣導致堵管，應保證地泵料斗內混凝土高度不小于40cm。施工過程中根據泵送混凝土的速度，邊給料邊起鉆，澆筑起鉆速度為2.5m/min。應保證泵送混凝土量稍微超過提鉆形成的鉆孔體積，混凝土澆筑必須一次澆筑到表面，嚴禁在澆筑前提鉆。

3.3鋼筋籠安放施工

為降低鋼筋籠放置難度，長螺絲鉆打洞，混凝土澆筑到地面后做好土方清理工作，混凝土澆筑后3min內則要進行鋼筋籠放置作業。由于鋼筋籠較長，所以需要開展雙向垂直度觀測，放置鋼筋籠時，與雙向線應以垂直角度布置。如果垂直度偏差超過允許范圍，應告知操作者停機并采取措施糾偏。作業人員要將鋼筋籠扶正，與已澆筑的樁位對齊。在放置時，通過自重壓入鋼筋籠，在鋼筋籠自重壓不到人的情況下，啟動振動錘壓入。

4施工中的一些質量問題及防范辦法

4.1鋼筋籠安裝問題

安裝鋼筋籠時經常發生會如下現象：（1）鋼筋籠位置偏移，導致主筋保護層過薄;（2）鋼筋籠硬度不夠，在安裝時發生變形;（3）鋼筋籠下沉;（4）鋼筋籠難以沉入，造成樁頭鋼筋錨固不足，具體解決辦法如下。

首先，為保證鋼筋籠順利進入孔位，制作過程中必須按照設計圖紙進行，焊接好向導鋼筋。若設計圖紙無要求，應當按照每3m一組設，每組6個環向均勻布設。另外，放置鋼筋籠時應確保與孔位中心對齊，慢速下放。其次，為避免鋼筋籠變形，必須慢速吊起、慢速落下，嚴禁強制下放[3-4]。若鋼筋籠較長或重量不夠不能自主沉入，要結合實際選擇振動錘輔助下沉。在下鋼筋籠之前，應當設置吊筋，當鋼筋到達指定高度時停止下沉，并將其固定，混凝土未完全凝固之前不能使其與吊筋分離，鋼筋籠難以沉入時嚴禁使用切斷鋼筋的方式輔助，必須拔出鋼筋籠，分析下沉失敗的原因后再次插筋。通常情況下，無法下沉的時候應改變混凝土料的配比，把控好粒徑、碎石級配等條件，有效防止混凝土離析，確保碎石可以均勻分布在水泥漿液中，且具備優良的流動性，且在下籠時要把控好垂直度[5]。

4.2 導管堵塞

施工時出現混凝土進料不順、導管堵塞的現象，通常原因是混凝土配比不對，坍塌度存在缺陷或者設備操作不正確。一般存在兩種情況，可能是輸送導管堵塞或者鉆桿堵塞。由于鉆桿同時也是混凝土輸送管，為避免鉆渣進入鉆桿之中，鉆頭的鉆門設計為單向鉆門，在輸送混凝土時，鉆門會隨著泵壓的增大而正常開啟，發生異常情況不開啟時有可能會出現堵管，具體解決辦法如下。

首先，從根源上解決問題，也就是控制混凝土原材料的狀態，找到合適的混凝土原料配比，合理使用水泥，提升混凝土的保水性和堅硬度，進而減小泵送的阻力，在骨料選擇時注意級配的合理性，含泥量需滿足規范要求;要按照混凝土的強度選擇混凝土表面增強劑，確保混凝土強度合格，并盡可能提升其流動性;依照現場實際情況在設計坍落度參數內調整泵送坍落度，切勿照搬硬套、使用直接加水的辦法影響塌落度[6]。其次，可以從設備使用上避免風險的發生，鉆孔開始前，相關工作人員先對鉆門進行檢查，可以采取泵送砂漿的辦法試驗鉆門關閉時的靈活度，在遇到黏性土層時，可一邊泵送混凝土，一邊上下小幅度移動鉆桿，目的是使在鉆門處的泥土脫落，減輕鉆門處壓力，確保混凝土順利泵出。

4.3 樁身偏斜

一般來說，樁偏斜有以下3種可能的原因：一是打樁機到位時自身調整不準確，導致鉆桿傾斜，打樁位置偏差;二是地基承載力不能夠支撐機械重量，發生沉降，造成鉆機傾斜，造成樁身偏斜;三是地層內地質不均，使鉆進過程中受力不均引起鉆頭偏斜，具體解決辦法如下。

施工之前需清理地面障礙物，平整場地，檢查地基承載力，可采取加大基礎底面積、加固地基或減少荷載的措施防止施工沉降。發生沉降及時停鉆，立即糾正偏差;嚴格控制放樣精度，防止樁基跑偏。鉆孔前檢查，確保鉆桿垂直;結合地質預報和試樁情況研究鉆孔方案，確定鉆孔參數。在此過程中，根據鉆桿的振動和結渣情況判斷地質情況，及時調整鉆進速度等參數，避免鉆桿用力過大變形，造成鉆進偏斜。

4.4 樁身質量問題

成樁時，因為鉆桿提升速度過快，混凝土泵送量不足，造成周圍土體在壓力作用下向內擠壓，造成樁身收縮。嚴重時容易造成孔洞塌陷，進而導致斷樁問題。在地質條件差、有沙子存在或者鋼籠降下時有土從孔中掉下來的情況下，樁也容易發生斷裂，具體解決辦法如下。

根據試驗樁總結出的成樁參數，控制鉆桿的提升速度。并增加混凝土的泵送量，保證鉆桿內混凝土的料高，使孔壁的混凝土壓力和土壓力平衡，防止縮徑。在澆筑時控制鉆桿埋深超過1m，防止鉆桿拔出混凝土表面造成斷樁。科學安排樁序，當樁基間距小于樁徑為5倍時，應跳樁施工，防止施工時相鄰樁發生振動和受壓，造成串樁、斷樁、減徑等問題。拆除鋼籠前，應及時清理開口附近的土壤，避免將土壤帶入籠內。混凝土用量應保證填充系數大于1.1。

5 結語

盡管現如今小直徑灌注樁長螺旋施工工藝應用范圍廣泛，但仍須嚴格按照標準和設計要求施工，尤其要在施工開始前認真研究工程地質資料、設計資料及有關機械設備的性能，制訂針對性施工方案，做好風險防控工作，落實各項質量控制措施，確保工程質量。

參考文獻

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[3]張躍平，楊楠，張乃源.公路橋梁鉆孔灌注樁施工質量控制研究[J].水利技術監督，2021（7）：7-10，156.

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[5]陳明.旋挖鉆孔灌注樁施工質量問題及防控措施[J].建筑技術開發，2021，48（3）：133-135.

[6]謝丹.鐵路橋梁鉆孔灌注樁施工質量控制策略[J].工程建設與設計，2021（23）：215-217.