長螺旋灌注樁質量控制技術

黃步高

（中交一公局西南工程有限公司，成都 610000）

1 引言

長螺旋灌注樁是指在水泥粉煤灰碎石樁基礎上改進得到的剛性樁，其在鋼筋混凝土樁基施工中運用具有速度快、無泥漿污染、樁身強度高等優勢。從研究現狀來看，長螺旋鉆孔灌注樁在華南、西南等地質條件復雜的地區應用仍處于嘗試階段，缺少相關技術規范，易出現施工質量不佳的情況。因此，從實踐出發加強現場施工技術研究，提出長螺旋灌注樁質量控制技術，能為加速長螺旋鉆孔灌注樁推廣應用提供技術支撐。

2 項目概況

某辦公建筑位于云南省昆明市，建筑面積約1.3萬m2，高度約22 m，主體為混凝土框架結構。工程地基基礎采用混凝土結構，基礎樁為長螺旋鉆孔管灌注樁，受力為端承摩擦樁，基礎等級為甲等，混凝土結構環境類別為二a類。

3 樁基施工方案

在樁基施工階段，勘察確認場地地基土分布復雜，地層分層為：①雜填土；②泥炭層；③粉土；④軟塑~可塑高壓縮性土層；⑤粉土。

雜填土以黏土為主，分布不均，夾隨時；泥炭層極其軟弱；粉土屬于液化層，液化等級中等；從總體來看，地基土呈軟弱態，壓縮不連續，夾雜軟塑、流塑等土層，強度變化異常。在綜合分析的基礎上，將粉土選為樁端持力層，極限端阻力標準值達1 700 kPa。結合地質條件，設計長螺旋灌注樁參數如表1所示，鋼筋籠采用φ6 mm@100/200 mm螺旋筋，內設φ12 mm@2 000 mm加勁箍。

表1 項目長螺旋鉆孔灌注樁參數

場地地下水主要分布在粉土層，穩定水位在地表下約0.2 m位置，包含上部孔隙水和下部承壓水，受大氣降水和地表水滲入補給，中間無良好隔水層。在場地含水豐富的情況下，土體回縮較快，通過振動沉管方式施工將對土體產生振動力和擠壓力，給結構帶來較大擾動[1]。在樁間距較小的情況下，易產生超孔隙水壓力，導致土體膨脹、變形，引發斷樁等問題，因此，需采用鉆孔灌注樁施工方法，實現管內泵壓混凝土后植鋼筋籠成樁施工，施工工藝流程如圖1所示。

圖1 長螺旋鉆孔灌注樁施工流程

4 灌注樁質量控制技術

4.1 施工準備

長螺旋灌注樁施工應提前進行設備、機具和材料準備，清理場地內道路，確保鉆機、吊車等設備正常出入。對照施工圖紙，對鋼筋等材料進行抽檢，現場試驗確定樁身混凝土強度等級達C25，保證材料質量合格。對施工使用的設備進行安裝、調試。在鉆機準備階段，考慮到樁處于松散土體中，周圍存在粉土層，土體受剪切擾動易發生液化，在部分獨立承臺樁間距僅1.2 m的情況下，長時間施工易出現穿孔問題。為縮短鉆進時間，盡可能減少對周圍土體帶來的擾動，按由北向南、由西向東的順序施工，按擠土樁方式對樁距小的樁實施隔樁跳打，防止出現穿孔問題。

4.2 測量放線

在測量放線階段，按設計單位提供的樁位平面圖等確定軸線系統，反復檢查確認系統誤差滿足規范要求[2]。按施工圖現場丈量樁位，使用鋼尺在樁位圖中標注全部樁點位置，并確認具體位置。現場進行測量放線，誤差控制在±10 mm范圍內。使用水準儀引測，將標高控制點引至基坑內，施工過程中加強標高等參數測量和復核。

4.3 鉆孔施工

工程選用空心長螺旋鉆桿鉆機作業，在鉆機就位后，確認場地平穩，然后使用磁性線墜對塔身垂直度進行檢查，調整鉆桿中心對準孔中心，保證鉆桿垂直度誤差不超1%，如圖2所示。鋪設導管后，通過泵送預拌砂漿對導管和鉆桿進行潤濕。在鉆進前將鉆頭對中，確認與樁位點偏差不超20 mm。重新測量鉆桿垂直度，保證機械高度上鉆桿垂直度誤差不超3‰。將鉆頭封口后，緩慢下鉆，速度控制在1.0~1.5 m/min。遭遇卡鉆、異響等情況需立即停鉆并確認原因，排除問題后才能重新作業。成孔期間禁止反轉或提升鉆桿，如需中斷需將鉆桿提升至地面，重新清洗鉆頭和封口后才能繼續作業。鉆桿長度較長，轉動過程中易出現上部擺動較大的問題，應增設導向架加強擺動控制。下鉆過程中通過跟蹤測量，確保鉆桿保持垂直和平穩，避免出現傾斜錯位問題。若檢查發現鉆桿彎曲，需及時利用千斤頂調正。發現鉆孔偏斜，將鉆頭吊住后，上下反復掃孔，實現糾正孔位的目標。在鉆至持力層設計標高后，開啟輸送泵灌入混凝土，將鉆桿預提100 mm左右，泵入混凝土后停頓10~20 s，加壓確認鉆桿內部充滿混凝土后緩慢提升鉆桿，確保孔底充滿混凝土。穿越流塑狀土需加強提鉆速度控制，確認鉆桿內混凝土量達0.1 m3以上。每次鉆進前后應加強鉆頭、鉆桿等部位檢查，發現異常及時修補或更換。

圖2 長螺旋鉆孔灌注樁施工

4.4 泵壓混凝土

利用設備高壓泵送混凝土時應提前制作質量合格的混凝土，保證成樁效果。在現場施工期間，通過試驗確認混凝土配比符合設計要求，并將坍落度控制在200~220 mm，確保混凝土和易性及流動性良好，避免后續出現管道堵塞等問題。使用碎石骨料進行混凝土拌和，檢查確認粒徑不超16 mm，制作時添加I級粉煤灰，用量至少達75 kg/m3。根據樁徑選擇地泵，在固定時應選擇合適位置，縮短泵送距離的同時減少管路彎曲。結合施工經驗，將地泵和樁機距離控制在60 m以內，灌注前利用清水清洗泵管，然后使用水泥砂漿潤濕。開始壓灌后，將鉆頭閥門打開，將鉆桿提升200~300 mm，并連續泵送混凝土，實現邊送邊提鉆，始終確認料斗內混凝土高度至少達400 mm，鉆頭埋入混凝土界面以下至少1.5 m。為防止泵管被泥漿堵塞，應時刻檢查排氣閥，發現異常及時處理，避免出現縮徑、斷樁等問題。混凝土在鉆桿內持續流動的過程中，提鉆過晚將導致水泥漿液被擠出，引發管道堵塞問題。現場應加強人工接續，加強提鉆時間控制。結合土層情況，鉆桿提升速度控制為1.2 m/min，在接近地面時放緩，清理孔口渣土，確保樁頭質量合格。灌注高度略高于設計標高0.5 m，結束后及時清洗泵管、鉆桿內殘留的混凝土。

4.5 后植鋼筋籠

完成混凝土灌注后，使用小型挖掘機將流出的泥漿清理干凈，將鋼筋籠轉入懸掛器，使用吊車吊起。將鋼筋籠做成錐形樁，在底部設置固定裝置，確保鋼筋籠插入后能及時找正樁中心位置，使拉繩充分受力。按設計要求制作鋼筋籠，外側設置50 mm厚保護層，采用C25混凝土墊塊，沿橫向圓周位置均勻布置4塊，豎向位置間隔2 m布置1處，頂端設置吊環。對縱向鋼筋進行接長焊接，確認交接位置焊接牢固。采用尺量檢查法，確認主筋間距和直徑允許偏差為±10 mm，長度允許偏差為±100 mm，箍筋間距允許偏差為±20 mm[3]。對骨架進行分節編號，下方使用方木鋪墊，禁止堆放，以免鋼筋籠發生變形。在混凝土灌入3 min內，通過導桿將鋼筋籠插入樁孔，速度控制在1.3~1.6 m/min，使鋼筋籠與地面保持垂直，對準孔口，依靠重力自然沉降后，開啟振動器，使鋼筋籠緩慢下沉至設計高度。在鋼筋籠出現垂直偏差的情況下無法下插到位，需增加振動器的振動力度，確保下插到位。鋼筋籠下放應為連續過程，中間避免停頓，并加強插入速度控制，避免過快。下插到指定深度后，將振動器關閉。利用鉆機提升裝置時每隔3 m開啟一次振動器，增強混凝土密實性。在鋼筋籠就位固定后，緩慢提升振動器，直至從孔口拔出，將周圍溢出浮漿清理干凈，將鋼筋上的鋼絲繩取下。虛樁長度至少800 mm，在混凝土面低于工作面時進行二次補料。在當前樁施工結束后，將機械移動至下根樁位。考慮到提鉆時周圍堆積的土壤可能導致樁位被遮蓋，同時鉆進支撐腿移動時可能觸碰樁位點，引發樁位偏移問題，因此，需做好樁位復核，確認無誤后才能繼續施工。

4.6 質量檢驗

為加強成樁質量控制，選取連續6根樁進行試驗，在單體樁基施工28 d后對成樁效果進行檢驗。按照成樁質量要求，混凝土充盈系數應大于1，需通過樁身完整性測試。樁位偏差不能超出d/4（d為樁徑），且不超過150 mm，垂直度偏差不能超過1/100 mm，單樁承載力極差不超30%。如表2所示，從樁位偏差、垂直度偏差、單樁承載力等角度展開分析，最終確認6根樁均能通過樁身完整性測試，且單樁極限承載力均能達到1 700 kPa，驗證了施工質量控制技術的有效性。由此可知，編制的長螺旋灌注樁施工方案具有推廣價值。項目按施工方案進行樁基施工，加強長螺旋灌注樁質量控制，使工程一次性通過質量驗收，大幅提高施工效率，同時削減了擠土效應和施工泥漿給周圍建筑和地下管網造成的不利影響，為工程帶來經濟效益和社會效益。

表2 項目長螺旋灌注樁試樁結果

5 結語

作為成熟的地基施工工藝，長螺旋灌注樁應用廣泛，但在復雜地層中運用需加強質量控制，確保取得較高的綜合效益。結合云南地區復雜地層工程施工實踐展開研究，通過分析水文地質條件，并結合地層特性提出長螺旋鉆孔灌注樁施工技術，通過內部泵送混凝土和后植鋼筋籠方式解決施工難題。在明確施工工藝流程的基礎上，針對測量放樣、鉆孔施工等個環節加強質量控制，把握施工技術應用要點，確保灌注樁充分發揮強度高、低污染等優勢，最終成功通過單樁承載力等測試。可見，科學運用長螺旋灌注樁質量控制技術能有效提高單樁成樁質量，降低施工對環境的干擾。