浅谈长螺旋钻孔压灌桩施工技术与质量控制

浅谈长螺旋钻孔压灌桩施工技术与质量控制作者：XXXXXXXXX单位：XXXXXX集团有限公司摘要:文章根据工程实例,通过介绍该技术在济宁华都·金色兰庭一期桩基工程的成功应用，对其施工技术与质量控制要点及质量问题的原因分析与控制措施进行总结阐述，以供参考。关键词:长螺旋钻孔压灌桩，施工工艺，施工技术与质量控制要点，质量问题的原因分析与控制措施。1引言长螺旋钻孔压灌桩技术是一种新型的桩基础施工技术。它与普通钻孔桩不同：它是利用长螺旋钻机钻孔至设计深度，在提钻的同时利用砼泵通过钻杆中心通道，以一定压力将砼压至桩孔中，砼灌注到设定标高后，再借助钢筋笼自重或专用振动设备将钢筋笼插入砼中至设计标高，形成钢筋砼灌注桩。具有成桩速度快，承载力高，噪音低，工程造价低，综合效益好等优点，且不受地下水位的限制，特别适应于地下水以下粘性土、粉土、砂土、淤泥等各类土层的成桩，近几年来在国内得到了不断地推广、应用与发展。2工程实例近两年，我公司应用该技术在济宁王母阁片区B区、C2区回迁楼工程(798根，桩径400mm，桩长16m，钢筋笼长16m)，北湖西北片区回迁安置楼16#楼工程(260根，桩径500mm，桩长26m，钢筋笼长17.8m)、济宁华都·金色兰庭一期桩基工程(1300根，桩径600mm，桩长25m，钢筋笼长17.1m)，均取得了良好的效果。现就该技术在济宁华都·金色兰庭一期桩基工程的应用进行阐述。3.1工程概况本工程为济宁华都·金色兰庭一期桩基工程，由济宁华都房地产开发有限公司投资兴建，由山东鸿顺集团有限公司建设施工，本工程建设地点位于济宁市洸府河西侧,新327国道南侧。建筑面积12.09万㎡，包括20#--24#楼五个高层住宅楼。住宅楼均为地上十七层,地下一层,框架剪力墙结构,建筑高度52.6m。基础形式为桩基础和独立承台基础。3.2工程地质条件场区地形地貌属汶泗河冲洪积平原，拟建场地地势较平坦，系拆旧建新场地，勘探深度范围内揭露的地层除①层素填土外，其余地层主要由粘性土及砂层组成，场区地层可分为15层，自上而下共分述为：（1）杂填土；（2）素填土；（3）粉土；（3-1）：粘土；（4）细砂；（5）粘土；（6）粉质粘土；（7）粉质粘土；（8）中细砂；（9）粉质粘土；（10）中砂；（11）粘土；（11-1）中砂；（12）中砂；（12-1）粉质粘土；（13）粘土；（13-1）中砂；（14）中砂；（15）粘土。3.3桩基设计概况本工程设计采用长螺旋钻孔压灌桩，桩长25米；桩径600mm，为摩擦端承桩，桩端持力层为：（12-1）粉质粘土。单桩竖向抗压承载力特征值为1500kN，设计桩数为1300根。桩身砼强度等级为C30，主筋为HRB400直径12mm，钢筋笼长17.1m，定位箍筋为HRB400直径10mm@2000，螺旋箍筋为HRB235直径6.5@200，箍筋加密区间距100mm，桩顶嵌入承台100mm，桩身主筋锚入承台长度大于40d，桩身主筋砼保护层厚度为50mm。3.4桩基施工3.4.1施工工艺3.4.1.1工艺流程平整场地→放线定位→钻孔机就位→钻至设计深度停止钻进→边提升钻杆边压灌砼→插入钢筋笼→成桩。3.4.1.2施工方法(1)准备工作①组织工程有关人员尽快熟悉和研究岩土工程勘察报告、桩基工程施工图纸及图纸会审记录，编制详细的施工方案和材料供应保障措施，进行质量、安全技术交底。②调查建筑场地和邻近区域内地下管线、地下构筑物、相邻危房等，采取相应的加固和保护措施，保证工程施工顺利进行。③对设备进行安全可靠性检查，施工前应进行试桩(≧3根)，确定各项工艺参数。④安排材料进场，按要求进行原材料复试。(2)场地平整、放线定位(测设桩位轴线、定位点)。(3)钻机就位：钻机就位对准桩位点后必须调平，确保成孔的垂直度，结合场地实际情况铺设枕木或钢板，使钻机支撑稳定。在钻杆上设置标尺，以便控制和记录孔深。(4)检测桩口标高、确定钻孔深度。(5)制作钢筋笼，砼准备及护筒埋设。钢筋笼主筋与加劲箍筋必须焊接，钢筋笼底部应有加强构造，保证振动力有效传递至钢筋笼底部(下端500mm处主筋宜向桩轴心线弯曲，加固焊接形成一个圆锥形桩头)。安放钢护筒，钻机就位对准桩位点后必须调平，确保成孔的垂直度，结合场地实际情况铺设枕木或钢板，使钻机支撑稳定。(6)成孔灌注①开钻时，钻头对准桩位点后，启动钻机下钻，下钻速度要平稳，严防钻进中钻机倾斜错位。如出现异常情况，应立即停钻，查明原因，采取相应措施后方可继续作业。②钻进中，当发现不良地质情况或地下障碍物，应立即停钻，并通知建设单位与设计单位确定处理方法、修改工艺参数或重改桩位、桩长等。③钻机钻至设计孔底标高后砼泵开始压灌砼，然后边压灌边提钻，提杆的速度要和泵送的速度相适应，确保钻杆不被拔空和中心管内至少有0.1立米的混凝土，钻杆底部始终低于桩孔内砼面1米,设计及规范要求混凝土超灌至桩顶标高以上至少500mm，直至混凝土顶面不止，混凝土的充盈系数不小于1.1。④现场试验：对于到达现场的商品混凝土，要进行塌落度检测，发现不合格不允许灌注，在成桩过程中随机抽样作混凝土标准试块，每台班做2组试块，测定其28天抗压强度。(7)插入钢筋笼将导入钢管在地面水平穿入钢筋笼内，利用吊车将钢筋笼竖直吊起，安放时对准孔口，保持垂直、居中。插入钢筋笼时，先扶稳旋转依靠自重和人工下入孔中，当依靠自重不能继续插入时，开启振动锤击振导入钢管，使钢筋笼下沉至设计深度，断开振动锤与导入钢管的连接，缓慢连续拔出钢管。(8)成桩后桩体达到一定强度后，方可进行开槽及桩间土挖除等土方清理工作。3.4.1.3施工技术与质量控制要点（1）钢筋笼制作质量①所有不同规格的钢筋均有出厂合格证和按批进行机械力学性能复试，经复试合格后才能使用，试件取样必须有见证人签证；②钢筋、钢筋笼搭接应有同条件的试验报告，按现场焊接300个接头为一批，做一组焊件试验；③钢筋笼制作应按图纸施工并符合下列标准：单面焊搭接长度为10d，焊缝宽度为0.7d,焊缝厚度为0.3d，主筋与箍筋采用点焊固定，钢筋笼制作允许偏差见下表：④钢筋托架应在同一个平面上，加强筋用固定环形模制作，以保证其外形圆整和直径正确；⑤成形的钢筋笼应平卧堆放在平净的地面上，堆放层数不得超过二层。（2）钢筋笼安装①为了保证钢筋笼主筋的保护层厚度（50mm），在制作钢筋笼时，预先在笼的四周每3米绑扎一组垫层，每组为4块；②将检验合格的钢筋笼运至孔口附近，运输过程中，确保钢筋笼不得发生扭曲与变形；③将钢筋笼吊起慢慢放入孔内，入孔时应保持轻、慢、稳，若遇不明障碍物时应停止下放，待排除后方可进行；④当钢筋笼上端的第一个加劲筋接近孔口时，注意标高，再慢慢下放钢筋笼，随时用水准仪控制钢筋笼标高，当钢筋笼下放至设计标高后，将钢筋笼牢固地固定在地表面。⑤钢筋笼吊装过程中应派一名人员进行指挥，吊车吊臂和钢筋笼下方严禁站人，以防发生意外。⑥钢筋笼在完成验收后方能下入孔内，上、下两节笼对接时要保证主筋位置对准，同一平面内的接头应≤50%主筋根数；⑦钢筋笼下入孔内受阻，禁止强行下入，应查明原因并处理后方可下入，必要时应起拔扫孔后再下笼，确保下放钢筋笼和钻孔的同心度；⑧钢筋笼保护层厚度50mm；⑨按开工令要求的吊筋长度制作吊筋，使钢筋笼正确就位。（3）合理选择打桩顺序开工前，由项目技术负责人编制本工程《长螺旋钻孔灌注桩施工方案》，在方案中明确了隔桩跳打的打桩顺序，并附“打桩顺序平面示意图”。以防止新打桩对已打桩挤压,使得已打桩产生缩颈和断桩现象，项次项目允许偏差（mm）1主筋间距±102箍筋间距±203钢筋笼直径±104钢筋笼整体长度±100具体打桩顺序见下图，方案编制完成后报送公司技术负责人审批。另外，由施工员在技术交底中对隔桩跳打的顺序要求，作了详细地交底，并在施工过程中对打桩顺序严格加以监控。逐排隔桩跳打顺序从中间向两端施打打桩顺序平面示意图(4)钻机就位：钻机就位前对桩位进行复测，施工时钻头对准桩位点，稳固钻机，钻杆下端距地面10～20cm，对准桩位，压入土中。使桩中心偏差不大于规范和设计要求的10mm。钻机定位后，进行预检，钻尖与桩点偏移不得大于1cm，刚接触地面时，下钻速度要慢。(5)钻机成孔：施工过程中要求边旋转钻杆边清除孔边渣土，以防止提升钻杆时土块掉入，钻孔过程要用经纬仪校正垂直度（≤1%）。(6)原材料控制①超流态混凝土的原材料必须经过2次复验合格后方可投入使用，水泥宜选用硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥，强度等级不得低于32.5Mpa、最小水泥用量350Kg/立方米、水灰比宜为0.5～0.6、外加剂的选用应保证塌落度达到18cm～22cm，拌制投料时其填加顺序宜滞后于水和水泥、石子粒径宜采用5～25cm，施工要加大水泥用量，提高水泥和易性，使石子在混凝土中悬浮，以避免混凝土离析，减少钢筋笼下沉时的粘阻力；②提钻压灌砼：要严格控制钻杆提升速度，确保提钻速度与砼泵送量相匹配，保持料斗内砼的高度6不低于400mm。开始压灌砼时，宜先提升钻根200～300mm，开始泵送砼，确认钻头阀门打开后方可提钻。正常的提钻速率一般控制在1.8～2.4米/分钟。混凝土输送泵泵送混凝土应该连续进行。(7)吊放钢筋笼：钢筋笼较长，为防止起吊时笼体变形，笼体下部应绑附钢管（沿主筋通长布置，间距为1.5米）。下放钢筋笼之前，要做到调直、对中；起吊时，要合理布置吊点，吊起钢筋笼头部的同时人工抬起钢筋笼底部，吊直扶稳过程中，至少由2名技术人员远距离垂直双方向控制指挥，严禁撞孔壁。(8)桩顶保护措施：冬季施工时，桩完成后，应立即覆盖保温。防止混凝土裸露在负温中散失热量，并在7d后，方可开槽，并剔除桩头超灌混凝土至设计标高。3.4.1.4砼主要材料采用P.O42.5水泥，中砂(河砂)，碎石5-25cm，自来水，Ⅱ级粉煤灰，缓凝高性能减水剂。3.4.1.5主要机具设备砼输送泵HBT80机2台，高压胶管、钢输送管，JZL60液压步履式长螺旋钻机2台，砼采用预拌商品砼，ZLJ5261H汽车吊2台，0.6m3履带式挖掘机2台，振动锤2台。3.4.1.6劳力组织(1)班长1名：负责施工指挥、质量进度协调各工序之间的工序衔接。(2)司机工2名：正确操纵钻机的定位、下钻、提升等工序，观察检查机械运转情况和维修保养。(3)司泵工2名：砼泵、电子秤以及泵送管道的正常运转和设备的保养。(4)普通工6名：负责出钻土体的清理。(5)记录员2名：记录施工中的各类数据、情况。(6)电工2名：维护电器设备的运转、保证正常照明。(7)机械工2名：整套机械设备的运转和维修。(8)安全员1名：负责安全检查。3.4.1.7安全措施(1)进入施工现场要正确佩戴安全帽，高空作业穿防滑鞋系好安全带。7(2)灌注桩的虚桩部分，灌完砼后及时填充或用夹板盖严，防止人员掉入。(3)各种电线、电缆及各种电器设备均应按操作规程架设，电工及机械操作人员应按时检查线路，发现问题及时整改。(4)施工人员工作前和工作中不得喝酒，不得酒后作业。(5)钻机开机前应认真检查设备，紧固螺栓，并进行试转，机手操作要精神集中，不得擅自离岗。3.4.2主要质量检验指标孔深允许误差+300mm以内；桩位允许偏差≤10cm;桩孔垂直度偏差≤1%桩长；桩砼的充盈系数不小于1.15，不大于1.3；桩顶标高允许偏差+50mm;砼试块的试压强度满足设计强度等级要求；3.4.3常见质量问题的分析与控制3.4.3.1砼堵管原因分析：：砼配合比或坍落度小不符合要求，成桩时间过长导致砼初凝，吸进空气，导管过于弯折或者前后台配合不够紧密等。控制措施：(1)保证粗骨料的粒径、砼的配比和塌落度符合要求，加强对砼质量进行现场抽查。(2)泵送管路避免过大变径和尽量减少弯道，尽可能保持水平，长距离泵送时，泵管下面应用垫木垫实。每次拆卸导管都必须清洗干净。(3)当气温高于30℃时，应在砼输送泵管上采取降温措施。冬季施工时应注意采取保温措施。(4)砼的泵送连续进行，保持料斗内砼的高度不低于400mm，防止吸进空气造成堵管。(5)成桩后，应及时消除钻杆及软管内残留砼，长时间停