长螺旋钻孔灌注桩建筑施工工法

长螺旋钻孔灌注桩施工工法

中铁二局股份有限公司城通公司

1.前言

在城市修建地铁，不可避免地要施工钻孔灌注桩作为围护结构或抗拔桩、承重桩等，传统上使用回旋钻、旋挖钻施工中不可避免产生坍孔、缩径、沉渣过厚等质量问题，且过程中需要大量泥浆护壁，需要泥浆制作、循环、弃置场地，在城市修建地铁往往没有场地供上述工序使用。若在地铁施工过程中采用长螺旋工法施工钻孔灌注桩，除能缩短施工工期、提高功效、保证钻孔灌注桩成桩质量外，且能避免因钻孔桩施工对周边环境产生污染、沉降等不良影响。本工法具有动力足、钻进能力强、功效高、成桩质量好、环境影响小等优点，可广泛应用于地铁钻孔灌注桩施工领域。

2.工法特点

2.1成桩质量好：由于混凝土是从钻杆中心压入孔中，混凝土具有密实、无断桩、无缩颈等特点，并对桩孔周围土有渗透、挤密作用。

2.2施工环境要求小：由于减少了泥浆制作、循环、弃置等环节，具有成桩快、施工环境污染小等特点，能满足城市地下施工的高环保要求。

3.适用围

适应于粘土、粉土、素填土、软土、流沙层、砂卵石层（粒径围在0～10cm）地层，桩径围400～1000mm，桩长≤30m，以及施工环境保护要求高的市政工程施工。

4.工艺原理

利用长螺旋钻机钻孔至设计深度后，在提钻的同时利用混凝土泵通过钻杆中心通道，以一定压力将混凝土压至桩孔中，同时根据灌注速度反转提升钻杆，混凝土灌注到设定标高后，再借助钢筋笼自重或专用振动设备将钢筋笼插入混凝土中至设计标高，形成的钢筋混凝土灌注桩。

5.施工工艺流程及操作要点

5.1施工工艺流程

施工准备→测量放线→钻机就位→钻进至设计深度→泵送压灌混凝土成桩→均匀提钻至桩顶→后插钢筋笼→钻机移位。

工艺流程图

5.2操作要点

⑴场地平整及测量放线

对施工场地进行平整后进行测量放线，测出场地地面标高，以确定桩顶埋深，根据设计图纸的结构边线关系，测放转角起始及结束桩位及相关控制点，并仔细复核，考虑到施工开挖可能破坏测量点，故在放样过程中必要时制作护桩。

⑵钻机就位

钻机就位后，应用钻机塔身的前后和左右的垂直标杆检查塔身导杆，首次钻孔前用全站仪进行桩机垂直度校正，再移机使钻杆垂直对准桩位中心，垂直度偏差≤0.3%H，以确保桩身垂直度容许偏差在允许围。

⑶钻进成孔

钻孔开始时，关闭钻头阀门，向下移动钻杆至钻头触及地面时，启动马达钻进。钻进速度先慢后快，地表以下3m钻进速度不宜大于1m/min，钻进3m后钻进速度提升至2m/min直至钻进施工

完成，这样既能减少钻杆摇晃，又容易检查钻孔的偏差，以便及时纠正。在成孔过程中，如发现钻杆摇晃或难钻时，则放慢进尺，以避免造成桩孔偏斜、位移，甚至使钻杆、钻具损坏。当钻头到达设计桩长预定标高时，在动力头底面停留位置相应的钻机塔身处作醒目标记，作为施工时控制孔深的依据。当动力头底面达到标记处桩长即满足设计要求。施工时还需考虑施工工作面的标高差异，作相应增减。

根据不同位置及类型的桩制定桩信息表格，计算出每根桩的类型、深度及位置等信息，方便施工现场查阅。

⑷灌注及拔钻

成孔到设计标高后，停止钻进，开始泵送细石混凝土（配合比为：水泥345kg，掺合料65kg，水190kg，砂760kg，碎石1030kg，碎石粒径为5-15mm，外加剂10kg），混凝土泵理论输送量为80m3/h，出口压力为13MPa。当钻杆心充满混合料后开始拔管，严禁先提管后泵料。成桩的提拔速度按90cm～110cm∕分钟之间进行控制，成桩过程宜连续同步进行，应避免因后台供料慢而导致停机待料。施工中每根桩的投料量不得少于设计灌注量，桩顶标高宜高于设计标高50cm。

⑸后插钢筋笼

将地面上加工好的钢筋笼，采用汽车吊一次起吊，在钢筋笼中插入2T离心式振动器连接壁厚16mm、外径159mm、长度比钢筋笼总长长2m的厚壁钢管的振动杆，启动振动器，振动杆连同整幅钢筋笼一次连续的插入混凝土素桩，插入速度控制在6m/min左右，在插入过程中严格检查控制钢筋笼的垂直度，钢筋笼全部插入到位后，检查孔口钢筋笼顶部标高，满足要求后进行下一步工作。

⑹钻机移位

当上一根桩施工完毕后，钻机移位，进行下一根桩的施工，一般采取跳桩施工。施工时由于长螺旋桩的出土较多，经常将临近的桩位覆盖，有时还会因钻机支撑时支撑脚压在桩位旁使原标定的桩位发生移动。因此，下一根桩施工时，还应根据轴线或周围桩的位置对需施工的桩位进行复核校准，保证桩位准确。

5.3劳动力组织（见表5.3）。

表5.3 劳动力组织情况表

6.材料与设备

本工法除浇筑砼需采用细石混凝土外其它无需特别说明的材料，采用的机具设备见表6。

表6.1 机械设备表

表6.2 钻机性能参数表

7.1工程质量控制标准

表7.1.1成桩允许偏差

7.2质量保证措施

7.2.1防止导管堵塞的措施

由于混凝土配比或塌落度不符合要求、导管过于弯折或者前后台配合不够紧密。

控制措施：

（1）保证骨料的粒径、混凝土的配比和塌落度符合要求。

（2）灌注管路避免过大变径和弯折，每次拆卸导管都必须清洗干净。

（3）加强施工管理，保证前后台配合紧密，及时发现和解决问题。

7.2.2防止偏桩的措施

一般有桩平移偏差和垂直度超标偏差两种。多由于场地原因，桩机对位不仔细使钻孔对钻杆跑偏等原因造成。

控制措施：

（1）施工前清除地下障碍，平整压实场地以防钻机偏斜；

（2）放桩位时认真仔细，严格控制误差。

（3）桩机的水平度和垂直度在开钻前和钻进过程中注意检查复核。

7.2.3防止产生断桩、夹层的措施

由于提钻太快泵送砼跟不上提钻速度或者是相邻桩太近串孔造成。

控制措施：

（1）保持砼灌注的连续性，可以采取加大砼泵量，配备储料罐等措施。

（2）严格控制提速，确保中心钻杆有0.1 m3以上的混凝土，如灌注过程中因意外原因造成灌注停滞时间大于混凝土的初凝时间时，应重新成孔灌桩。

7.2.4防止桩身砼强度不足的措施