后置钢筋笼原土挤压灌注桩施工工法

后置钢筋笼原土挤压灌注桩施工工法

江苏南通六建建设集团有限公司

许正宏 刘 钟 邹科华 冒小玲 杨 坚

1.前言

随着我国经济建设和城市建设的

快速发展，高层建筑和地下工程的大量

兴建，以高科技为支撑，发展低碳经济

已经成为我国社会经济发展的重要方

向。大量新型桩基的出现也极大的促进

了施工技术的发展。现代桩基础根据成

桩方法对土层的影响可以分为非挤土

桩、部分挤土桩和完全挤土桩三大类，

由于非挤土桩存在着诸多的技术、成本

和环保方面的问题，我们在承建的桩基

工程施工中，在中国京冶工程技术有限公司的指

导下，以发明专利《双向螺旋挤扩桩施工方法及

双向螺旋封闭挤扩钻头》为基础，研发了一种新

型的后置钢筋笼原土挤压灌注桩施工技术，该挤

压灌注桩钻机具有机械扭矩潜能大，穿透能力强

等特点，最大钻孔深度已达33m ，最大桩径达到

600mm,单桩承载力达到3000KN,使双向螺旋封

闭挤扩钻头在国内施工领域，钻孔深度达到最深、

桩径达到最大、单桩承载力达到最强，与挤土预

制桩相比，对不同土质具有很强的适应性，成桩工效高。 2.工法特点

图1-1 原土挤压灌注桩桩机

1-连接杆；2-动密封挤扩体；3-封闭挤扩体；

4-下螺旋挤扩体；5-钻尖；6-连接法兰盘；9-

副螺旋叶片；10-合金钻齿；11-动密封螺旋挤

扩叶片；12 -下螺旋挤扩叶片。 图1-2 双向螺旋封闭挤扩钻头

2.1是一种承载力更高，沉降量更小、质量更好、成本更低、能耗更少、工效更高、

图2-1模拟试验-挤土效应研究图2-2模拟试验-数字近景摄影变形量测

图2-3模型试验-数字近景摄影变形量测结果图2-4螺旋挤扩钻头钻进挤扩土体响应-挤密效应数值仿真更加环保的施工方法。

2.2与非挤土桩相比，具有无泥浆、无渣土、振动小、噪声低、不扰民、钻进速度快、施工方便等明显的技术和成本优势。

2.3该挤压灌注桩钻机具有机械扭矩潜能大，穿透能力强等特点，最大钻孔深度已

图2-5 双向螺旋挤扩钻头可钻性理论分析的试验验证

达33m，与挤土预制桩相比，对不同土质具有很强的适应性，成桩工效高、节约人力。

2.4通过模型试验及新天地公寓楼、万锦世嘉商住楼等近三十项工程实践应用证明，原土挤压灌注桩在较小范围内改变了土体的承载力，4D桩径内承载力提高，4D桩径外土体几乎没有变形，克服了挤土桩的施工挤土效应的不利影响。

2.5该技术施工工艺简单，无泥浆污染、无渣土外运，无建筑扬尘，不需要弃土场地，桩材充盈系数低，节约混凝土原材料，成桩无噪声无振动，环保效果极佳，是质量可靠，成本低廉、高效环保的先进绿色桩基技术。

3.适用范围

后置钢筋笼原土挤压灌注桩主要桩径范围为400mm-600mm，属于中型桩，单桩承载力特征值为1000KN-3000KN，特别适用于SPT<35或CPT<15Mpa的填土、粘土、粉土、黄土、砂土、砂砾土、残积土和强风化岩层等地层，但应慎用于饱和软黏土地层，对于中风化和大卵石等坚硬、密实地层不适用。

4.工艺原理

后置钢筋笼原土挤压灌注桩施工工法成桩工艺使得桩周土体产生物理压缩挤密、土体力学指标c和φ值提高。成桩挤土效应使原有桩土界面产生较大的径向水平位移，引发原有土中应力状态从Ko 状态变换为Kp 状态，最后表现为初始水平应力从σo 增长为σp。桩周土体抗剪强度会随着土体力学参数和有效水平应力增加而增大。这些正面因素导致桩周土体抗剪强度大幅度提高，桩土界面接触更为紧密，桩侧摩阻力显著增大，具有优越承载变形性状。

后置钢筋笼原土挤压灌注桩利用双向螺旋封闭挤扩钻头在进钻和提钻时双向将原桩孔中的土体挤扩到桩孔的侧壁中，使得桩周土和桩端土被挤密的程度远远超过了现有的非挤土桩和挤土桩施工方法所能达到的程度，从而大幅度提高了桩侧土摩阻力和桩端土承载力。钻成孔到达预定设计深度后，在一边用混凝土泵通过钻杆中心将混凝土压入桩孔的同时一边提钻杆，直至灌满已成的桩孔为止，再在混凝土初凝前将钢筋笼振动沉入混凝土桩体中成桩，大大提高桩体混凝土的密实性，增强了桩的承载能力。

由于双向螺旋封闭挤扩钻头能够在进钻和提钻时双向将桩孔中的土体挤压到桩孔的侧壁中，故能够在成桩过程中避免在非挤土桩工法中所出现的桩孔坍塌、泥浆护壁、

桩底沉渣过厚和桩孔排土所引起的桩周土体应力释放所导致的向孔内的位移与强度衰减。先灌注混凝土后插钢筋笼能确保成桩的质量，避免桩产生缩颈、夹渣等质量通病，质量可控可靠。

5.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→

桩机就位→制作钢筋笼→下

钻→提钻及灌浆→振动沉入

钢筋笼→移机至下一个桩位

→施工监测。

5.2操作要点

5.2.1施工准备

1 施工场地和桩机应作以

下检查

1）要测量场地的标高，并注意测点应有足够的数量和代表性。打桩过程中则要随时测量地面是否发生沉降。

2）对三点支撑自行式螺旋挤土灌注桩机进行试运转，通过人机界面检查每个机电系统的运转是否正常。

3）平整施工场地，对影响机械行走施工的松软场地作处理和作好排水措施。

4）清除现场内妨碍施工的障碍物和地下隐蔽埋设物。

5）做好施工用水、电、道路及临时设施。

6）检查钻具，对磨损部分进行修补。

7） 根据施工的要求，做好图纸会审和交底工作。

8）调垂直钻杆，检查出浆口的阀门是否正常，关好阀门，预紧钢丝绳。

2 检查混凝土中压泵装置与管路系统；中压泵的泵送压力应≥6Mpa

3 混凝土的制备应符合《混凝土泵送施工技术规程》(JGJ/T 10) 1-桩机就位； 2-下钻； 3-到达设计标高停止钻进； 4-提钻及灌浆；5-振动沉入钢筋笼；6-成桩。

图5.1 施工工艺流程