浅析长螺旋钻孔压灌混凝土后插钢筋笼灌注桩工艺技术

浅析长螺旋钻孔压灌混凝土后插钢筋笼灌注桩工艺技术
路征中化云龙工程部
摘要：近些年来，长螺旋钻孔压灌混凝土后插钢筋笼灌注桩作为一种新型灌注桩施工工艺，由于具有操作简便，混凝土灌注速度快、成桩质量好、造价低等优点而在全国得到较快推广［1］。

本文结合云龙热源技术改造项目桩基实例，阐述了长螺旋钻孔压灌混凝土后插钢筋笼灌注桩优点、施工工艺、施工质量要点及质量缺陷和预防。

关键词：长螺旋优点，施工工艺，缺陷防治，经验总结
笔者参与建设的热源技术改造工程位于云南昆明地区，由于工程项目位于厂
矿生产区内，施工场地比较狭窄拥挤，对桩机施工机械、钢筋笼等桩基工程施工
影响较大，同时避免桩机、吊车机械触碰到厂矿生产管道设备导致安全事故和财
产损失，故采用长螺旋钻孔压灌混凝土后插钢筋笼施工工艺，既能避免了桩基坍
孔和断桩等质量问题又能因地制宜减少施工生产和厂矿生产的相互交叉影响。

1 长螺旋钻孔压灌混凝土后插钢筋笼灌注桩优点
长螺旋钻孔压灌混凝土后插钢筋笼灌注桩（以下简称长螺旋压灌后插筋）
利用长螺旋钻孔至设计深度，在提钻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，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人混凝土中，直至设计标高，形成钢筋混凝土灌注桩［2］。

它适用于易塌孔，地下水位较高，较高或低强度土层或粉细砂层、卵石层、强
中风化基岩等地层，能克服地下水位以下的软土、粉土、砂土等易坍塌地层。

长螺旋压灌后插筋施工工艺具有以下主要优点：
（1）适应性广泛：适用于淤泥质土层、填土层、粉土层及砂、粘性土层、卵石
层等。

（2）针对性强：在有较厚的易坍塌地层（如砂、卵石层、流泥土层等）场地施
工时，能有效克服断桩、缩颈、塌孔等质量问题。

（3）单桩承载力高：由于采用一定压力的混凝土压灌成桩，桩端及桩周土经水
泥浆挤密、渗透、固结，提高了单桩承载力，因比相同状况下的其他施工工艺可
将单桩承载力提高20～30%。

（4）桩身混凝土密度高：该工艺打破了传统混凝土自由下落入孔的灌注方式。

在浇注完桩身混凝土后，通过后插钢筋笼的振动下振捣混凝，加强了桩身混凝土
的密实度，提高了桩身与孔壁间的侧摩擦阻力。

（5）施工环保、文明：该工艺因不需要泥浆护壁，不需要排污，且施工振动小、噪音低、施工环保、现场文明整洁。

2 施工工艺
2.1施工流程
图 2.1 长螺旋钻孔压灌混凝土后插钢筋笼灌注桩施工流程
2.2 成孔设备和方法
2.2.1 成孔方法
长螺旋钻机主要由动力头、钻杆、立柱、液压步履式底盘、回转机、卷扬机拉动及电气液压系统等组成的地基与基础处理设备［3］，在工作状态下，通过操纵液压系统，可实现行走、回转，起落立柱和桩机对位。

工作时由动力头驱动钻杆、钻头旋钻钻进，卷扬机控制控制钻具升降，钻至设计孔深，采取边提钻边压注混凝土而成桩。

表2.2 JZB110施工机械参数
2.2.2成孔方法
长螺旋干作业钻孔桩是一种无泥浆循环的机械式干作业连续成孔成桩施工方法,钻头切削下来的钻渣通过螺旋钻杆叶片不断从孔底输送到地表,利用长螺旋钻机钻孔至设计深度,在提钻的同时利用混凝土泵通过钻杆中心通道,以一定的压力将混凝土压入桩孔中,再用振动平台安装钢筋笼的一种连续机械式干成孔成桩方法。

3 工程项目概况
3.1建设规模
本项目所建热源气装置由一台燃煤褐煤的高效沸腾床燃煤炉、一台气体换热器、两台袋式除尘器、四台鼓风机以及配套的供煤及渣灰排出设施等组成。

项目产品为650℃的热烟气，一套装置可每小时产出650℃的热源气129000Nm3/h，其总热焓值为2800×104kcal/h。

该烟气用于公司饲料级磷酸盐，即磷酸二钙（以下简称MDCP）、磷酸一钙（以下简称MCP）干燥的热源气，供热能力要求≥2584×104kcal/h，本项目设计能力最终为2800×104kcal/h。

3.2地质条件
根据地勘报告资料揭露的地基岩土层结构及其物理力学性质，工程地质属湖盆及河谷地貌，古湖泊沉积，有草煤露头，上覆各色冲积物，场地为第四系坡积、堆积、冲洪积物以及二叠系的灰岩风化物及灰岩构成，按自上而下揭露的地质情况为：第1层为杂土层，平均厚度3.06米，整个场区内均有分布；第2层为粘土层，平均厚度8.4米，顶板埋深为5.8-27米，变化幅度较大大部分均有出现；
第3层为泥炭质土，平均厚度5.8米，厂区内以中部西边出现，东边缺失，变化幅度较大；第4层为粘土层，平均厚度12.9米，整个场区均匀分布；第5层为强风化灰岩-泥灰岩，平均厚度2.7米，场区内均有分布；第6层为中等风化泥灰岩场区内最大揭穿厚度为16米，岩体质量等级分类为V类，属较硬岩。

地基基础设计等级为丙级，建筑场地类别为Ⅱ类，地下水对桩身砼及钢筋具有微腐蚀性。

3.3自然条件：
厂址海拔高程为2020米，年平均大气压81.26KPa。

基本气候特征为：气温：多年平均气温14.5℃，最热月平均气温19.8℃（6 月、7 月），最冷月平均气温7.4℃（1 月、12 月），极端最高气温33.4℃，极端最低气温－13.9℃；
湿度：平均相对湿度72%；降雨量：年降雨量1020.9mm，最大月平均降雨量205.5mm，降雨量集中在5～10 月，其降雨量占全年降水量的87.26%；
4 工程项目案例
4.1钻孔工艺选择
本工程位于云南省昆明市寻甸县开发区中化云龙有限公司厂区内，北面为已建10KV 开关站；东面为已建MCP 熟化库和MCP 厂房；南面为已建MDCP 厂房；西面为已建循环水站和变配电室。

场区内地形较平坦，交通便利，施工区域十分狭小（约1000平米），无泥浆护壁成孔工艺需要的湿作业场地，从工程所处的地质条件对比分析具备长螺旋钻孔的条件（详见表4.1），故本工程桩基采用长螺旋钻孔压灌混凝土后插钢筋笼施工工艺。

表4.1 长螺旋钻孔工艺适用范围对比表
长螺旋钻孔工艺适用于填土层、淤泥质土层、粘性土层、粉土层及砂、卵石层等。

4.2工程实施情况
本工程总桩数有88根（详见图4.1），其中主装置63根，烟囱区域25根，桩径φ600,有效桩长17-23米，桩身配筋根据设计要求。

桩基施工需要1台长螺旋桩机、1台输送泵机、1台钢筋剪切机、1台钢筋调直机、1台钢筋弯曲机、1台小型挖掘机、一辆25T吊车，2辆自卸汽车（根据需要），电焊机1台，弹簧振动锤一台（插入钢筋笼用）。

在施工过程中，平均每天施工8根桩基，从组装长螺旋桩机开始，桩机施工周期约15天完成。

图4.1 热源技术改造工程桩位布置图
图4.2 桩机成孔图 图4.3 后插筋施工图 5 长螺旋压灌后插筋质量缺陷及预防措施
每一种桩基施工工艺都有其优缺点，长螺旋钻孔施工中需要针对易产生的质量缺陷进行原因分析，采取预防措施就能对质量缺陷进行有效的预防。

本工程在实施过程中也产生一些质量缺陷，烟囱施工过程中出现2根钢筋笼插入不到位（详见图5.1）
本工程总结分析了长螺旋钻孔施工中需要针对易产生的10种质量缺陷，进行了主要原因分析和针对性的预防措施，在一定程度上减少了质量问题发生，保证总体成桩质量。

（具体详见表5.1）
表5.1 长螺旋压灌后插筋质量缺陷及预防措施
图5.1 烟囱2根钢筋笼插入不到位缺陷
6 长螺旋压灌后插筋施工经验总结
6.1钻机异常情况处理
钻孔时，先调直桩架挺杆对好桩位。

启动钻机钻进0.5～1米深时，检查一切正常后，再继续钻进，钻进过程中，根据岩土工程勘察报告、操作台上电流仪表电流的变化（到砂岩后电流表度数为220～250A）及排出孔口的弃土，确定桩端土质情况，为后续钻孔提供施工参数。

如遇到卡钻、钻机摇晃、偏斜或发现有节奏的声响时，应立即停钻，查明原因，采取相应措施后，方可继续作业，当需停钻时间较长时，应将钻杆提至地表。

6.2钢筋笼吊装异常处理
钢筋笼起吊时必须夹紧，将钢筋笼对中及保持垂直，并保证将振动锤的击振
力通过钢筋笼导人管传到钢筋笼底部。

插人速度宜控制在1.2一1.3m/min。

当钢筋笼的主筋为25或25以上时，由于主筋数量多、钢筋粗、下插阻力大，很难将钢筋笼振插到设计深度，不宜采用此工艺。

6.3桩头成品保护
施工前要确定钻机行走路线，钻机避免碾压成桩。

弃土清运应与灌注桩施工配合进行，严禁设备碰撞灌注桩。

桩顶保护长度不应小于0. 3m，桩间土宜采用人工清运。

桩间保护土层开挖、清运过程中，应合理安排开挖、清运顺序，禁止开挖和运输机直接在基底面上行走。

如需在已开挖完成的基底面上行走，应采取铺设木板等保护措施,严禁机械碰撞桩头。

7 结语
长螺旋干作业成孔灌注桩是建设部2005年颁布的十项新技术之一［4］，它简化了桩位埋设护筒、泥浆、碴石清理、导管安装、水下浇混凝土及泥浆清运、埋设等工作。

长螺旋钻孔压灌桩改良了原来的地层性质，提高地基强度和摩擦力，且工法不受地下水位的限制，具有较高的性价比。

该工法适用于民用与工业建筑地下水位以上的填土层、粘性土层、粉土层、沙土层和粒径不大的砾砂层。

不适宜于地下水位以下的上述各类土层以及碎石土层、淤泥层、淤泥质土层,对非均匀含碎砖块、混凝土块、条石的杂填土层以及大卵石层，成孔困难大。

参考文献
［1］赵建武等.长螺旋钻孔压灌混凝土后插钢筋笼灌注桩［J］.北京.市政技术.2012（3）：33.
［2］ DB 11/T582-2008，长螺旋钻孔压灌混凝土后插钢筋笼灌注桩施工技术规程［s］. 北京.北京市建设委员会.2008
［3］刘龙胜等.长螺旋钻孔压灌混凝土后插钢筋笼灌注桩施工技术应用［J］.
贵州. 贵州省岩石力学与工程学会.2012.
［4］建筑业10项新技术［s］. 北京. 住房和城乡建设部工程质量安全监管司.2011。