浅谈双向螺旋挤土灌注桩施工质量控制

高正方

(中铁一局集团天津建设工程有限公司，天津 300250)

1 双向螺旋挤土灌注桩简介

1.1 桩型简介

双向螺旋挤土灌注桩区别于其他桩基的主要特点为：其适用于标准灌入试验SPT≤40的填土、黏土、粉土、黄土、砂土、砾砂、角砾、圆砾、碎石、卵石、风化岩层和强风化岩层等可压缩岩土地层，且不受地下水位的限制，双向螺旋挤土桩采用挤土成桩工艺，具有显著技术、环保和成本优势，具有低噪音、无振动、无泥浆污染、无渣土外运、穿透力强、施工效率高、节约人力资源、施工质量稳定可靠等特点。

1.2 桩型比选

1)工程概况。山东祥海年产6万t氯化法钛白粉项目，主要工程内容为工业建筑厂房，其中中间罐区及氧化车间等建筑基础设计为桩基础。

2)设计选型。由于当地环保要求严，泥浆运输成本高，且地质复杂，厂房对基础承载力要求高，结合地质勘察报告及现场场地条件，与设计单位和业主单位商定，桩型确定通过试桩进行比选，比选桩型包括钻孔灌注桩、PHC管桩及双向螺旋挤土灌注桩。现场施工完成后通过试验获取承载力等数据(见表1)反馈给设计单位，综合桩基能力及施工环保等因素，确定采用双向螺旋挤土灌注桩进行施工。

表2为山东祥海生产6万t氯化法钛白粉项目四氯化钛中间罐区挤土桩与管桩经济型对比。

表1 试桩试验结果对比表

表2 山东祥海生产6万t氯化法钛白粉项目四氯化钛中间罐区挤土桩与管桩经济型对比

通过试桩承载力结果看，双螺旋挤土灌注桩优势比较明显，承载力高，是钻孔灌注桩的1.67倍，是PHC管桩1.26倍；桩身检测结果来看，桩身完整性好，没有缩径、夹渣等缺陷；无土方、和泥浆外运，符合环保要求；施工速度快，平均每天能完成22～25根桩；与PHC管桩及钻孔灌注桩做经济对比，双螺旋挤土灌注桩单位承载力造价为5.5元/kN，PHC管桩单位承载力造价为7.1元/kN，钻孔灌注桩单位承载力造价为10.7元/kN，双螺旋挤土灌注桩相对经济。

综上，经过各项数据比较分析后,项目桩基工程最终确定采用双螺旋挤土灌注桩施工工艺。

2 双向螺旋挤土灌注桩工艺简述

2.1 螺旋挤土灌注桩施工工艺流程

地表清理碾压→测量放样→桩机就位→调整钻机→正式开钻至设计桩底标高→边泵送混凝土边提拔钻具至地表→根据设计要求沉放钢筋笼→钻机移位施工下一根桩

2.2 施工步骤

1)定位：根据控制点，标记好桩位位置，移动钻机至桩中心，调整钻机水平位置及钻杆垂直度。一般桩位误差不宜超过2.0 cm，钻杆垂直度不超过1%。

2)钻进成孔：关闭钻头阀门，开动钻杆，开钻后下钻速度应根据地质情况匀速钻进；钻进过程中，螺旋挤扩钻头应采用正向旋转，直至钻至桩底设计标高，钻进过程中无特殊原因钻头不得反钻和提升。

3)灌料、提升：当钻机钻至设计标高后，钻具应反向旋转，开动混凝土输送泵灌料，当输送管及钻杆芯管充满混凝土后开始匀速提升钻具，边提升、边灌料。直至施工设计桩顶标高，灌注速度应与提钻速度相结合，防止提钻速度过快，泵送料供应不及时的现象，导致成桩质量出现缺陷，也要防止提钻速度过慢，泵送压力过大，出现安全事故。

4)灌注至设计桩顶标高后，移动钻机至下一桩位，控制好桩顶标高，保持超灌符合规范要求500～800 mm即可，减少混凝土的浪费。

5)钢筋笼接头应用焊接或机械式连接。加劲筋应设在主筋内侧，钢筋笼制作安装应符合规范要求；搬运和吊装时应注意保护，防止变形。将振捣杆插入钢筋笼内，同时吊装，仔细检查钢筋笼是否对准孔位，打开振捣器，慢慢下放钢筋笼，避免碰撞孔壁或自由落下，钢筋笼要时刻保持垂直，防止钢筋笼倾斜，造成下放困难。

6)施工时应按桩顶的设计标高掌握好混凝土的灌注量，在保证桩头质量的同时减少混凝土的浪费。建议灌注混凝土完成面之标高比桩顶的设计标高高出500～800 mm。

7)成孔施工的允许偏差应满足表3要求，待混凝土养护期后需进行桩基检测，检测项目包括桩身完整性(小应变检测)及竖向抗压承载力(静载试验)。

表3 成孔施工允许偏差

2.3 施工注意事项

1)双螺旋挤土桩施工应考虑成桩挤土效应可能对邻近建筑物、道路和地下管线所产生的负面影响，必要时应采取减压孔和挤土负效应的技术措施。

2)双螺旋挤土施工顺序应符合下列要求。

(1)对于中心距小于4d的群桩施工，宜由中间向外或由一侧向另一侧施工，且为避免对已完桩基的影响，施工中宜采用隔桩施工方式。

(2)对于群桩施工，应由中间向四周施工。

(3)对于一侧靠近现有建、构筑物的场地，宜从邻近建、构筑物一侧开始由近至远端施工。

3)钻机就位后，应进行桩位复测，钻头与桩位点偏差不得大于20 mm。

4)钻机开孔时下钻速度应缓慢；钻进过程中，钻头应正向旋转，在达到设计桩端标高前，钻具不得反钻或提升。

5)在钻进过程中，如出现卡钻、钻机摇晃、偏斜或发生异常响动时，应立即停钻，在查明原因并采取相应措施后方可继续作业。

6)钢筋笼插放施工完成后，宜使用振捣棒对桩身顶部混凝土进行振捣。

3 双向螺旋挤土灌注桩质量控制

3.1 桩顶混凝土高度施工控制

由于双向螺旋挤土灌注桩混凝土施工方式为边提升钻具，边灌注混凝土，混凝土灌注高度可以进行控制，但为了保证混凝土灌注完成后顺利插入钢筋笼，避免钢筋笼插入过程中侧壁泥土掉落掺入桩芯，一般将混凝土灌注至场地地平处。特殊场地条件下难以将场地平整至桩顶超灌顶高程位置，需综合考虑钻机作业条件。

钛白粉项目施工后处理车间桩基时由于场地条件较差，无法在桩基施工时平整场地至桩顶超灌顶高程位置，超灌高度接近2 m，混凝土超耗量较大，基于这种情况，需采取有效措施控制桩顶混凝土高度同时保证桩芯混凝土质量。

借鉴钻孔灌注桩施工所用护筒形式，结合双向螺旋挤土灌注桩施工工艺，现场施工通过制作钢护筒有效保护桩顶混凝土并控制桩顶混凝土，同时通过局部处理发现，对软弱场地进行降水可以有效改善场地条件，使场地具备钻机作业条件，先开挖至设计高程再进行桩基施工。

通过对桩顶混凝土灌注高度进行控制，仅在后处理车间697根桩施工中，每根桩减少混凝土浪费0.4 m3，整个车间桩基混凝土节约混凝土278.8 m3。

3.2 钢筋笼定位控制

由于双向螺旋挤土桩钢筋笼采用后插施工，考虑混凝土初凝时间等影响，对施工时间要求较高，且钢筋笼长度较长，垂直度较难控制，经常出现钢筋笼偏位的情况(见图1)。

图1 钢筋笼偏位

针对上述问题，结合具体施工工艺，对钢筋笼偏位问题出现的可能原因进行分析。首先钢筋笼尖不对中时可能造成钢筋笼下插过程中无法保证下插方向，其次钢筋笼与振捣杆间没有采取有效固定措施，容易造成振捣杆在垂直下插过程中钢筋笼偏位，最后一点是下插速度过快，振捣杆的下插方向受桩孔内混凝土干扰偏位。通过以上分析，进一步确定现场施工控制要点，具体从以下三个方面实施。

1)钢筋笼加工时笼尖严格对中，在钢筋笼加工平台按照笼尖钢筋位置设置检查件，确保钢筋笼尖加工时统一对中。

2)钢筋笼与振捣杆之间进行有效定位卡控，按照2～4 m间距设置卡具，确保钢筋笼下插过程中与振捣杆位置固定。

3)振捣杆下插应缓慢并保持竖直，现场随时进行量测，发现偏位及时进行纠偏。

在先期桩基施工完成后发现钢筋笼偏位情况较为严重，偏位率高达20%，经过现场加强钢筋笼加工及下插过程控制，在后续桩基施工中偏位情况得到了较大的改善，偏位率仅为1%左右。

4 结 语

桩基工程为隐蔽工程，且地下施工存在较多难以控制的影响因素，其质量无法直接进行外观检查。因此，在施工中需采取有效的质量控制措施进行全过程控制，以确保成桩质量满足设计要求。特别是对新桩型或新工艺桩，工艺尚不成熟，对地质及施工要求也较高，尤其需要重视过程质量控制。通过钛白粉项目桩基工程施工，双向螺旋挤土灌注桩在成桩质量上比较有保证，经桩基试验检测，单桩竖向抗压静载试验承载力100%满足设计要求，低应变检测全部合格，其中Ⅰ类桩占比97%，Ⅱ类桩占3%。

本文就双向螺旋挤土灌注桩在施工过程中存在的一些质量问题及材料浪费情况进行分析并提出解决建议，同时在项目实际施工中进行应用，效果较好。

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