长螺旋钻孔压灌混凝土后插钢筋笼灌注桩施工技术与质量控制

长螺旋钻孔压灌混凝土后插钢筋笼灌注桩（简称长螺旋钻孔压灌桩，下同）是一种环保型、综合经济效益较高的新型建筑桩基，是在长螺旋钻孔法、泵送混凝土、大流动性混凝土等成熟施工技术的基础上发展起来的。长螺旋钻孔压灌桩具有成桩速度快，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

几年来在全国各地得到了快速的推广和使用，北京、上海等地已先后了地方规程。这种新桩型施工技术性强，桩基质量受施工因素影响较大。本文对长螺旋钻孔压灌混凝土后插钢筋笼灌注桩的施工技术与质量控制要点进行总结阐述，供各位同行参考指正。

一、长螺旋钻孔压灌桩的工作原理和特点

长螺旋钻孔压灌桩采用长螺旋钻机干钻成孔，钻至预定深度后，在提钻的同时通过中空的螺旋钻杆，将大流动性混凝土以一定压力泵送到桩孔中，混凝土灌注到设计标高后，再利用钢筋笼自重和专用振动设备，把钢筋笼插入到混凝土中至设计标高，从而形成钢筋混凝土灌注桩。长螺旋钻孔、大流动性混凝土泵送、后插钢筋笼是长螺旋钻孔压灌桩的核心技术和控制要点。

长螺旋钻孔是用一种大扭矩动力头带动的长螺旋中空钻杆干钻成孔，钻孔中的土除一部分被挤压到孔壁上外，大部分被钻杆的螺旋叶片带动着螺旋上升，土在上升时被挤压，与钻杆形成一土柱，土柱与钻孔间隙仅有几毫米，类似于一个长柱形活塞，土柱使钻孔在提钻前不塌孔。即使在有地下水的地层，因土柱与钻孔间隙小，钻孔速度快，钻孔内渗出并积存的水很少，因此孔内不会塌陷。大流动性混凝土压灌工艺是大流动性混凝土配制和泵送混凝土技术的综合应用，要求混凝土具有良好的和易性和较大的塌落度，以便于泵送和钢筋笼的沉入。混凝土输送泵通与中孔的长螺旋钻杆相连，在钻杆底部的钻头设有单向阀，钻至设计深度后，把搅好并储备好的大流动性混凝土通过泵管压至钻头底部，此时单向阀打开，混凝土压出并推动钻杆上升，随钻杆土柱的上升，孔内混凝土压满，由于孔内积聚高压，并有钻杆的抽吸作用，在软土段混凝土会充盈较多形成扩径桩，对提高桩承载力很有好处。后插钢筋笼的插入深度受混凝土的坍落度和插入工艺等因素影响，经过点焊成型的钢筋笼吊起居中后，靠自重即可插入混凝土一定深度，钢筋笼较长或靠自重无法压入时，可用专用振动设备将钢筋笼压至设计标高。

长螺旋钻孔压灌混凝土桩具有以下特点和优势：

1、适应范围广：该桩型适用于粘性土、粉土、砂土、填土等各种土质，能在软土、流沙层、沙卵石层、有地下水的复杂地质条件下成桩。

2、桩身质量好：混凝土从中空钻杆底部单向阀高压连续泵出，克服了孔底沉渣、断桩、缩径等泥浆护壁工艺钻孔的质量通病，提高了成桩质量。

3、单桩承载力高：由于连续压灌大流动性混凝土护壁成孔，对桩孔周围的土有渗透、挤密作用，提高了桩周土的侧摩阻力和单桩承载力。

4、施工效率高：钻孔灌注速度快，桩机移动灵活方便，一机一孔，一次成桩，每日可成桩20~30根。

5、环保无扰民：施工时噪音低、无震动、无污染，克服扰民难题。

6、工程造价低：和静压桩、泥浆护壁灌注桩相比，工程造价低，具有较高的性价比。

二、长螺旋钻孔压灌混凝土桩施工工艺及质量标准

（一）、材料及主要机具：

1、混凝土：宜采用和易性好、泌水性好的预拌混凝土，强度等级符合设计和相关规范要求，初凝时间不小于6小时，灌注前混凝土坍落度宜为220-260mm，且不应小于180mm。

2、水泥：宜选用强度等级≥32.5Mpa的普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥，质量应符合GB175《通用硅酸盐水泥》标准要求，进场复试合格。

3、砂：应选用洁净中砂，含泥量不大于3%。质量应符合JGJ52《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》的要求。

4、石子：选用粒径5～16mm的卵石或碎石，含泥量不大于2%。质量应符合JGJ52《普通混凝土用砂、石质量及检验方法标准》的要求。

5、粉煤灰：宜选用I级或II级粉煤灰，细度分别不大于12%和20%。质量检验合格，掺量经试配确定。

6、外加剂：多为泵送剂、减水剂、缓凝剂等，宜选用液体外加剂，根据施工需要通过试配确定掺量。

7、钢筋：主筋及加强筋规格不宜低于HRB335钢筋，箍筋可采用HPB235钢筋，钢筋的规格、品种、性能符合设计要求，并有出厂合格证和进场复试报告，焊接试件应作焊接质量检测。

8、主要机具：成孔设备采用长螺旋钻机，带硬质合金钻头。泵送设备选用45~60m3/h或其他规格的混凝土输送泵，输送管内径不宜小于150mm，钢筋笼的加工和置入设备选用电焊机、切断机、弯曲机、振动锤、插笼器等。

（二）、操作工艺：

1、放线定位：按桩位平面图测设桩位轴线和定位点，插上钢筋棍并洒上白灰标识桩位。桩位放完后由技术负责人组织质检员、施工员、班组长共同对桩位进行检查，确认无误后办理验收签字手续。

2、长螺旋钻孔：

每次桩机就位前应进行孔位复核，确保符合设计要求。钻机必须铺垫平稳，确保机身平整，钻杆垂直，钻头对准桩位。钻尖与桩点偏移不得大于10mm。垂直度控制在1%以内。在机架或钻杆上设置标尺标记，以便控制和记录孔深。

开钻前必须检查钻头上的出料口是否闭合，严禁开口钻进。钻进速度应根据土层情况或根据试桩参数来确定：杂填土、粘性土、砂卵石层为0.2～0.5m/min；素填土、粘性土、粉土、砂层为1.0～1.5m/min。成孔过程中，一般不得反转和提升钻杆，如需提升钻杆或反转应将钻杆提升至地面，对钻尖开启门须重新清洗、调试、封口。

在钻进过程中，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。进入软硬层交界时，应保证钻杆垂直，缓慢进入，在含有砖块、杂填土层或含水量较大的软塑性土层钻进时，应尽量减少钻杆晃动，以免孔径变化异常。钻进时随时观察电流变化状态和地层土质状况，钻出的土应随钻随清。钻进过程中应随时检查钻杆垂直度，保证钻头垂直度符合规范要求，防止钻孔倾斜。

钻至桩底设计标高时，应由质检人员进行终孔验收，校核桩身长度并做好记录，在灌注混凝土前钻杆应继续空转钻杆清土，不得提钻。

3、压灌混凝土：

混凝土的强度等级应符合设计要求，坍落度宜为220-260mm，且不应小于180mm，初凝时间不小于6小时。为保证混凝土良好的和易性和流动性，一般都掺加粉煤灰、减水剂、泵送剂等掺和料，应严格按照实验室提供的配合比控制掺量。浇筑时应按要求留置试块并随机抽检混凝土坍落度，当坍落度不符合设计要求时, 应掺入适量的外加剂。

混凝土地泵的安放位置应与钻机施工顺序相配合，尽量减少弯道，地泵与钻机的距离控制在60m以内为宜。混凝土泵送前应采用水泥砂浆进行润湿，当室外气温高于30度时、应在混凝土输送泵管上采取降温措施。混凝土泵送应连续进行，当钻机移位时，地泵料斗内的混凝土应连续搅拌，并保证斗内混凝土的高度不低于400mm，以防吸进空气造成堵管。

提升钻杆200-300mm，确认钻头阀门打开后开始泵送混凝土，边泵送混凝土边提钻，提升速度要与泵送速度相适应，应保证钻头始终埋在混凝土面以下不小于1000mm，以防止缩径、断桩，在淤泥层和砂层时适当减缓提钻速度。混凝土应灌注至比设计桩顶标高0.5～1米，以保证桩头混凝土质量。压灌过程中应详细记录每根桩的实际混凝土用量和混凝土充盈系数，混凝土充盈系数控制在1.05~1.20 之间且不小于1.0。

4、吊放钢筋笼

钢筋笼制作应符合设计和规范要求，桩内钢筋笼不得设弯钩，主筋焊接应按要求进行焊件强度试验，螺旋式箍筋应绑扎牢固并间隔点焊，以防止变形。钢筋笼底部应有加强构造，保证振动力有效的传至钢筋笼底部，为避免在下钢筋笼时主筋插帮, 下部主筋应向内侧略收 15~20°的倾角。

桩身混凝土灌注完成后应立即进行钢筋笼插入作业，防止时间混凝土耽误过长凝固影响下笼。将震动用的钢管在地面水平穿入钢筋笼内，并与振动装置可靠连接，钢筋笼顶部与振动装置应进行连接。将钢筋笼吊起直立于孔口, 钢筋笼吊装时应采取措施、防止变形，安放时对准孔位，并保证垂直、居中，扶笼时应有专人指挥。

钢筋笼应连续下放、不易停顿。在插入钢筋笼时，首先依靠钢筋笼和导管自重缓慢插入。当依靠自重不能插入时，开启振动装置，使钢筋下沉到设计深度。为了保证钢筋笼下至设计标高, 在振捣器钢丝绳上设置标记与钻机塔架上的标记相对应, 以控制主筋标高。到预定位置后断开振动装置与钢筋的连接，缓慢拔出钢管并连续振动，以保证上部混凝土振捣密实。成桩后及时清理孔口，封护桩顶。

（三）、质量标准：

主控项目：原材料、混凝土强度、桩身质量、单桩承载力经检测满足设计和规范要求；钢筋笼主筋间距：±10mm；钢筋长度：±50mm；桩位偏差： 1～3根桩、单排桩基垂直于桩基中心线方向和群桩基础的边桩的桩位偏差为70mm，条形桩基沿桩基中心线方向和桩基础中间桩的桩位偏差为150mm；孔深允许偏差：0～+300mm。

一般项目：钢筋笼箍筋间距：±200mm；钢筋笼直径：±10mm；钢筋笼安装深度：±100 mm；桩径：0～+50mm；垂直度：不大于1%；桩项标高：-20～+30mm；保护层厚度：±20mm；混凝土坍落度：220～260mm；混凝土充盈系数：1.0～1.3。

三、长螺旋钻孔压灌混凝土常见质量问题及预防措施

1、导管堵塞：

压灌混凝土时很容易发生导管堵塞的现象，主要原因有：混凝土配比或塌落度不符合要求，如混凝土粗骨料粒径过大、级配不合理、混凝土坍落度小、和易性差、成桩时间过长、水泥不合格或与外加剂适应性不好等；导管过于弯折或者前后台配合不够紧密等。相应的预防措施为：保证粗骨料的粒径、混凝土的配比和塌落度符合要求；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；加强施工管理，保证前后台配合紧密，及时发现和解决问题。

2、偏桩：

造成偏桩现象的主要原因有：场地局部松软未经压实，桩机对位时偏差大，地层原因使钻杆跑偏等。相应的预防措施为：施工前清除地下障碍，平整压实场地以防钻机偏斜；放桩位时认真仔细，严格控制误差；在开钻前和钻进过程中注意检查复核桩机的水平度和垂直度。

3、断桩、夹层：

造成断桩、夹层的主要原因有：泵送混凝土跟不上提钻速度；灌注停滞时间过长，混凝土离析或超过初凝时间；相邻桩太近形成串孔等。相应的预防措施为：严格控制提速，确保中心钻杆内有1米以上的混凝土，同时采取保证泵斗内混凝土量，加大泵斗容量等措施保持混凝土灌注的连续性；如灌注过程中因意外原因造成灌注停滞时间过长，超过混凝土的初凝时间或造成混凝土离析时，应重新成孔灌桩；根据场地情况及桩中心距采用合理的施工路线，必要时采用隔一打一的方案，以防因地层不稳出现临近串桩问题。

4、桩头质量问题：

桩头质量问题多为夹泥、气泡、混凝土疏松、浮浆太厚等，一般是由于操作控制不当造成。相应的预防措施为：及时清除或外运桩口出土，防止泥块混入桩头混凝土中，钢筋笼在吊放入孔时，不得碰撞孔壁；保持钻杆顶端气阀开启自如，防止混凝土中积气造成桩顶混凝土气泡过多；桩顶浮浆多因孔内出水或混凝土离析造成，应超灌以排除浮浆；保证桩头部位振捣质量，提钢管时应缓慢拔出并连续振动，可用插入式振捣棒复振桩头以确保桩头处混凝土密实。

5、钢筋笼下沉：

钢筋笼下沉主要是因桩顶钢筋笼固定措施不当造成，一般随混凝土收缩而出现。相应的控制措施为：钢筋笼顶必须用铁丝加支架固定牢固，12小时后方可拆除，避免因混凝土收缩造成笼子下沉。

6、钢筋笼无法沉入：

吊放钢筋笼时经常发生钢筋笼无法沉入的现象，原因主要包括：混凝土配合比不符要求，如坍落度小、级配不合理、和易性差等；成桩时间长或吊放钢筋笼时间隔时间过长；钢筋笼下端偏出桩孔；桩周土对桩身产生挤密作用等。相应的预防措施为：改善混凝土配合比，做好混凝土试配工作，保证混凝土的坍落度、和易性、粗骨料的粒径和级配等满足要求；保持连续作业，缩短成桩时间，混凝土压灌后及时吊放钢筋笼，防止因时间间隔过长造成混凝土坍落度损失过大，影响钢筋笼的沉入；吊放钢筋笼时保证垂直和对位准确，防止钢筋笼下端偏出桩孔而无法沉入；保证混凝土灌注量达到要求，选择合适的外加剂。

7、钢筋笼上浮：

主要是由于相邻桩间距太近，在施工时混凝土串孔或桩周土壤挤密作用造成前一支桩钢筋笼上浮。相应的预防措施为：在相邻桩间距太近时进行跳打，保证混凝土不串孔，只要桩初凝后钢筋笼一般不会再上浮。同时控制好相邻桩的施工时间间隔。

长螺旋钻孔压灌桩施工前应严格按规范要求进行试桩，以确定最终施工图设计单桩承载力。试桩前应做同条件试块强度检验，在桩身混凝土达到设计强度的100%时进行试桩。从成桩到开始试验的时间间隔为：砂土不应少于10天。粉土和粘性土不应少于15天。对于淤泥或淤泥质土不应少于25天。在同一条件下的试桩数量不少于总桩数的1%，且不少于3根。另外，要做好成品保护工作，桩头混凝土强度在没有达到5MPa时不得辗压，以防桩头损坏。已完桩的基础开挖，应制定合理的施工顺序和技术措施，防止桩的位移和倾斜，并检查每根桩的纵横水平偏差。

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，具有较高的性价比，且适用范围广，尤其在软土地基处理上更有优势。随着基本建设规模的扩大， 长螺旋钻孔压灌桩已成为桩基础中的新技术，受到建设单位的重视和结构设计人员的青睐，为基本建设、环境保护创造巨大的社会效益和经济效益。