(2010-08-09 14:51:43)
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长螺旋钻孔泵送超流态砼后置钢筋笼技术是由日本的CIP工法演变而来的，它与普通钻孔桩不同，它采用专用长螺旋钻孔机钻至预定深度，通过钻头活门向孔内连续泵注超流态混凝土，至桩顶为止，然后插入钢筋笼而形成的桩体，是一种新型的桩基础施工手段。超流态混凝土灌注桩应用广泛，不受地下水位，所用混凝土摩擦系数低，流动性强，骨料分散性好，所用螺旋钻机即可钻孔又可压灌混凝土，操作简便，混凝土灌注速度快，成桩质量好，降低造价。是2005年建设部推广的十大技术之一。
2 工法特点
2.1超流态混凝土流动性好，石子能在混凝土中悬浮而不下沉，不会产生离析，放入钢筋笼容易；
2.2桩尖无虚土，防止了断桩、缩径、塌孔等施工通病，施工质量容易得到保证；
2.3穿硬土层能力强，单桩承载力高、施工效率高，操作简便；
2.4低噪音、不扰民、不需要泥浆护壁不排污、不降水、不挤土、施工现场文明；
2.5综合效益高，工程成本与其他桩型相比比较低廉。
3 适用范围
本工法适用于建（构）筑物基础桩和基坑、深井支护的支护桩，适用于填土
层、淤泥土层、沙土层及卵石层，亦适用于有地下水的各类土层情况，可在软土
层、流沙层等不良地质条件下成桩。桩径一般采用400mm～1200mm。
4 工艺原理
超流态混凝土灌注桩是利用长螺旋钻机钻孔至设计标高，停钻后在提钻的同
时通过设在内管钻头上的混凝土孔，压灌超流态混凝土，压灌至设计桩顶标高
后，移开钻杆将钢筋笼压入桩体。在压灌混凝土到桩顶时，灌入的混凝土要超出
桩顶50cm，以保证桩顶混凝土强度。
5 施工工艺
5.1工艺流程
平整场地→桩位放样→组装设备→安放钢护筒→钻孔机就位→钻至设计深度停止钻进→边提升钻杆边用混凝土泵经由内腔向孔内泵注超流态混凝土→提出钻杆放入钢筋笼→成桩→桩头处理→桩顶保护措施。
5.2施工方法
5.2.1准备工作
5.2.1.1岩土工程勘察报告；
5.2.1.2桩基工程施工图纸及图纸会审记录；
5.2.1.3建筑场地和邻近区域内地下管线、地下构筑物、相邻危房等必须调查清楚，以便采取相应的加固和保护措施，进而保证桩基顺利施工；
5.2.1.4超流态混凝土灌注桩施工采用螺旋钻孔机，根据不同的桩型选择相应的钻机型号及钻进参数；
5.2.1.5桩基工程中所用的原材料必须进行复验，只有经过复验且复验合格的原材料才允许使用。
5.2.2场地抄平、放线，组装设备。
5.2.3安放钢护筒，钻机就位钻机就位对准桩位点后必须调平，确保成孔的垂直度，结合场地实际情况铺设枕木或钢板，使钻机支撑稳定。
5.2.4检测桩口标高、确定钻孔深度。
5.2.5制作钢筋笼，搅拌混凝土钢筋笼主筋与加劲箍筋必须焊接，用Ⅱ级钢做主筋时可不设弯钩，用Ⅰ级钢筋做主筋时桩顶应设弯钩，弯钩长度不小于钢筋直径的6.25倍，钢筋笼下端500mm处主筋宜向内侧弯曲15～30º；桩身混凝土必须留有试块每个浇注台班不得小于1组，每组3件。
5.2.6成孔灌注
5.2.6.1开钻时，钻头对准桩位点后，启动钻机下钻，下钻速度要平稳，严防钻进中钻机倾斜错位；
5.2.6.2钻进中，当发现不良地质情况或地下障碍物，应立即停钻，并通知建设单位与设计单位确定处理方法、修改工艺参数或重改桩位、桩长等；
5.2.6.3钻机钻至设计孔底标高后混凝土泵开始压注混凝土，然后边压注边提钻，始终保持泵入孔中混凝土量大于钻杆上提体积量。
5.2.7安放钢筋笼
利用钻机自备吊钩、塔吊或吊车将钢筋笼竖直吊起，垂直于孔口上方，然后扶稳旋转依靠自重和人工下入孔中，如下沉阻力大则用代自重的振动器压入，固定在设计标高。
5.2.8成桩后对混凝土强度等级进行检验
5.3操作要点
5.3.1引点就位钻机就位前对桩位进行复测，施工时钻头对准桩位点，稳固钻机，通过水平尺及垂球双向控制螺旋钻头中心与钻杆垂直度，确保钻机在施工中平正，钻杆下端距地面10～20cm，对准桩位，压入土中，使桩中心偏差不大于规范和设计要求的10mm;
5.3.2钻机成孔施工过程中要求边旋转钻杆边清除孔边渣土，以防止提升钻杆时土块掉入，钻孔过程要用经纬仪校正垂直度（≤1%）；
5.3.3超流态混凝土拌制超流态混凝土的原材料必须经过2次复验合格后方可投入使用，水泥宜选用硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥，强度等级不得低于32.5Mpa、最小水泥用量350Kg/立方米、水灰比宜为0.5～0.6、外加剂的选用应保证塌落度达到22cm～25cm，拌制投料时其填加顺序宜滞后于水和水泥、石子粒径宜采用5～20cm，施工要加大水泥用量，提高水泥和易性，使石子在混凝土中悬浮，以避免混凝土离析，减少钢筋笼下沉时的粘阻力；
5.3.4提钻压混凝土泵送施工时，要严格控制钻杆提升速度，确保提钻速度与混凝土浇注速度相协调。提钻杆前，要求钻杆内的混凝土高度高出地面。同时，要计算每盘泵入混凝土方量（每盘0.44立方米），施工时，通过混凝土泵送对钻杆产生的上顶力，调整提钻速度，保证钻杆及叶片对混凝土有一定的挤压作用。
5.3.5吊放钢筋笼钢筋笼一般较长，为防止起吊时笼体变形，笼体下部应绑附钢管（沿主筋通长布置，间距为1.5米）。下放钢筋笼之前，要做到调直、对中；起吊时，要合理布置吊点，吊起钢筋笼头部的同时人工抬起钢筋笼底部，吊直扶稳过程中，至少由2名技术人员远距离垂直双方向控制指挥，严禁撞孔壁，确保钢筋笼保护层为70～100mm；钢筋笼依靠自重沉入混凝土中应连续，如遇下沉阻力过大，要及时拔出钢筋笼，重新成孔插入，钢筋下沉直至露出地面小于1m时，方可在端头以带配重的振动器振动压入，并用水平仪监控桩顶标高；
5.3.6桩顶保护措施冬季施工时，桩完成后，应立即覆盖保温，防止混凝土裸露在负温中散失热量，并在7d后，方可开槽，并剔除桩头超灌混凝土至设计标高。
6 主要材料
水泥 石子 砂子 钢筋 粉煤灰 水
普通硅酸盐水泥强度等级32.5Mpa 石子粒径5-20cm，含泥量≤3%。 中砂，含泥量≤3% 配筋按设计要求， Ι级工业磨细粉煤灰 自来水
7 机具设备
7.1长螺旋钻机
施工钻机型号为IZD800，钻机功率为90KW，钻杆直径有
400mm、600mm、800mm三种规格，每台钻机需要1台30t以上履带吊配套使用。
7.2混凝土搅拌设备和运输设备
根据单桩混凝土灌注量和单桩连续灌注的时间，确定混凝土搅拌设备和运输
设备的型号、规格及数量。
7.3混凝土输送泵
混凝土输送泵规格由泵送混凝土高度和泵送距离来确定，要注意保证泵送混
凝土时有足够的压力。
7.4钢筋笼吊放机械
利用15t履带吊吊放和压入钢筋笼，也可利用长螺旋钻机配套履带吊或搭式钻机上的副钩吊放和压入钢筋笼。
7.5其他机具
主要有钢筋制作机具、钢护筒、余土外运机具等。
8 劳力组织
序号 工种 人数 工作内容
1 指挥 1 指挥协调各工序操作，控制质量
2 操作员 3 按设计要求操作桩机，维修机械
3 上料工 6 按配比上料、灌注，保证施工连续性
4 发电工 1 负责电器设备的安装使用和维修
5 记录员 2 兼质量检查员，负责施工记录，操纵仪表
6 安全员 1 安全检查
9 安全措施
9.1建立健全安全管理机构，设专职安全员。上岗人员坚守岗位，各司其职。
夜间作业有充分的照明，高空作业要系安全带；
9.2清除防碍施工的高空和地下障碍物，平整打桩范围内的场地，桩机行走的道路要压实；
9.3对施工场地附近的建筑和地下管线要认真查清，采取有效措施，以避免震坏原有建筑而发生伤亡事故；
9.4专人操作和保养施工机具，并定期检查。
10 质量标准
10.1质量标准
10.1.1钢筋笼允许偏差
直径 ±10mm
长度 ±100mm
主筋间距 ±10mm
箍筋间距 ±20mm
10.1.2桩距允许偏差≤5cm
10.1.3有效桩长允许偏差≤10cm
10.1.4桩顶标高允许偏差≤±5cm
10.1.5桩垂直度允许偏差≤桩长的1/100
10.1.6桩位偏移允许偏差≤桩径的1/2
10.2检测
10.2.1成桩质量检查
10.2.1.1超流态混凝土搅拌应对原材料质量、计量、混凝土配合比、外加剂、塌落度、混凝土强度等进行检查；
10.2.1.2钢筋笼制作应对钢筋规格，焊条规格、品种，焊缝长度，焊缝外观质量、主筋与箍筋制作偏差等进行检查；
10.2.1.3施工过程中要求对成孔中心位置、孔深、孔径、垂直度、钢筋笼安放实际位置进行检查，并填写相应质量检查记录；
10.2.1.4成桩后对混凝土强度等级进行检验；
10.2.1.5桩头开挖时应及时检查桩数、桩位及桩头外观质量。
10.2.2单桩承载力检测
10.2.2.1单桩静载荷实验应在工程桩施工前进行，在同一施工条件下的试桩数量不小于总桩数的1%，且不小于3根；
10.2.2.2工程桩总数在50根以内时不应少于2根；
10.2.2.3为确保桩身质量，宜选用低应变检测桩完整性，抽检数量不少于总桩数的10%，且不少于5根；
10.2.2.4试桩桩头应在桩顶部分配制加密钢筋网2～3层；
10.2.2.5试桩前应进行同条件强度等级试验，在桩身强度达到设计强度的100%时准许试桩。从成桩到开始试验的时间间隔为：砂类土≥10天，粉土和粘性土≥15天，淤泥质土≥25天。
10.3质量控制措施
10.3.1工前进行技术交底，明确质量控制标准；
10.3.2随时检查施工记录，对每根桩进行质量评定，如发现不合格的桩根据实际情况采取补救措施；
10.3.3抽样开挖桩体周围土层，检查桩的外观质量和整体性；
10.3.4所用的原材料和混凝土强度必须符合设计要求和施工规范的规定。
11效益分析
11.1超流态混凝土桩施工工艺，机械化程度高，施工进度快，综合经济效益好；
11.2与冲孔灌注桩相比，虽然混凝土费用略高，但在同一地质条件下，每立方米混凝土承载力可提高0.55倍，施工工期可缩短20%以上；
11.3在地下水位以下施工时，可省去泥浆护壁，综合费用可节省15%～20%。
后植入钢筋笼灌入桩施工关键技术后植入钢筋笼灌入桩施工技术《后植入钢筋笼灌注桩成桩法》属于建筑基础工程领域的施工技术，具体说是一种长螺旋钻孔中心压灌混凝土后植入钢筋笼灌注桩的成桩技术。我公司对此项技术进行了长期深入细致的调查、研究、试验、考核和应用，经不断积累、不断进步、不断创新使该技术达到了工程应用的较高水平。
1 概述
在建筑、交通、矿山、码头等基础工程中经常采用桩基础，基桩施工方法和
配套施工机具得到了广泛开发与应用，由于城市建设对噪声、振动控制愈加重
视，柴油锤击打预制桩和振动沉管灌注桩受到。正反循环灌注桩施工工艺造
价低，须采用泥浆护壁方法，泥浆对环境污染的问题至今未能根本解决。长螺旋
钻孔灌注桩施工噪声小、效率高，经济性好，多年来得到不断推广、应用与发
展。在桩径ф400、ф600、ф800mm，桩长约28m范围内其特点能得到充分发挥，施
工工艺也得到迅速发展。
1.1 工程过程
长螺旋钻孔中心泵压混凝土后植入钢筋笼灌注桩成桩工艺施工工艺过程：长
螺旋钻孔－提钻时通过钻杆中心泵压混凝土－向桩体混凝土中植入钢筋笼－成
桩。我公司对长螺旋钻孔中心泵压混凝土后植笼灌注桩成桩技术及专用设备的研
究与应用已有近十年历史。在长螺旋钻孔现浇混凝土桩的施工中常采用一种长螺
旋钻孔到预定深度，在提钻同时用混凝土泵通过钻杆中心将混凝土压到已钻成的
桩孔中形成桩体的方法，该方法具有桩体材料自行护壁的功能，无须附加任何其
它护壁措施，根本免除了泥浆污染、泥浆处理、泥浆外运的工作，对环境影响
小；在形成的素混凝土桩体中植入钢筋笼能提高桩的承重、抗拔能力；施工程序
简化，提高效率，降低造价。
1.2 施工设备与配套机具
后植笼灌注桩成桩施工设备与配套机具主要有桩架、长螺旋钻孔动力装置、
钻杆、钻头、滑动护筒、固定护筒；混凝土拖式泵、混凝土输送钢管和软管；起
重机、振动电机或振动锤以及现场制作钢筋笼设备等。
1.3 植入钢筋笼方法的探求
解决该项技术的首要难题是保证在素混凝土桩体中植入钢筋笼的“到位率”，即
满足将灌注桩的钢筋笼100％植入到设计深度要求，这一难题直到本世纪初才基本得到解决。国外后植入钢筋笼灌注桩施工通常采用静压的方法。必要时利用液压振动锤与钢筋笼顶部固定连接振入。国内早期植笼也有采用静压的方法，曾试验过将振动电机与钢筋笼顶部固定连接的振动植笼方法。钢筋笼在桩孔混凝土内振动植入的过程中整体产生振动，易使混凝土粗骨料振动下沉，振动电机产生圆周方向振动，不但有竖直方向振动还有水平方向振动，更易使混凝土的振捣离析，损失坍落度。在沉笼过程中恰恰不希望混凝土坍落度过早损失，另外振动电机压在钢筋笼顶部使钢筋笼受压，易使其失稳产生弯曲，这些均对沉笼产生非常不利的影响，使沉笼施工达不到预想的效果。还有一种常用的方法是用一个上部封口的钢筒套在钢筋笼顶端，钢筒上部与振动电机固定连接，因钢筒内侧与钢筋笼有很大间隙，其水平方向的振动作用消减，对钢筋笼影响小。其垂直方向的振动不断冲击钢筋笼的顶端，钢筋笼不产生竖向往复强迫振动，对混凝土影响小，使沉笼效果有些改善，但因振动电机能量小，钢筋笼“到位率”亦往往达不到设计要求。 2000年以后国内在施工方法上有些进展，比如用振动电机与钢筋笼导入钢管上端松动连接方式，植笼效果较好，但其使用范围较窄，只适用于小型桩。采用普通振动锤植笼作业，在起吊钢筋笼时会对钢筋笼产生附加弯矩，易使钢筋笼产生塑性变形；CFG桩复合地基等工程常采用长螺旋钻孔机成孔，钻杆下部采用混凝土出料活门式钻头。为方便关闭活门的操作常采用固定护筒，由于固定护筒无排土功能，因此钻出的钻渣堆满场地，掩埋了桩位标记增加了就位桩孔的难度。
2 后植入钢筋笼灌注桩成桩法施工技术的发展与创新
我们经长期试验和施工经验的积累和不断探索，该项研究有了明显进步，对植入钢筋笼的作用原理逐渐理解，由振动植笼到振动冲击植笼的应用有一个认识与实践的过程。我们认识到混凝土的和易性是钢筋笼植入到位的充分条件；植笼设备的构造形式、功能特性以及合理的技术参数是钢筋笼植入到位的必要条
件，应符合钢筋笼植入的内在机理。除此之外，满足钢筋笼植入径向误差即满足混凝土保护层厚度的要求以及研究混凝土未凝固之前在桩孔内植入钢筋笼的内在规律，不但使振动植笼参数有利沉入效率的提高，并且避免对桩体混凝土品质产生不良影响，保证桩身质量是实际工程应用的重要保证。
2.1研究思路
我们的研究思路是：①对成桩施工过程作用机理进行探索研究；②由以上研究指导钻孔机械、专用植笼机具的开发试制；③按规律优化工艺、提高效率，确保工程质量。从这一角度观测、试验、记录、检测、研究土层、混凝土对作业机械的反应，研究方法和路线更加合理，不但能得到感性认识还能获得第一手量化信息，对优化工艺、保证产品质量、提高生产效率有积极推动作用。基础施工机械、桩工机械工作装置的作用对象是岩土，必须研究对土层的作用机理振动植笼设备的作用对象是钢筋笼和桩孔内的混凝土，应该研究桩孔内混凝土对植笼过程的影响。其中长螺旋钻孔机具和振动植笼设备作用机理的研究并由此对其结构性能参数的改进是技术方案优化的重要因素。
2.2 施工设备的开发与改造
2.2.1 机型选择
ZKL型长螺旋钻孔机动力装置第三代长螺旋钻孔机，采用三环传动技术，其性能价格比适合市场的需求，在国内得到广泛推广和应用，替代了大量国外同类产品的进口，此设备适应多种工艺的施工，可靠耐用。用于中心压灌混凝土施工工艺主参数应该有特殊要求，钻机动力装置参数如下：功率： 90kW 110kW
110kW 转速： 31.5 min-1 21.8 min-1 21.8 min-1 扭矩 ： 26knm 33kNm 42kNm 试验参数：54min-1、、46min-1/23 min-1、37 min-1、42min-1/21 min-1 、31.5min-1、
21.8min-1 较低的转速和较大的扭矩可使钻杆叶片上存留较多的钻渣，当钻头以上一段钻杆充满钻渣时是最理想的状态。钻孔动力技术参数优化原则：①动力输出参数能满足钻机负载正常运转；②提高钻机工作效率；③保证压灌混凝土的桩孔内被动压力的形成，不使混凝土在压灌时沿钻叶爬升，避免混凝土的浪费及桩身混凝土夹泥。实践证明该钻机主参数可满足施工要求。
2.2.2 钻孔配套机具的改造与应用
1）除了对钻孔机动力装置的研究以外还对钻孔设备结构进行改进，包括：压砼用回转接头、压砼弯头角度、放气阀和传动方式的改进。
2）钻杆连接方式和钻头单向活门以及护筒、出土器的改进等，比如将下部固定护圈改为竖向滑动式出土器，既满足施工作业对钻头活门操作的要求，又使孔口钻渣及时得到清理，节省大量劳动力，提高工作效率，做到文明施工。
3）桩架行走机构、起升卷扬机构及立柱受力分析等方面的研究和改进。
4）设备加工制造工艺的改进。
2.2.3 专用钢筋笼植入设备
2.2.3.1专用植笼设备振动锤的技术参数
电机型号 Y-160L Y-180L 电机功率 11kW 15 kW 静偏心力矩 120Nm 120Nm
偏心轴转速 750min-1 900min-1 激振力 74kN 106 kN 空载振幅 12mm 隔振装置刚度 229N/mm 弹簧最大压缩长度 315mm 隔振装置最大提拔力 72kN 整机质量 1100kg
2.2.3.2专用振动植笼设备的特点
以往技术都是借用振动电机或通用振动锤，其结构特点和技术参数不完全适
用于植笼作业。专用振动锤植笼设备与通用设备相比其新颖之处在于下述。
1）采用中低频率500～900mim。在此频率下桩孔内混凝土在短时间内不易被振动密实，有利于钢筋笼的沉入。
2）专用振动设备的减振器采用双级减振，减振效果好、弹簧刚度小、受荷变形
大，适于不完全卸荷振动沉笼作业，容易控制沉笼的垂直度。普通振动锤都采用
一级减振，振动电机根本没有减振装置。
3）减振装置可绕振动器重心位置转动，起吊钢筋笼时能减小对钢筋笼的附加弯矩，避免变形。
4）设计了专用拔笼器，能与沉笼钢管互换，快速连接于专用振动设备。
5）专用植笼振动锤具有振动和振动冲击植入钢筋笼两种方式。采用振动冲击植入钢筋笼方式时刚性杆件与钢筋笼都不产生竖向往复强迫振动。
2.3 后植入钢筋笼的方法和原理
2.3.1 后植笼规律
通过对近十年来国内后植笼施工曾经采用不同方法的观察、记录、分析和研究，
定性地得到如下规律。
1）一般做法是在静压达不到要求时采用振动方法。
2）采用振动锤夹笼垂直振动植笼，在混凝土粒径较小、坍落度较大、振动频率较低、振动能量较大且钢筋笼刚性较大的前提下植笼试验效果较好。
3）采用振动电机圆周振动夹笼植笼效果最差。
4）采用振动电机圆周振动冲击笼顶方法效果稍有进步。
5）采用振动电机圆周振动冲击钢管作用笼底效果较好，适用于较小直径的灌注桩施工。近年来研究出振动锤附加刚性导入杆件植入钢筋笼的施工分为振动植笼和振动冲击植笼两种方式，是较理想的施工方法。
2.3.2 振动植笼原理
1）由振动锤、刚性杆件组成一个单自由度的振动系统。
2）由钢筋笼和其周围的混凝土组成一个承受刚性杆件垂直作用力的系统，随
着钢筋笼的不断下沉，承受刚性杆件振动系统的固有频率不断变化、刚度不断增
加，刚性杆件与钢筋笼下端逐渐产生冲击。冲击幅度在强迫冲击频率与系统自振
频率为倍数关系时明显增加，冲击频率低于振动锤频率且无规律变化，振动沉桩
遇到硬土层也会产生这种现象。
3）系统的振动加速度是影响钢筋笼下沉动态侧摩阻力的主要因素，系统的动
量是影响钢筋笼动态端阻力的主要因素。
4）钢筋笼的静态侧摩阻力与桩孔内混凝土的骨料粒径、和易性特别是坍落度的大小有关。
5）孔内混凝土坍落度的变化和土层、振动参数、搁置时间有关。随着钢筋笼的下沉，侧摩擦面积逐渐增大，桩孔内混凝土的坍落度发生变化，系统的自振频率也发生变化（一般是由低向高增加），端阻力不断增加，端阻力与桩孔内混凝土坍落度在振动过程中的降低有关。当端阻力上升较大、系统自振频率（钢筋笼混凝土系统的反弹频率）与振动锤的强迫频率成倍数关系时，振动刚性杆件发生明显冲击振动，跳动非常不规律，此时虽然冲击能量增大，有利于沉笼作业。但是由于振动幅度成倍增加混凝土容易离析，特别是刚性杆件采用钢管时钢管内的混凝土更容易离析，造成粗骨料下沉，堆积在钢管下端，对植笼作业产生不利影响，称之为套筒摩擦泵压现象。套筒摩擦泵压现象是指在桩孔直径较小、土层吸水性较强的条件下，振动钢管内混凝土的粗骨料在重量和管内壁的摩阻力作用下逐渐下沉，混凝土中的水泥浆因钢管上下位移产生泵压效应，水泥浆上浮，有时甚至超过桩孔上口的高度。当钢筋笼与孔内混凝土系统的自振频率与强迫振动频率为倍数关系时钢管振幅增加，更加剧了套筒摩擦泵压效应，这一效应对于沉笼作业十分不利，骨料易在钢管下口堆积，增加钢筋笼沉入的阻力，水泥浆上浮，
混凝土离析，影响混凝土强度，有时会造成桩身顶部出现缺陷。
2. 3.3 振动冲击植笼原理
1）由振动锤及冲击体组成一个单自由度的振动系统。
2）由刚性杆件、钢筋笼和其周围的混凝土组成一个承受振动锤不断冲击的系
统，刚性杆件与钢筋笼下端不脱离。随着钢筋笼的不断下沉，承受刚性杆件冲击
系统的固有频率不断变化，刚度不断增加，冲击幅度在强迫冲击频率与系统自振
频率为倍数关系时明显增加。
3）系统的振动冲击加速度是影响钢筋笼下沉动态侧摩阻力的主要因素，系统
的动量是影响钢筋笼动态端阻力的主要因素。
4）钢筋笼的静态侧摩阻力与桩孔内混凝土的粗骨料粒径、和易性特别是坍落
度的大小有关。
5）孔内坍落度的变化和土层、振动参数、搁置时间有关，随着钢筋笼的下沉
侧摩擦面积逐渐增大，桩孔内混凝土的坍落度密实度也发生变化，系统的自振频
率也发生变化（一般是由低向高增加），端阻力也不断增加，端阻力与桩孔内坍
落度在振动过程中的降低及粗骨料的下沉有关。由于本系统钢筋笼不产生竖直方
向往复强迫振动，刚性杆件（钢管）也不产生竖直方向往复强烈振动，桩孔内特
别是钢管内混凝土不产生摩擦泵压效应，混凝土坍落度损失小，粗骨料不易下
沉，有利于植笼作业。
2.3.4 钢筋笼振动植入条件与以下参数有关：
1）振动加速度η在10个g以内对降低钢筋笼侧摩阻力起明显作用，一般在3～5g之间。
2）振动冲击动量I的大小对动态端阻力的减低起作用。
3）与钢筋笼下端有效阻挡面积A有关。
4）与入泵坍落度的大小和在桩孔中的损失率有关，桩孔中混凝土坍落度的损
失率与振动频率和振动时间有较大关系。
5）与整个植笼设备的重力Q大小有关，Q大有利于下沉，Q过大会影响振动加
速度。
2.3.5 振动冲击植笼条件与振动植笼条件的区别
1）振动锤参数相同条件下其振动冲击加速度大于振动加速度，可以通过增加
冲击体质量的办法减小振动加速度。
2）振动锤参数相同条件下振动冲击方式的动量大于振动方式，为了减弱对构
件的冲击振动锤和振动冲击体的质量至少大于刚性杆件的2倍。
3）由于刚性杆件（钢管）不产生竖直方向往复强迫振动，削弱了套管摩擦泵
压效应，因此对桩孔内混凝土坍落度的损失影响小。
2.3.6 植笼参数优化原则
1）采用振动植笼方式时增加植笼设备的重力，如增加隔振装置横梁的质量或
适当加大刚性杆件的截面尺寸；尽量减小钢筋笼端阻面积，在中低频率前提下适
度增加振动贯入能量是设备参数优化考虑的首要因素。控制入泵坍落度的最低值
不小于200mm，做到一次泵入，立即植笼，减少坍落度的损失是改善振动沉入效果
的有效工艺措施。
2）当遇到施工现场地质条件较恶劣、工程量较大、对混凝土坍落度的控制有
一定难度时宜采用振动冲击植笼方式。
2.4 适用范围
1）水位较高、易坍孔、长螺旋钻孔机能够钻进的土层，如回填土、粘土、粉
质粘土、粘质粉土、粉细砂、中粗砂和卵石交互层等。
2）易成孔的土层或水位较深、坍孔位置较低、能根据现场情况选用其它更经
济简易方法施工的。
3）成孔直径φ400、φ600、φ800，桩长一般不超过24～28m。
2.5 工艺优化后的施工特点
1）在施工工艺中采用不完全卸荷沉笼作业法，保证钢筋笼垂直对中。
2）采用振动冲击方式植笼，植笼刚性杆件（钢管）将振动冲击力传递到钢筋
笼下端，此时钢筋和刚性杆件均不产生垂直方向强烈的往复振动，刚性杆件（钢
管）对砼的影响作用小，有利于钢筋笼的植入。
3）在钢筋笼下沉不到位时迅速将钢筋笼拔出，待桩体内砼初凝后重复成桩作业，完成该桩位灌注桩的施工。
4）大幅度提高施工效率和施工质量。
3 工程应用
后植入钢筋笼灌注桩成桩法的实验和生产实践证明该技术产生了较好的社会效益和经济效益，我公司用后植笼工艺完成的灌注桩工程综合经济效益提高8～10％。该施工方法钻孔过程噪声低、振动小，在成孔过程采用护壁和中心泵压灌注桩桩体材料一次完成的方法，排除了大量泥浆处理和运输的工作，根本避免了由此对施工现场和周边环境的污染。在植笼过程中由于振动设备能量小，又是在流塑性混凝土中施加作用力，因此不会产生较强烈的振动和冲击反响，其振动和噪声完全控制在施工允许的范围之内，可以确认该工法对环境影响小，是一种环境保护型的绿色施工方法。建筑工程的基础施工耗资占总结构工程费用的比例相当可观，一般在10％～20％，在基础施工中采用新技术、新工艺，用较少的能源、材料消耗使基础获得较高的承载力和允许的沉降量，是降低成本、产生经济效益的有效途径。本基础施工综合技术与传统的成桩技术相比可明显提高单桩承载力、减少桩数桩径，既满足设计和使用要求又达到降效的结果，在施工中效率高、工期短也是提高经济效益的原因之一。
长螺旋钻孔压灌砼桩施工及质量控制技术
(2010-08-08 17:22:47)
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摘要：长螺旋钻孔压灌砼桩采用长螺旋钻机钻孔，至设计深度后提钻，灌砼，下钢筋笼振捣成桩，既成孔、成桩由一机一次完成任务。近年来，在全国各地广泛使用。本文结合施工发现的质量问题对长螺旋钻孔压灌砼桩施工及质量控制进行探讨。
关键词：长螺旋钻孔压灌砼桩 ；施工技术
一、长螺旋钻孔压灌砼桩的质量优点
1、适应性强：该桩型适用于粘性土，粉土，填土等各种土质，能在有缩径的软土、流沙层、沙卵石层、有地下水等复杂地质条件下成桩。
2、桩身质量好：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。
3、单桩承载力高：由于是连续压灌超流态混凝土护壁成孔，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，使桩基具有较强的承载力、抗拔力、抗水平力，变形小，稳定性好。
4、机械投入少：钻机直接吊入钢筋笼，节省了吊车台班，减少了大型机械的投入量。
二、材料要求
1、水泥
用425号矿渣水泥或普通水泥。
2、砂
中砂或粗砂，含泥量小于5%。
3、石子
卵石或碎石，粗径5～30mm，含泥量小于2%。
4、钢筋
品种和规格应符合设计要求，并有出厂合格证及试验报告。
5、外加剂、掺合料
根据施工需要按试验确定。
三、主要机具设备
采用CFG步履式系列或其他长螺旋钻机，带硬质合金钻头。另配钢筋加工、混凝土拌制、泵送设备。
四、作业条件
1、地质资料、施工图纸、施工组织设计已齐全。
2、施工场地范围内的地面、地下障碍物均已排除或处理。场地已平整，对影响施工机械运行的松软场地已进行适当处理，并有排水措施。
3、施工用水、用电、道路及临时设施均已就绪。
4、现场已设置测量基准线、水准基点，并妥加保护。
5、在复杂土层中施工时，应事先进行试桩，数量一般不少于2根。
五、施工操作工艺
1、施工前利用经纬仪和尺子根据桩位图放桩位，并作好记号。
2、压灌钻机就位，保持平整、稳固，在机架或钻杆上设置标尺，以便控制和记录孔深。
下放钻杆，使钻头对准桩位点，调整钻杆垂直度，然后启动钻机钻孔，达到设计深度后空转清土，在灌注前不得提钻。
3、成孔后，钻杆预提200 mm左右，然后启动高压泵灌注混凝土，边灌注边提钻杆，提升速度要与泵送速度相适应，确保中心管内有0.1 m3以上的混凝土，灌注时根据泵送量及时调整提速，直至成桩。现场拌制混凝土时，中间可停止提钻等待搅拌机拌制混凝土，但等待时间应远小于混凝土的初凝时间。若因意外情况出现等待时间大于初凝时间，则应重新钻孔成桩。成桩后立即吊放钢筋笼，在钢筋笼内套上振动棒将钢筋笼深度范围内的混凝土振捣密实。
4、清理孔口，封护桩顶。按施工顺序放下一个桩位，移动桩机进行下一根桩的施工。
六、常见质量缺陷的原因及控制技术
1、 导管堵塞
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）保证粗骨料的粒径、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。
2、偏桩
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，地层原因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。
3、断桩，夹层
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，确保中心钻杆内有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。
4、桩身砼强度不足
压灌桩受泵送混凝土和后插钢筋的技术要求，塌落度一般不小于18——20cm，因此要求和易性好。配比中一般加粉煤灰，这样砼前期强度低，加上粗骨料粒径小，如果不注意对用水量的控制仍容易造成砼强度低。
控制措施：
（1）优化粗骨料级配。大塌落度砼一般用0.5——1.5 cm碎石，根据桩径和钢筋长度及地下水情况可以加入部分2——4cm碎石，并尽量不要加大砂率。
（2）合理选择外加剂。尽量用早强型减水剂代替普通泵送剂。
（3）粉煤灰的选用要经过配比试验以确定掺量，粉煤灰至少应选用II级灰。
5、桩身砼收缩
桩身回缩是普遍现象，一般通过外加剂和超灌予以解决，施工中保证充盈系数>1。
控制措施：
（1）桩顶至少超灌1.0m，并防止孔口土混入。
（2）选择减水效果好的减水剂。
6、桩头质量问题
多为夹泥、气泡、砼不足、浮浆太厚等，一般是由于操作控制不当造成。
控制措施：
（1）及时清除或外运桩口出土，防止下笼时混入砼中。
（2）保持钻杆顶端气阀开启自如，防止砼中积气造成桩顶砼含气泡。
（3）桩顶浮浆多因孔内出水或砼离析造成，应超灌排除浮浆后才终孔成桩。
（4）按规定要求进行振捣，并保证振捣质量。
7、钢筋笼下沉
一般随砼收缩而出现，有时由于桩顶钢筋笼固定措施不当造成。
控制措施：
（1）避免砼收缩从而防止笼子下沉。
（2）笼顶必须用铁丝加支架固定，12小时后才可以拆除。
8、钢筋笼无法沉入
多由于砼配合比不好或桩周土对桩身产生挤密作用。
控制措施：
（1）改善混凝土配合比，保证粗骨料的级配和粒径满足要求。
（2）选择合适的外加剂，并保证砼灌注量达到要求。
（3）吊放钢筋笼时保证垂直和对位准确。
9、钢筋笼上浮
由于相邻桩间距太近在施工时砼串孔或桩周土壤挤密作用造成前一支桩钢筋笼上浮。
控制措施：
（1）在相邻桩间距太近时进行跳打，保证砼不串孔，只要桩初凝后钢筋笼一般不会再上浮。
（2）控制好相邻桩的施工时间间隔。
10、桩底不能入岩
干钻施工时入岩难度较大，钻进工艺选择不当，钻头和螺旋叶片设计不当时长螺旋钻孔根本不能入岩。
控制措施：
（1）钻头一定用锥型，避免二翼，三翼等端部平的钻头，切削韧要用大块。
（2）钻杆螺距至少250mm，防止钻头部位挤土而发生堵塞现象。
（3）钻头加水冷却。对要求入中风化岩较深的φ800桩可以泵送加入高压水冷却钻头。
（4）对岩石硬度大或很破碎的地层也可以用大口径潜孔锤钻入后再用螺旋钻复孔。
11、单桩承载力低
主要与钻孔入岩和桩底嵌固情况有关，在粘性土地层中施工与进展速度也有一定关系。
控制措施：
（1）增加入岩程度是最好的措施 。
（2）对嵌岩桩一定要在砼带压灌注一定量后才可以提钻，以保证桩底嵌固良好。
（3）在粘土层中钻孔时要加快进展速度，以防螺旋钻的离心作用在钻孔壁上造成泥皮而降低桩摩阻力。
（4）尽量选用60泵施工，以增强泵送时孔内压力，加大砼的充盈性。
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