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閱讀 5113 次長螺旋成孔中心泵壓砼樁在西安地區的應用與探討

摘要：結合西安地區地層條件以及工程實例分析該地區長螺旋成孔中心泵壓混凝土樁的應用前景，并簡述其施工工藝、技術特點及質量控制點，為本地區地基處理設計及施工提供一定的參考。...

長螺旋成孔中心泵壓砼樁在西安地區的應用與探討

黨衛紅

（西北綜合勘察設計研究院陜西西安 710003）

長螺旋鉆孔中心泵壓混凝土樁成樁工藝是國內近年開發使用較廣的一種新工藝，一般適用于長度不超過30m的建筑樁基或基坑支護樁。它采用長螺旋鉆機鉆孔，至設計深度后在提鉆的同時通過鉆桿中心導管泵送混凝土完成樁的施工。成孔、成樁由一機一次完成任務。此施工方法不受地下水位限制，適用于粘性土、粉土、素填土、中等密實以上的砂土。它具有施工速度快、工期短、質量易控制、工程造價低廉等特點，近幾年來，在西安地區該地基處理工藝得到了普遍應用。

1.施工工藝

長螺旋鉆孔中心泵壓混凝土樁采用長螺旋鉆機鉆孔，輸送泵壓灌砼，具體做法是：采用長螺旋鉆機鉆孔至設計樁底標高后，高壓泵送砼，鉆頭活門被沖開，泵送3～4次，當砼面高出鉆頭1m后，開始提升鉆具。提鉆速度宜控制在1.2～1.5m/min。并根據提升速度控制砼泵泵送量，使砼面始終高于鉆頭1m左右。砼面由于螺旋鉆葉片間擠滿土，上部形成封閉性良好的“活塞”，借助具有一定壓力的砼泵將和易性良好的砼輸送至孔內并擠壓孔壁。邊提鉆邊泵壓砼，形成規則的樁體。當砼面距地面1m左右時，應減緩泵送速度，控制砼泵送量恰能保證鉆具提出后砼面跟地面相平。

樁施工工藝流程：

平整場地 → 樁點施放 → 鉆機就位 →開鉆→ 成孔 → 泵送砼 → 提拔鉆桿 → 成樁→樁間土開挖→鑿樁頭→樁基質量檢測。

2.技術特點

長螺旋鉆孔中心泵壓混凝土樁施工工藝具有以下特點：

（1）工藝施工簡潔，成孔成樁一次完成、無泥漿污染、噪音小、工效高。

（2）該工藝與泥漿鉆孔灌注樁相比無樁身泥皮和樁端沉渣，從而保證了樁周側阻力以及樁端阻力的充分發揮。其承載力較高。

（3）徹底避免了復雜地層的塌孔現象發生，樁身質量更有保證。

3.西安周邊工程項目應用概況

西安地區長螺旋成孔中心泵壓混凝土樁統計表

工程名稱

樁徑(mm)

樁長(m)

樁間距(m)

地層

砼強度等級

復合地基承載力特征值(Kpa)

單樁承載力特征值(KN)

建筑物概況

主要地層

持力層

層數

結構

用途

地理位置

石油產業園

400

8.00

1.40

粉質粘土

C25

300

框剪

辦公

涇河工業園

天創馨園

400

16.00

1.30

黃土狀土

C25

350

450

框剪

住宅

閻良

鼎正苑小區

400

6.00

1.40

黃土狀土

粉細砂

C25

240

剪力墻

住宅

馬家灣

10萬方罐

400

10.00

1.40

中粗砂

C20

350

儲油罐　

渭河邊

蘭空4#樓

400

9.00

1.20

粉質粘土中粗砂

中粗砂

C20

460

剪力墻

住宅

桃園南路

龍城銘園

400

14.00

1.40

粉質粘土中粗砂

中粗砂

C20

420

剪力墻

住宅

丈八北路

白樺林間車庫

400

12.00

1.20

中粗砂

C25

650

750

剪力墻

　車庫

鳳城九路

白樺林間3#樓

400

12.00

1.30

中粗砂

粗粒砂

C25

700

840

剪力墻

住宅

鳳城九路

由表中數據可以看出，在西安及周邊地區，長螺旋成孔中心泵壓混凝土樁應用廣泛，其復合地基承載力特征值最高可達700KPa，單樁承載力特征值達840KN，樓層高度達33層，可見在工程地質條件允許時該工藝能滿足一般工業與民用建筑地基承載力要求。

在上表所述的工程中，每臺鉆機日成樁根數根據地層情況可達80~100根，成樁速度快，工期短，一般的住宅樓基礎一周到15天左右即可完成成樁施工，有利于建設單位總體進度的實現。

在經濟投入方面，長螺旋成孔中心泵壓混凝土樁復合地基工程造價較鋼筋混凝土灌注樁基礎低30-40%左右。

4.施工控制要點

長螺旋鉆孔中心泵壓混凝土成樁工藝質量控制關鍵點主要有兩處，分別為鉆孔、泵送混凝土。

4.1鉆孔質量控制

（1）鉆機就位，通過鉆機塔身垂直標桿檢查鉆機垂直度，校正位置。

（2）開鉆前，濕潤混凝土輸送泵料斗及輸送管道，并預先泵送適量水泥砂漿，打通混凝土輸送管道。

（3）封閉鉆頭閥門，使鉆桿向下移動當鉆頭觸及地面時，開動鉆機鉆孔，先慢后快。

（4）根據設計樁長在鉆機塔身上相應位置做一醒目標記，作為施工樁長控制依據。

（5）鉆至設計標高后，現場施工技術人員判斷是否達到設計要求的持力層進而確定鉆孔是否合格。

4.2泵送混凝土

鉆頭鉆孔到設計標高后，鉆桿停止鉆動，開始泵送混凝土，泵送混凝土主要質量控制點有以下幾點：

（1）提鉆前，鉆桿內必須充滿混凝土。嚴禁先提鉆后泵送混凝土。

（2）提鉆開始后，一邊提鉆一邊泵送混凝土，提鉆速度應與混凝土的泵送量以及泵送壓力相匹配同時考慮地層因素。保證空心鉆桿中有不少于2.0m高的混凝土并且鉆頭不得提出孔內已澆筑的混凝土頂面，以免發生斷樁或夾泥。

（3）鉆桿的提升速度宜控制在1.2~1.5m/min。有經驗的鉆機指揮工可通過鉆桿內混凝土下落聲音判斷鉆桿內混凝土面高度，從而在提鉆與混凝土泵送之間找到平衡點。使得泵送混凝土量既能滿足提鉆需要的混凝土量，又不至于泵送量過大導致混凝土在該部位過量堆積造成堵管，影響樁體質量。

（4）混凝土泵送過程宜連續進行，應避免混凝土供應不足造成的卡鉆、堵管等現象發生。

5.施工中常見問題及處理方法

長螺旋鉆孔中心泵壓混凝土樁易出現的問題包括堵管、斷樁及混凝土離析、竄樁、樁頭強度不足及斷裂等。

5.1堵管

堵管是長螺旋鉆機成孔中心泵壓混凝土樁工藝常遇到的主要問題之一。他直接影響樁的施工效率，增加工人勞動強度，同時浪費材料。其發生原因主要有以下幾點：

（1）混凝土配合比不合理或坍落度不符合要求

長螺旋鉆機成孔中心泵壓混凝土樁施工時，為提高混凝土的和易性，一般宜摻入粉煤灰，粉煤灰的摻量為70~90Kg/m³。混凝土坍落度宜為160~200 mm。坍落度過大，易產生泌水、離析等現象，在泵壓作用下骨料與砂漿分離，摩擦力劇增，導致堵管。坍落度過小，混凝土流動性較差，也易造成堵管。

（2）施工操作不當

鉆桿進入土層設計標高后，開始泵送混凝土，空心鉆桿內空氣由排氣閥排出，待空心鉆桿及輸送管道內充滿混凝土后，應及時提鉆，保證混凝土在一定壓力下灌注成樁。若管道混凝土充滿后不及時提鉆，混凝土輸送泵一直泵送，在泵送壓力下會使鉆頭處的水泥漿擠出，使得鉆頭閥門處產生無水泥漿的干硬混凝土，使管道堵塞。

（3）設備保養不及時，部分功能未能充分發揮或受限

①鉆頭閥門變形，開啟不靈活致使泵送混凝土時閥門未開啟。

②連接高壓混凝土輸送膠管與空心鉆桿的彎頭在每次施工完成后未及時清理，造成混凝土沉積使得管道截面直徑變小，混凝土通道不暢產生堵管。

③排氣孔混凝土堵塞未及時清理，排氣不暢，致使管內產生高壓空氣導致堵管。

5.2斷樁及混凝土離析

（1）提鉆速度與混凝土泵送量不匹配

由于提鉆過快泵送混凝土跟不上提鉆速度造成斷樁。

（2）混凝土泵送不連續

提鉆時應連續送料，盡量避免供料不足、停機待料等現象，特別是在飽和的砂土、粉土以流塑土層部位不得停泵待料以免造成離析、縮頸和斷樁。

5.3竄樁

長螺旋鉆機成孔中心泵壓混凝土工藝施工時鉆機打完1#樁后，接著打相鄰2#樁時，隨著鉆桿的鉆進，發現已施工完的1#樁內尚未初凝的混凝土面突然下墜，下墜深度可達2~5.0m，有時正在鉆進的2#孔內可發現混凝土。當2#樁鉆孔泵送混凝土時，發現1#樁下降的混凝土面又開始回升。若2#樁泵送混凝土的量足夠時1#樁混凝土面可恢復至原標高。嚴重時此現象可在3~4根樁之間發生，此種現象稱之為竄樁。其一般發生在飽和的粉土、粉細砂以及軟~流塑的粉質粘土地層中。

發生竄樁時應根據實際情況加大已完成施工樁與即將施工樁之間的距離采取隔排或隔樁跳打方案進行施工，嚴重竄樁時采取隔排隔樁施工方案。當采取隔排或隔樁方案時，整場地施工需兩遍完成，即在第一遍施工完成后清理鉆出的泥渣并重新對樁位進行定位放線再進行余下的樁施工。當采取隔排隔樁施工方案時整場地施工需四遍完成，工期較長但質量易保證。對于已發生竄樁的樁位應及時復鉆至設計標高重新泵壓混凝土成樁。當混凝土已凝固無法復鉆時應采取補樁或其他加固處理方案。

5.4樁頭強度不足及斷裂產生原因主要是操作不當。

（1）夾泥：及時清理鉆出的泥土，防止泥土掉入孔中。泵送混凝土應足量，防止樁頂未達設計標高為泥土掉入樁孔內提供空間條件。

（2）混凝土含砂率過高或坍落度較大，致使在樁身混凝土灌注過程中泵壓作用下混凝土細骨料上升，粗骨料下沉影響樁頂強度。

（3）樁頭淺部斷裂主要原因

①樁間土開挖過程中挖掘機型號過大或挖機挖斗過寬碰撞樁體。

②鑿樁頭方法不當。

③清理鑿樁頭產生的垃圾時挖機設備碰撞以及靜載試驗時裝載機、吊車等設備及車輛碾壓與碰撞。

因此在施工時應加強對參與施工的人員及設備管理，認真交底，將機械設備對樁頭質量的影響降至最低。有條件時盡量采用人工清理等方式。

6.小結

在西安地區根據工程地質條件，長螺旋鉆機成孔中心泵壓混凝土樁復合地基承載力可滿足一般工業與民用建筑結構要求，并且有工藝簡潔、質量易控、功效高、造價低等諸多優點，有著較為廣泛的應用前景，可在地基基礎設計時充分考慮。同時施工單位也應明確其施工工藝、操作規程、切實做好質量控制工作，盡可能將施工中易出現工程質量問題解決在施工前期準備過程中，確保工程質量，真正發揮長螺旋鉆機成孔中心壓灌混凝土樁工藝的優越性，為工業與民用建設服務。

依據標準及參考文獻：

［1］行業標準《建筑地基處理技術規范》JGJ79-2002。

［2］行業標準《建筑樁基技術規范》JGJ94-2008。

［3］《基礎工程施工手冊》編寫組，編.《基礎工程施工手冊》（第二版）.北京：中國計劃出版社，2002.

作者簡介：黨衛紅（1976-），男，陜西洛南人，工程師，巖土工程，E-mail: 13891829977@163.com

(本文來源：陜西省土木建筑學會文徑網絡：文徑尹維維編輯劉真審核)