长螺旋钻孔管内泵压灌注成桩施工的质量控制

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【摘 要】长螺旋钻孔管内泵压灌注成桩工艺是目前刚性桩复合地基和灌注广泛使用的一种施工工艺。本文从施工、原材料、搅拌、泵送、成桩等方法介绍长螺旋钻孔管内泵压灌注成桩工艺的质量控制。

【关键词】施工；材料；搅拌；泵送；成桩；质量控制

前言

长螺旋钻孔管内泵压灌注成桩工艺是中国建筑科学研究院地基所为CFG桩施工研制开发的新工艺，它是由长螺旋钻孔机、混凝土泵和强制式混凝土搅拌机组成的完整的施工体系，也广泛地应用于桩基施工中。目前该工艺施工桩长一般小于30米，钢筋笼插入长度国内一般不大于12米。基础施工程序为：桩机就位钻进到预定标高预先在搅拌机内按给定配比搅拌混凝土通过溜槽将搅拌好的混凝土投入混凝土泵料斗中起动混凝土泵将混凝土通过输送管线泵入钻具芯管边泵送混凝土边提钻直到桩顶标高起吊钢筋笼通过自重和振动设备将其插入桩身成桩。

长螺旋钻孔管内泵压灌注成桩工艺具有如下优点：（1）低噪音，无泥浆污染；（2）成孔制桩时不产生振动，避免施工时对相邻桩和建筑物产生不良影响；（3）成孔穿透能力强，可穿透硬土层，诸如沙层、圆砾层和料不大于60mm的卵石层；（4）施工效率高，工期短等特点。本文对该工艺各个环节的质量控制进行分析，仅供参考。

1 原材料质量控制

原材料质量控制长螺旋钻孔管内泵压灌注成桩工艺施工质量控制的第一步，原材料不合格会直接影响灌成桩质量。其质量控制包括原材料的选择和现场质量控制两方面。原材料的选择应根据长螺旋钻孔管内泵压灌注成桩工艺的要求，从品种、规格、质量等方面确定施工所采用的材料，并对所选定的材料在试验室作配合比。在现场使用的材料应与作配合比选定的材料一致。

水泥：水泥是灌注桩的主要粘结材料，它对桩体强度起决定性作用，施工中通常采用425普通硅酸盐水泥。在选择水泥生产厂家时除要求证件齐全外，还应使用有信誉、质量好的大厂大窑生产的水泥。可避免水泥质量不稳定造成的施工堵管，桩体强度变化较大等质量问题。

砂：砂-般选择细砂-粗砂，要求其含泥量不大于5%，泥块含量不大于2%，且不含根须等杂物。

碎石或卵石：粒一般为8-20mm，要求其针，片状颗粒，含量（按重量计）不大于25%，含泥量（按重量计）不大于5%。在使用时要注意以下几点：（1）应避免由于风化等原因造成强度偏低的石料含量占的比例较大，否则会造成水泥掺量大。（2）因水洗河卵石易冰冻结块，在冬季施工期间不易采用。（3）由于泵送混凝土工艺对石料的粒要求有一定限制，运至现场的碎石，有时石粉含量偏大，如含泥基的是非粘土质的石粉时，其含量（按重量计）不大于3%。在雨季施工时，建议采用卵石。

粉煤灰：配比中粉煤灰掺合物的主要作用是改善混凝土的和易性和节约水泥，一般取代水泥量15%左右。施工中使用的粉煤灰为Ⅱ级或Ⅲ级粉煤灰，一般多使用袋装Ⅱ级粉煤灰。

添加剂：添加剂多为泵送剂。添加剂的主要作用是增加混凝土的塌落度改善混凝土的可泵性。某工程由于外加剂的误掺，使其掺量超过其配比掺量，造成桩体不凝固的质量问题。

2 混凝土搅拌的泵送质量的施工控制

2.1 混凝土搅拌质量和施工控制

混凝土搅拌质量直接影响成桩的质量和施工的速度，当混凝土出现不均匀、离析、泌水等质量问题易发生堵塞，影响正常施工，这也是这种工艺的“自锁”现象。因此，施工时必须保证混凝土的搅拌质量。混凝土搅拌要求每台桩基配备2台500升强制式搅拌机进行搅拌。桩基施工时，混凝土搅拌需采取以下质量控制措施：

（1）配料计量准确。原材料称量的衡量应定期检验，保持准确。每盘料应严格按配合比进行上料，原材料的称量采取重量法。施工时的上料顺序为：先装石子，再加水泥、粉煤灰和添加剂，最后加砂子，使水泥、粉煤灰和添加剂夹在砂、石之间，不易飞扬和粘附在搅拌机的筒壁上，也易于搅拌均匀。

（2）确定搅拌时间。搅拌时间是影响混凝土质量及搅拌机效率重要因素之一。时间过短，搅拌不均匀，会降低混凝土的强度及和易性；时间过长，不仅会影响搅拌机的效率，也易出现供料不及时造成成桩不连续。每盘料的搅拌时间应不小于60s，施工中应随时检查搅拌时间。

（3） 混凝土要有良好的可泵性。要求混凝土要有适宜的流动性，能够充满整个管线并易于在管线内流动，混凝土的塌落度一般以18-20cm为宜，塌落度过小，影响泵送效率甚至发生堵管；塌落度过大，则应离析泌水，同样容易发生堵管。要求定期检查混凝土塌落度，每个工作班至少检查两次。

（4）砂、石的含水率经常测量，特别是在雨天施工时，更应增加测量次数，及时调整施工配合比，因料的含水率变化很大。砂、石的含水率在5-30%范围内变化，如不及时调整配合比，会影响混凝土的塌落度，同时混凝土的强度也失去保障。

（5）试块是反映CFG桩桩身强度的重要依据，在每个工作班取一组试块，取样一般在搅拌机混凝土泵边进行，取样应随机。试块的制作，必须严格按照试验规定进行操作和标准养护（温度为2±3℃，相对湿度为90%以上）。

2.2 混凝土泵送过程的质量和施工控制

（1）施工前先将搅拌机的搅拌筒，混凝土泵的料斗及管线用清水湿润，然后搅拌一定的水泥砂浆进行泵送管线。水泥砂浆的配比可采取1：2，水泥砂浆的用量取决于输送管线的长度。

（2）施工时混凝土的泵送速度须与长螺旋钻机成桩时的拔管速度相匹配，成桩时拔管要求连续，应避免停机待料。施工中若因停水，停电或机故障等因素影响正常施工，影响时间超过45min或混凝土产生离析，应将搅拌筒，混凝土泵料斗和管线的混凝土排除干净，经清洗后重新搅拌泵送。

（3）施工时要始终保持混凝土泵料内的混凝土液面在料斗面底面以上一定高度，以免泵送时吸入空气，造成堵管。

（4）混凝土泵的料斗上应装有滤网，以防大块石子进入泵管造成管线堵塞。

（5）泵送管线的铺设，在混凝土泵出口不宜在水平面变换方向，如受场地限制，宜用半径1米以上的弯头过渡，否则压力损失过大。管线应用垫木垫牢。在施工中若发现管线的接头处漏浆应卸压后及时处理。在于桩机动力头相连部分应有足够的软管，空中的软管必须用钢丝缠绕并将钢丝绳固定在动力头上，以保证施工人员的安全。

（6）炎热的季节施工时，可在泵送管线上包湿草袋或纸质水泥袋，并定时浇水降温，这样可以避免阳光直接照射管线表面，防止水泥凝固堵塞。冬季施工要作好泵送管线的防寒。避免造成冻管而堵塞。

3 成桩的质量和施工控制

3.1 桩位控制

在施工前应根据设计图纸，确定建筑物的控制轴线，并将桩的准确位置施放到施工作业面上。桩位定位方法现场采用撒白灰点来表示桩位，点位应明显易找且不易破坏。施工时由于排出的弃土移动，经常将临近的桩位覆盖，有时还会出现桩机支撑腿压在桩位旁将原标定的桩位发生移动，造成桩位不准确；因此，施工时除找到桩位点外，还应根据轴线或周围桩的位置对需要施工的桩位进行核对。

3.2 垂直度控制

桩机就位后，应用桩机塔身的前后左右的垂直标杆检查导杆，校正位置，是钻具垂直对准状桩中心，钻进开始时，封住钻头阀门，使钻具向下移动至钻头触及地面时，开动桩机旋动钻头，一般应先慢后快，这样既能减少钻具摇晃，又能容易检查钻孔的偏差，以便及时校正。在成孔过程中如发现钻具摇晃或难钻时，应放慢进尺速度，否则容易导致桩孔严重偏斜、位移、甚至使动力头、钻具变形或损坏。

3.3 桩长控制

根据桩长、确定钻孔深度。当钻到钻孔深度位置时，在动力头底面停留位置处于桩机塔身相应位置做醒目标注，作为施工时控制桩长的依据。当动力头底面到达标注处，桩长即满足设计要求，施工时还需考虑施工工作面的标高差别，当标高差别较大时，还需根据场地实际标高，调整成孔深度。

3.4 桩径控制

桩径取决于钻具螺旋叶片的外径、场地土质和钻具提拔速度等因素：由于施工中钻具存在磨损，特别是在砂砾、卵石层，磨损更严重，因此施工时应考虑钻具螺旋叶片的外径磨损对桩径的影响。提钻速度对桩径的影响也是一个不容忽略的因素，某工程桩长为23.5m使用两全相同的设备，钻具叶片外径均为400mm，两台设备的差别是一台提拔速度比另一台快，而从每个桩的投料量为6盘，可见施工中控制提拔速度是十分必要的。

3.5 成桩控制

成孔时钻头到达设计标高后，钻具停止钻动，开始泵送混凝土，禁止将钻具往上提再泵料。成桩的提拔速度率宜控制在2―3m/min，在施工中根据提拔速度进行泵送量的匹配。成桩过程宜连续进行，应避免后台上料慢造成的供料不足，停机待料现象。若施工中因其它原因不能连续灌注，须根据勘察报告和施工已掌握的场地土质情况，避开饱和砂土、粉层土，不宜在这土层内停机。成桩过程中必须保证排气筏正常工作。当成桩至桩顶标高2m以内时，应连续泵料至桩体混凝土高出桩顶标高。灌注成桩完成后，进行插筋施工。

4 结束语

总结长螺旋钻孔管内泵压灌注成桩工艺的工程实践，该工艺的核心在于保证混凝土的可泵性和成桩质量。原材料、搅拌、泵送、成桩等均是该工艺质量控制的重要环节，通过对这些环节的质量控制可避免和减少施工中出现的桩位、堵管、桩身离析或缩径、桩端虚土、 桩顶存在空洞等质量问题。

作者简介：

姜桂春，男，1964年10月28日出生，1986年毕业于长春冶金地质专科学校，钻探专业。1988年―1992年在长春地质学院勘工系学习。自毕业以来，一直从事岩土施工工作。探矿高级工程师。1992年―2014年从事施工技术管理工作，完成大小工区百余个。累计完成工作量达二十多亿元。对岩土施工管理、技术管理，新技术开发具有独到见解。