2、长螺旋钻孔压灌砼旋喷扩孔桩施工工法

长螺旋钻孔压灌砼旋喷扩孔桩施工工法

1 前言

目前桩基础施工的工法主要有：泥浆护壁钻孔灌注桩、预应力静压管桩、长螺旋中心压灌砼桩、钻孔压浆桩、夯扩桩、DX桩等，每一种桩都有实用于一定的地质条件，特性及优缺点。那么有没有一种桩型既能适应地质条件广泛操作性强，又能提供较高的承载力值，同时又能环保，节省工程造价的桩型那? “ WZ”桩就满足了上述要求。为了提高基桩承载力值，多年来我们一直在探索，最近几年来相继出现了夯扩桩、DX桩、桩端、桩侧后压浆桩 、静压管桩等等，为使单桩能够提供较大的承载力值主要就是增加桩长，增大桩径，改变桩的形状，挤土或压浆来增加桩身的侧壁磨擦系数，及桩端的QPk值。

“WZ”桩是一种磨擦加端承桩，它有效地解决了桩端的虚土问题，同时通过水泥浆在桩端桩侧射流旋喷的渗透加固土体更使得桩的承载力得了到极大的提高，在绿大地项目粘性土质工程可以验证该桩以其较小的砼量得到了较大的承载力值 ，节省了资金 ，所以“WZ”桩具有极强的推广和实用价值。

2  工法特点

2.1 该施工工法适应地层广泛，钻孔桩端无虚土。实现了高压旋喷扩孔、水泥浆加固渗透孔壁、压灌混凝土一次成桩。解决了以往桩基施工中注浆、灌注碎石、多次补浆、灌注混凝土、没有扩头、单桩承载力值低等问题。水泥浆旋喷扩孔使钻孔周围土体挤压密实，增大桩底端阻力和桩身周边土体测摩阻力，大大提高了桩基的承载能力。

2.2 成桩速度快，成桩质量好，无朔径断桩现象。

2.3 施工工艺简单，可操作性能好。

2.4 绿色环保，无泥浆污染，现场干净。

2.5 工程造价低，降低成本 (照比其他桩型可降低 46％左右 )，可给业主节省大量资金。

3  适用范围

长螺旋钻孔压灌砼旋喷扩孔桩适用于砂土、粘性土、粉土、杂填土、黄土、淤泥质土、砂层及含砾粘土层。且不受地下水位的影响。

4  工艺原理

用带有特殊装置的长螺旋钻机钻至距孔底（或距设计扩头高度1米），在钻机旋转并提升（下降）钻具时，从钻头特制的喷咀中以高压喷射出预先配置好的水泥浆，旋喷破坏孔壁周围土层，形成扩大头。然后通过钻具向孔内连续压灌制备好的混凝土，边压灌混凝土边提升钻具，灌至桩顶标高。

5 施工工艺流程及操作要点

5.1 施工工艺

5.1.1 用长螺旋机钻至设计深度，在旋转和提升钻具时从钻头上设置的喷嘴中以高压喷射出预先配制好的水泥浆。具有高能量的水泥浆喷射切割破坏土层使钻孔底部或某一段扩大，形成扩大头。水泥浆一般采用普通硅酸岩水泥浆，水灰比为 06～ 1.2．水泥强度等级为 PC (325～525)普通复合硅酸盐水泥。水泥浆的注浆压力根据施工地点的地质条件不同而选定在 (3～15)MPa之间。钻具提升速度应保证高压水泥浆切割土层的效果，提升速度一般在（45～100)cm／min范围，当扩大头形成达到设计指标后下放钻具，用砼输送泵以一定压力通过中空的钻杆由钻具底部的出料口向 孔内压灌混凝土，使扩大头的部分充满砼 。提升钻具时灌注混凝土至桩头标高或孔口。混凝土泵送量应保证充盈系数不小于 10，最后将钢筋笼插入灌满混凝土的孔中即可成桩。

5.1.2 施工工艺流程 ：长螺旋钻孔压灌混凝土旋喷扩孔桩施工由稳钻     钻孔     旋喷扩孔     泵灌混凝土     安放钢筋笼等主要工序     以及混凝土制备     水泥浆制备和钢筋笼制作辅助工序组成。

5.1.3 本工艺选用的混凝土塌落度根据地层不同可选择在(18～25)cm 。它是由普通硅酸盐水泥，粒径 5～20mm的石子，中粗砂和水组成，可加入粉煤灰或外加剂。

5.2 施工工艺流程

5.2.1 施工顺序

    工程施工采用商品混凝土。根据本工程的场地地质条件尤其是含有中度液化的地质情况，且空桩比较深，地泵无法准确控制桩顶标高，在桩顶标高以上超灌2.5米，并采取隔一桩跳打，以防串桩影响桩身质量，在施打过程中尽量减少放线次数确保桩位准确。

    5.2.2 桩机施工作业面的设置：

    1）安装砼输送泵：混凝土输送泵安装要便于施工，便于混凝土输送罐车输料。

    2）安装砼输送系统：连接砼输送泵与水平输送钢管，并将钢管与垂直输送系统高压胶管连接，最后将高压橡胶管与钻杆弯管连接，各连接部位要安全、密封。

    3）由于施工场地条件有限，在施工过程中置换出的泥土不能堆放，随时清运，保证施工能正常作业。

5.3 关键工序施工工艺

5.3.1 平整场地，根据甲方提供的控制点坐标，自行放线定出桩位，甲方、监理验收合格后方可施工。

5.3.2 稳钻

1） 钻机就位后，必须平正、稳固，确保在施工中不发生倾斜、移动。

2）钻机对准桩点后必须调平，确保成孔的垂直度；

5.3.3.钻孔

1）为准确控制钻孔深度，应在桩架上设置控制深度的标尺；

2）开钻时，下钻速度要平稳，严防钻进中钻机倾斜移位；

3）钻进中，当发现不良地质情况或地下障碍物，如地窑、地下管网、防空洞、化粪池、渗水井等情况时，应立即停钻，并通知建设单位与设计单位，确定处理方案。

5.3.4 旋喷扩孔

钻机钻至设计孔底标高上1.2米后，开动注浆泵旋喷扩孔，上下反复旋喷三次，旋喷速度为2min/米，保证扩大头直径。其旋喷压力应控制在15MPa。水泥浆水灰比为1：0.4。扩大头详见下图：

5.3.5  压灌混凝土

1）完成旋喷扩孔后，关闭注压泵；

2）将钻具提起30cm，开动混凝土泵压灌混凝土确保扩大头内填充满混凝土后才可以继续提钻，边压灌、边提钻，始终保持泵入孔内混凝土量大于钻具上提体积量，提至地面，严禁将钻头提出混凝土面；

5.3.6 钻机移位，进行下一根桩的施工。

5.3.7 扩底尺寸与工艺参数对照表

5.4.施工操作要点

5.4.1 桩机就位必须铺垫平稳，立柱垂直稳定牢固，钻头对准桩位。

5.4.2 开钻前必须检查钻头上的楔形出料活门是否闭合，严禁开口钻进。

5.4.3 钻孔过程中，未达设计标高不得反转或提升钻杆，如因特殊情况要提升钻杆或反转，应将钻杆提升到地面，对钻头活门重新清洗、疏通、闭合。

5.4.4 开始钻进或穿过软硬土层交界处时，应保证钻杆垂直，缓慢进入；在含有砖头、瓦块的杂填土层或含水量较大的软塑粘性土层中钻进时，应尽量减少钻杆晃动，以免扩大孔径。

5.4.5 钻进时，应注意观察电流值变化在正常工作状态。

5.4.6 压灌前几分钟，应先开动砼输送泵，提前将拌合好的砼充满整个输送管道，并将砼储满输送泵料斗。压力灌注与钻杆提升配合好坏，将严重影响着桩的质量。如钻杆提升晚将造成活门难以打开，致使泵压过大憋破胶管；如钻杆提升快将使孔底产生负压，饱和土涌入产生沉渣削弱桩的承载能力。因此要求压力灌注与提升的配合要恰到好处，一般提升速度是当听到空心钻杆中有砼跌落时提升钻杆为宜，以确保桩尖密实。

5.4.7 压力灌注时砼的泵送应连续进行。泵斗内要有一定的砼容量，砼容量应高出进料口50mm以上，以防吸进空气造成堵管。当泵斗砼低于进料口时应及时通过口哨通知钻机停止提升钻杆，待砼补充足后再进行压力灌注，提钻。

5.4.8 钻进过程中，操作人员与指挥人员要密切注意钻进情况，如遇卡钻、钻杆剧烈抖动，钻杆偏斜等异常情况，应立即停钻，查明原因，采用相应措施后方可继续作业。

5.4.9 对桩的位置、垂直度要严格按设计要求及GB5020-2002规范要求控制，为保证有足够的工作面及提高成桩质量，钻出的泥土要由随时清运。

5.4.10 施工期间如需停电、停水，甲方应提前通知施工单位，以免造成质量事故和设备损坏。

5.4.11 保护桩长(即超灌部分)可根据施工经验与本工程特点确定,但在保证设计桩顶标高处桩体强度等级满足要求的前提下,保护桩长亦不应小于0.5m.在剔除多余桩头时,严禁用重锤横向打击桩体,应用钢钎等工具沿桩周向桩心逐次剔除直至桩顶标高,桩顶表面须保持平整,不得倾斜。

5.4.12 长螺旋钻孔压灌混凝土旋喷扩孔桩的施工允许偏差应符合下列要求:桩长允许偏差小于100mm,桩径允许偏差±20mm，垂直度允许偏差小1%,桩位允许偏差小于0.4d。

5.4.13 钻机钻至设计孔底标高1.2米以上后，开动注浆泵旋喷扩孔，其旋喷压力应控制在12～15MPa。

5.5.施工注意事项

5.5.1 钻机进场后，应根据桩长来安装钻塔及钻杆，钻杆的连接应牢固，施工2～3根桩后，应对钻杆连接处进行紧固。

5.5.2 钻机定位后，进行预检，钻尖与桩点偏移不得大于10mm。刚接触地面时，下钻速度要慢。根据地层情况如到达圆砾层后电流达到200或钻不下去，则停止下钻开始提升。

5.5.3 钻进速度应根据土层情况随时调整，当钻至设计标高时，将钻杆定位器打开，以便清除钻杆周围泥土。

5.5.4 钻到桩底设计标高，由前台指挥通过吹哨通知后台泵工组长后，进行压灌混凝土作业。

5.5.5 混凝土输送泵管尽可能保持水平，长距离泵送时，泵管下面应垫实，当泵管需向下倾斜时，应避免角度大于40度。

5.5.6 成桩施工各工序应连续进行，成桩完成后，应及时清除钻杆及软管内残留砼。长时间停置时，应用清水将钻杆、泵管、地泵清洗干净。

5.5.7 钻杆的提升速度应与砼送量一致，充盈系数应根据现场施工情况而定。

5.5.8 打桩前应进行试桩,试桩打完4周后进行单桩静载实验检测,试桩数为3组（15根）,检测合格后进行工程桩的施工。

5.5.9 桩施工完毕后28天进行复合地基承载力检测，试验数量不少于三组，并抽取不少于总桩数的10%的桩进行低应变动力试验，检测桩身完整性。

6 材料与设备

6.1 需投入本工程的施工设备表

设备名称	型    号	数量	产  地	状 况
长螺旋钻机	CFG-32	1台		良好
砼输送泵	HBT80A·13·90S	1台		良好
电焊机	BS-330	1台		良好
输送管	￠125	100m		良好
高压注浆泵		1台
旋喷装置		1台

6.2.施工用电量按380kw变压器配备。

7 质量控制

7.1 质量控制标准

《建筑地基基础工程施工质量验收规范》 (GB50202-2002)

《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）

《混凝土泵送施工技术规程》（JGJ/T10-2011）

《建筑机械使用安全技术规程》（JGJ 33-2012）

《施工现场临时用电安全技术规范》（JGJ 46-2005）

 《长螺旋钻孔压灌 混 凝 土 旋 喷 扩 孔 桩 基 础 设 计 与 施 工 技 术 规 程 》DB23／T1320-2008

7.2 质量控制措施

7.2.1 施工人员进场后立即组织进行各级技术安全交底、培训及考核。

7.2.2 施工过程中的自检、互检、交接制度（“三检制”）

7.2.3 每天进行一次质量检查及召开质量动态分析会。

7.2.4 严把原材料进场关。所有进场材料必须具备材质说明书、产品合格证及试验报告，并做到真实可靠。不合格的材料严禁使用。

7.2.5 建立健全完整、齐全、真实的工程档案资料。工程档案设专人管理，与工程进度同步。

7.2.6 加强计量管理，实现计量器具配备率100%，计量检测率95%，对计量器具设专人管理。

7.3 技术措施

7.3.1 组织专业测量小组，选用精度符合要求的全站仪、水准仪及计量检测合格的钢尺等进行轴线、桩位点、标高的施测。②、严格施工过程中的技术复核，以图纸、规范为依据，对测量定位、放线、成孔工艺等进行细致的核定，确保准确无误。③、做好施工过程的原材料检验、砼试块留置等各项检验工作，做到技术先行。④桩顶超灌前应保证大于0.5m，确保桩头强度满足设计要求。⑤、施工过程采取措施严格控制桩位及钻机垂直度。

7.3.2 严格按施工规范、工艺标准组织施工，做好工程质量的程度控制。测量人员必须严格的根据甲方交给的基准点进行测量放线，并用竹筷对每一个桩位进行定位，后用白灰灌入，并做好相关的测量放线复核记录，经监理、甲方复核无误后，办理验收手续，方可施工。

7.3.3 对各道工序要求施工中认真做好原始记录及质检记录，工序之间严格执行交验制度；各工序质量必须经检查合格，并由责任者及质检人员签字，才能进入下一道工序，各工序由本工程项目部自检、经专职质检员检查合格后，通知现场监理工程师到现场会同检验，检验合格后签署确认开始进行一道工序。

7.4 施工质量保证措施

7.4.1 桩位准确。在专业测量人员的施测、技术负责人的监督下准确布置桩位。钻机就位偏差不得大于10mm。

7.4.2 钻机垂直度。利用双向悬挂重球法调整钻机垂直度，偏差不得大于1%。

7.4.3 确保桩体规格。利用钻杆标识控制桩深，误差小于100mm；每台班检查一次钻头尺寸，保证桩径达到400mm且误差不大于20mm。

7.4.4 确保桩体质量。保证砼用量及泵送压力。如遇特殊情况停钻，复工后确保钻头复钻进停钻标高以下500mm，再送砼并提升钻杆成桩。

7.4.5 施工原始记录准确。专人记录，图上标识。记录必须符合规范要求。每班施工结束后，及时向甲方及技术负责人报验，并让其签字，确保记录准确。

7.4.6 对混凝土拌制按每台班留滞1组砼试块，定期抽查混凝土坍落度。

7.4.7 要积极配合现场监理、甲方等人员处理疑难问题。

7.5.长螺旋钻孔压灌砼旋喷扩孔桩施工质量问题预防方法及处理方式。

7.5.1 窜孔：实施跳打式施工法，合理调整泵送压力。

7.5.2 堵钻：提出钻杆清除堵块，重新钻入砼1.5m。保证砼结合完整。

7.5.3 桩长的控制：要严格要求机长和前台指挥。保证钻进深度达到要求。

7.5.4 施工结束后，积极主动配合质检部门进行基桩检测。

8 安全措施

8.1 进入现场的人员必须佩带安全帽。

8.2 加强安全教育，强化安全意识。秉持安全第一，履行岗位职责。严格执行三级安全教育和安全交底制度，未经教育和交底的人员不准上岗作业。

8.3 特种作业人员必须持有效操作证上岗。严格人员管理，规范用工，杜绝违章指挥、违章操作和违反劳动纪律的行为，使员工做到不伤害自己，不伤害他人、不被他人伤害。

8.4 配电采用三相五线制的接零保护方式。施工机械应做到一机一闸，并安装漏电保护器。

8.5 施工现场临时用电遵循“一机一闸一漏一箱”的原则，所有配电箱、开关箱在使用过程中必须按照下述操作顺序，送电操作顺序为：总配电箱一分配电箱一开关箱；停电操作顺序为：开关箱一分配电箱一总配电箱。

8.6 机械操作实行定人、定机、定岗的“三定制度”、机长负责制及交接班制度。机台长必须持证上岗，严格遵守操作规程，杜绝重大隐患发生。

8.7 保证现场机械行驶道路通畅，严格控制道路坡、转弯半径，并平整压实场地，确保机械行驶及车辆安全。

8.8 施工机具、车辆及人员应与内外线路保护安全距离，必要时采取可靠保护措施。

8.9 大风、大雾天气及夜间照明不良的情下，严禁施工。

9 环保措施

9.1 节材措施

现场建立材料管理台账，记录材料进货目期和价格，执行领料耗用制度，并在施工过程中监督材料使用情况，遏制浪费，节约材料。

9.2 节水措施

为提高工程施工水资源的利用，对各施工环节以及施工人员生活用水进行合理计算和计划，并在施工过程中建立奖惩措施予以有效控制。

9.3 节能措施

施工现场合理布置电缆及选用大型机械设备，提高设备满载率；施工现场照明设备合理控制，达到节能标准；宿舍使用36V安全电压，并有专人负责，上班后统一关闭宿含照明，下班后再统一开启。

9.4 节地措施

根据场地情况，合理划分各功能区，绘制施工平面布置图。材料堆放与使用应最大限度地缩短场内运输距离，尽可能避免二次搬运；施工现场临建的布置及现场每个角落的绿化，都要精确计算，充分体现节地的意义。

9.5 环保措施

施工现场采取措施降低噪音、光污染、固体废弃物的排放，撒水控制粉尘，确保绿色施工。

10 效益分析

以山西绿大地食品有限公司生鲜农副产品加工开发及配送建设项目1#车间、综合楼为例：

1#车间原设计CFG桩距为1200*1200，桩数960根；

综合楼原设计CFG桩距为1200*1200，桩数960根；

1#车间、综合楼原设计总桩数为1920根；

10.1 使用此工法设计CFG桩距变更为1750*1780，桩数504根；每个楼号均减少456根。

10.2 经济效益分析

（1）每米工程桩分包单价为34元，以有效桩长19.5m计算：

456*19.5*34元=302328元

     (2)-3m至-6m空桩分包单价为15元，以3m空桩计算：

  456*3m*15元=20520元

（3）       C25混凝土节约费用

     0.4*0.4*0.785*19.5m=2.5m3*456根*310元=353400元

（4）       综合楼、1#车间合计节约

    （302328+20520+353400）*2=13524

10.3. 社会效益

采用本施工方法，科学合理的组织施工，即保证了旋喷扩孔桩的质量，又缩短了工期，施工安全措施切实可行，环保措施切实有效，取得了良好的社会效益。

11 应用实例

    2017年3月至5月在绿大地生鲜农副产品加工开发及配送建设项目1#车间、综合楼桩基工程,采用长螺旋钻孔压灌混凝土旋喷扩孔桩(WZ桩)，共计完成1008根桩，桩体桩径400mm,有效桩长19.50m,有效桩桩顶相对标高-6.510m,在桩端成扩大头，扩大头直径为700mm，深度1000mm。本工程桩体砼强度等级为C25，单桩竖向承载力特征值不小于570kN，处理后复合地基承载力特征值不小于255kPa。均满足设计要求。