螺杆桩施工工法及成桩质量控制研究

螺杆桩施工工法及成桩质量控制研究

刘小强

刘小强

中交隧道局第五工程有限公司天津300000

摘要：螺杆桩采用独特的施工方法和自身的特殊结构，增加了桩的承载力，大大减小了沉降。可以大大降低工程造价，同时也大大缩短施工工期，提高了工作效率。螺杆桩具有广阔的发展前景，是一种成本低、性能高、短周期的新型桩，本文主要阐述螺杆桩施工工法和质量控制措施，以促进该技术的进一步推广。

关键词：螺杆桩；施工；质量

一、工程概况

渝万铁路长寿渡舟段软土路基采用螺杆桩加固，本段属于丘陵地貌，地形起伏较小，地面标高315~350m，相对高差2~35m，自然坡度5~15°，基岩多覆盖，沟及部分坡面为水田。桩径0.5m，桩长4～7m，正三角形布置，桩间距1.8～2m，要求打入下卧层不小于0.5m。螺杆桩几何断面为“上部直柱形、下部为螺丝型”，直柱段长度为桩长的1/3左右且不小于1m，螺牙宽度50～60mm，螺距与桩径之比为1：0.6～1。地质情况为丘陵地貌，地势起伏较小，基岩多覆盖，沟及部分坡面为水田，地表上覆人工填土、软土及粉质粘土，人工填土松散～稍密，质杂，厚0～9m；软土呈软塑状、局部流塑状，厚0～6m；粉质粘土，硬塑，厚0～2m；下覆基岩为泥质砂岩，强风化带厚2～8m，弱风化带岩层完整。

二、螺杆桩现状及研究意义

螺杆桩是一种下部为螺丝形上部为圆柱形的新型桩，称为半螺旋钻孔泵送混凝土灌注桩。该类桩因其施工绿色环保，速度快成本低等特点，受到广大施工单位的青睐。当前，螺杆桩技术已在100多项示范工程中得到应用，东南沿海及长江下游等地区得到广泛应用并形成技术市场。与普通桩类软基处理方式相比，不需要护壁、清底，不会塌孔，桩身质量保障性高；桩强度高，承载力强。适用范围广泛，既可以作为基础的桩基，又可应用于螺杆桩复合地基和长短桩复合地基，施工不受地下水位高度的影响。

三、螺杆桩施工工法及质量控制

1．施工准备

技术资料包括：⑴岩土工程详细勘察资料。⑵建筑物平面布置图及高程。⑶地下管线调查资料。⑷螺杆桩平面布置图和技术要求。⑸完成施工组织设计、施工计划并完成原材料检验。

施工现场包括：根据平面图要求，对场地进行平整，确认并清除桩位处的地下障碍物，并安排施工道路、供水和供电，施工设施布置以及材料的堆放。设置测量定位点和水准基点，并采取妥善措施加以保护，并应经常复核桩位位置以减少偏差、避免漏桩，经有关部门验线后施工。

2.施工工法：

根据施工组织设计确定的测量方案，根据计算结果进行现场桩位放样，方位角与站点平距复测，符合要求后及时办理验收手续。同时，对验收的桩位应及时做好护桩，后续工序可以拉十字马线复核。螺杆桩的独特成桩方法只能通过符合性能规格的专业机械设备才能实现。成桩的过程大致可分为钻孔和提升两个过程，并且在提升的同时进行混凝土泵压灌注。

1、钻孔：

A）采用顺向非同步技术将土体挤压；B）然后使用顺向正向同步技术，形成直至设计深度的螺纹状孔。

2、提钻：

A）根据形成的孔道钻杆反向同步技术缓慢提升地面；B）在直杆段土壤中，使用直提钻杆或顺向非同步技术提升钻杆；C）在提钻阶段，混凝土经由地泵泵送以钻杆中空作为通道，保持混凝土地泵额定压力，以保证混凝土在高压状态下形成螺纹状桩体或圆柱状桩体。同步技术是一种匹配钻机旋转速度和钻杆下钻速度保持一致的一种技术，钻杆旋转一圈的同时钻头下落或者提升一个螺距。不同步技术中的钻杆旋转速度与下钻速度不同步匹配，钻杆旋转多圈使钻头每提升或下落一个螺距。根据施工的需要，在钻杆提升过程中使用不同步技术或顺向旋转提钻，就可以去除下杆钻孔时留在孔边的螺纹状土体，，这样就能形成圆柱型或带扩大头圆柱形桩。

四、螺杆桩质量控制

1、成桩前检测：⑴检测成孔深度，检测设备成孔能力，保证成桩时钻头能打至设计标高。⑵检测成孔直径与回弹率，成孔后一小时测量孔的直径，与设计值进行比较得出差值并计算出回弹率（差值与设计值的比值），当回弹率较大时应相应加大成孔直径，可在钻杆螺牙上加焊铁皮。⑶检测相邻孔之间的影响，观察并检测相邻两个设计桩孔之间的影响。

2、打桩过程中的检测：⑴检测成孔终孔控制电流，制定每米钻进电流变化表（60~65A）；⑵检测实际混泥土用量，与理论值比较并计算充盈系数。⑶检测直流控制施工参数的设定：A）连续输送混凝土成桩的提升速度（本项目采用桩径500mm的桩：钻杆提升速度为1.6?1.8米/分钟）。B）螺杆桩施工时需要进行混凝土连续泵送，钻杆开始提升并提升20cm时开始进行泵送，速度12~14泵/分钟，并控制好混凝土流速；严格控制末次混凝土灌入量，桩顶混凝土标高必须大于设计标高500mm。

3、参数控制：螺杆桩成桩施工允许偏差应符合下表1

螺杆桩成桩施工允许偏差表1

检测成孔、终孔的控制电流：制定每米钻进电流变化表，根据电流变化表，并核对地质柱状图。

五、螺杆桩施工特性

螺杆桩的施工方法与普通长螺旋钻孔桩不同，通过挤压土壤成孔技术，成孔后缓慢提升钻头并将泵送混凝土同步高压灌入孔中，直接完成桩基施工。从根本上解决了其他类型施工需外运弃土，外运泥浆问题，保护好了大气、土壤和水源，实现了绿色施工。在钻杆下降和提升过程中，钻机通过自控系统严格控制钻杆旋转速度和钻头下降速度、钻杆旋转速度与钻头提升速度，使二者匹配以确保上部形成圆柱形桩下部形成螺纹状桩。成孔后混凝土泵通过中空钻杆从钻头直接泵压混凝土至桩底，因此桩底无沉渣。泵压混凝土具有一定的压力值，完全能够保证桩身混凝土与周围的土体结合紧密，保证了混凝土的密实性和桩身完整性，从根本上改善了基础桩的承载力和变形性状。

结束语

螺杆桩作为一种新型桩，渝万项目通过现场施工，不断总结经验教训，在施工过程中通过对关键工序的有效控制及研究，提高桩基质量，缩短了工期，降低了成本。根据土层特性，掌握螺杆桩适用范围及施工工艺，总结一套经济、适用的施工方案。

参考文献：

[1]《铁路路基设计规范（TB10001-2005J447-2005）》

[2]《铁路路基施工规范TB?10202-2002》