静钻根植桩在软土地基中的施工应用

静钻根植桩在软土地基中的施工应用

楼志群丁成波

浙江省浙建房地产集团有限公司

摘要：钻孔灌注桩在遇到沙土、粉土等不良地质时，往往会出现不容易钻进、塌孔等问题。针对不良地质条件，现新提出一种静钻根植桩的施工工法，不但可以解决不良地质钻孔灌注桩出现的问题，同时可以减少淤泥的排放，对环境、文明施工具有良好的经济及社会效果。

关键词：静钻根植桩，施工技术

1、工程概况

拟建的宁波某大学梅山校区项目，场地位于宁波梅山岛，东北临踏海路，西北临港湾路，东南临梅星河，西南临中排河。拟建工程总用地面积为353416m2，建筑占地面积为48578m2，总建筑面积220694m2，其中地上总建筑面积201000m2，地下总建筑面积19309m2。

本工程建筑物拟采用桩基础，部分区域拟采用静钻根植桩。桩型主要为Ф500mm和Ф600mm。

根据钻探揭露，结合原位测试及室内土工试验，将勘察深度范围内岩土层分九个工程地质层依次为①-1a层素填土、①-2层粉质粘土、②层淤泥质粉质粘土③-1层粉质粘土、③-2层砾砂、④层粘土、⑤-1层角砾、⑤-2层粘土、⑥-1层粉质粘土、⑥-2a层粉砂⑦-1层粉质粘土、⑦-2层粉砂、⑧层角砾、⑨层全风化凝灰岩。

2、施工技术特点

静钻根植工法集钻孔、注浆、深层搅拌、扩孔、高强度预制桩技术于一身的新型桩基础施工方法，该工法使用螺旋钻、水泥搅拌系统，钻孔、喷浆、搅拌形成水泥土孔至设计深度，然后将预制桩埋入到已成型的水泥土孔中的新型桩基础。施工流程分为：钻孔、扩孔、桩端水泥浆注入、桩周水泥浆注入与拔钻、植桩。其泥浆排放量少且属于非挤土桩，对周边环境影响小，通过桩与周边水泥土的咬合，提高桩身侧阻力，通过下端扩头，改善桩端阻力特性，大幅度提高桩的承载能力。

静钻根植桩施工的具体流程如下：

①钻机定位，钻头钻进→②钻头钻进，对孔体进行修整及护壁→③④钻孔至持力层后，打开扩大翼进行扩孔→⑤注入桩端固化水泥浆并进行搅拌→⑥收拢扩大翼边提升钻杆，同时注入桩身固化水泥浆→⑦⑧将桩沉入设计标高。

详见下图：静钻根植桩施工流程图

3、施工要点

3.1定位放线

测量定位的准确性是桩基施工质量控制的第一关，为此在施工中我们将采取以下措施来控制测量定位的准确性：

1）复核设计图纸及现场交桩点，采用网格控制对桩位进行精度测放。针对本工程的大面积群桩，在端头桩位延长线上埋设复核用的控制桩。

2）利用测量仪器对各桩位的自然地面标高进行测量并记录，确保桩顶标高的控制准确。

3）桩位坐标放定后，桩中心采用Φ10mm，长500mm圆钢打入土中，做好标记。

3.2材料检测

竹节桩运至场地制定位置后，立即组织相关人员对材料进行全部检查验收，主要查看长度、型号、外观完成度、桩顶平整度等各项验收指标是否合格，查看桩身上材料标识，产品合格证。

3.3桩机就位

1)移动桩机到达作业位置，移动路线地基承载力应满足要求，桩机移动过程中必须铺设路基板或路基箱。调整桩架垂直度达到0.5%以内。

2)施工场地要坚实、平整，每次移机后应根据桩机上的调节装置将桩机调平，并用两台互成90度的经纬仪检测桩机导杆的垂直度。

3)桩机就位后报监理单位，对桩位再次进行定位复核，桩位偏差值应小于20mm。

3.4钻孔、修孔操作

1)将钻头定位于桩心位置，确认平面位置及钻杆垂直度。使用定位检测尺确认平面位置，使用2台互成90°的经纬仪进行垂直度监测并校正，垂直度精度为0.5%。

2)钻孔过程中，根据地质情况边钻孔边喷水，利用带有专用搅拌翼及鼓钻的钻杆边钻孔边对孔体进行修整及护壁。

3)钻孔至设定深度后，反复升降钻杆进行桩孔的修整。桩孔修整完成后，打开钻头扩大翼，按照设计要求的扩大直径扩孔。

4)钻头钻到规定深度后根据地质情况升、降数次，保证孔体的成型及孔内泥浆上下的均匀性。

5)钻孔施工时可采用在螺旋叶片上开孔等辅助措施，以减少带土附着在钻头叶片上。

6)根据施工管理装置电流负荷变化情况并与地质勘察报告柱状图进行比较，确认达到持力层。在持力层中钻进速度需要适当放慢，保证电流负荷在允许范围内。

3.5扩底操作

1)扩底操作依靠能够进行扩大和收拢的钻头完成，对扩头部位必须进行有效的监控和数据的存储。

2)每根桩施工前，对钻头的扩底状况进行检查，检查内容包括扩底直径尺寸、操作控制状况、保养状况，确认正常后方可进行施工。

3)扩底操作根据地质情况逐次完成，扩孔完成后，桩端注浆时应上下反复升降钻头，保证桩端水泥浆的均匀，升降幅度为扩底部位的高度。

4)扩底部分形状如下图所示。扩底部分尺寸根据设计要求确定。

静钻根植桩桩端扩底成孔示意图

3.6水泥浆控制

1)水泥浆的制作

水泥浆采用全自动水泥浆搅拌系统进行制作，按规定的水灰比自动计量后制作的水泥浆排入储浆桶，再由泥浆泵经过输浆管压至钻杆内注浆孔。水泥浆的水灰比严格按照设计配合比配置，并采取防止浆液离析的措施，并安排专人负责抽查浆液质量。水泥浆在输送过程中应配备水泥浆流量计及压力装置，控制浆液的流量。

2)桩端水泥浆注入

扩底操作完成后注入桩端水泥浆，桩端水泥浆注入量为扩底部分体积的100%，注浆压力控制在0.8~1.3MPa，在注浆过程中，上下反复升降钻机直至桩端水泥浆全部注入扩底部位，桩端水泥浆水灰比为0.6。

3)桩周水泥浆注入

桩端水泥浆注入完成后注入桩周水泥浆，桩周水泥浆注入量：(钻孔体积-扩底部分体积-预制桩体积)×30%；为确保桩周水泥浆的实际注入量，水泥浆泵送量应与搅拌下沉或提升速度相匹配，根据提升钻杆的速度确认单位时间的供浆量。

4)施工时如因故停浆，应在恢复喷浆前，将搅拌机头提升或下沉0.5m后再喷浆搅拌施工；若长时间停止施工，应对送浆管道及设备进行清洗。

3.7植桩工艺

1)桩的植入应和钻孔、水泥浆喷射保持连续。植桩过程中，必须采用检测尺对桩进行实时定位，偏差超过30mm时，必须进行校正。同时用2台经纬仪互成90度对桩进行检测，垂直度偏差不得超过0.5%。

2)桩与桩之间采用CO2气体保护焊焊接。

3)用专用送桩工具将桩固定、校正和送桩。送桩过程，利用桩身自重，钻机提供的压力，将桩送至设计标高。

4)桩顶位于地面附近时，测量员观测桩位偏差，并形成记录。

3.8预埋孔接桩

为了提高施工效率、保证焊接质量，施工中采用预埋孔接桩工艺。即在不影响桩机钻孔施工的区域内埋设钢管，在钢管内把2节桩焊接完成，然后用吊机把2节桩整体起吊，植入桩孔内。

本项目最长桩长为57m，均由4节预制桩拼接而成，施工中在预埋孔内将第1、2节预制桩及第3、4节预制桩分别拼接完成。

采取此措施后：

1)充分利用了施工时间，合理安排现场劳动资源，提高施工效率；

2)焊缝部位有充足的施工及冷却时间，保证了焊接的质量；

3)植桩时在钻孔处只需要焊接一个焊缝，减少了施工时间，提高效率。

3.9焊接工艺

1)焊接设备及焊接材料

a)焊机：根据桩接口材质为Q235及露天施工的特殊环境，选用CO2气体保护焊机。

b)焊丝：焊前要确认焊丝的质量、名称、型号、规格、制造厂名、生产日期；焊丝要求是密封式的包装，不应有破损、泄露现象，焊丝表面应光滑且无毛刺、凹坑、划痕、锈斑等缺陷。送丝机的送丝滚轮应与焊丝直径相符，定期检查送丝轮的沟槽磨损情况，清除沟槽里的垃圾、粉屑等粘附物，以确保焊丝均匀送出。

2)焊接工艺

接桩材料应符合现行行业标准《建筑钢结构焊接技术规程》JGJ81要求。尚应符合下列规定：

a)现场焊接的电焊工必须持证上岗。每道焊口由二名电焊工同时焊接。

b)焊接部位设置挡风罩，保证施焊处风力不大于2级，小雨天施焊时，设置防雨篷，保证焊接防雨和防触电。当雨水沿桩壁向下流时，不得进行焊接作业。

c)下节桩的桩头处宜设导向箍或在桩头一侧焊接两块导向板，接桩时上下节桩应保持顺直，错位偏差不宜大于2mm，接桩就位纠偏时，不得采用大锤横向敲打。

d)桩对接前，必须清除上下端板上的污泥等杂质，上下端板表面应采用铁刷子清刷干净，坡口处应刷至露出金属光泽。

e)焊接时，待上下桩节固定后拆除导向箍或导向板再分层施焊，应采取分层焊接，焊第一层时，应确保根部全部焊透，焊接电流控制在300～310A，焊丝外伸长度在16～20mm内，焊第二层时，应先将第一层焊缝的熔渣必须清理干净，焊接电流控制在230～240A，注意不得产生咬边和溢瘤等缺陷，盖面层的焊接电流和电弧电压适当减小，同时加快焊接速度，应保证焊缝尺寸和焊接质量。

f)预埋孔中的接桩时间一般能够满足冷却要求，在桩位处接桩时，焊好后的桩接头应自然冷却后方可继续沉桩，自然冷却时间不宜少于8min；严禁用水冷却或焊好即沉桩；

g)焊接完成后，从四个方向进行拍照存档。

4、结语：本工程采用静钻根植桩施工工法，施工工期得到了提前，施工完毕后进行桩检测达到设计要求。该施工工法克服了原有钻孔灌注桩在遇到粉土、沙土等不良地质情况出现的质量问题，提高施工效率，保证了施工质量，节约了泥浆处理成本。

参考文献：

[1]陆国良.《建筑工程技术与设计》2014

[2]赵麟.《绿色建筑》2016

[3]严天龙.《混凝土与水泥制品》2015