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【摘要】本文通过工程实例介绍了长螺旋压灌混凝土桩施工的基本方法，并介绍了容易出现的质量问题及防治方法，给类似工程的施工具有指导作用，同时也阐明了该施工方法的优越性，值得推广应用。
【关键词】长螺旋压灌混凝土 地基处理质量
中图分类号：F253.3 文献标识码： A
一、工程概况
襄城首山·佳苑1#、2#、3#楼工程地上18+1层，地下一层，总高60.2m，总建筑面积：66369.61m2。1#、2#、3#楼地下室及裙楼相连，主楼各自独立分开。地下室及裙楼总长252.8m，宽35.7m，地下室基础埋深－5.95m，采用柱下平板式筏形基础，筏板厚度1000mm，混凝土等级为C35； 主体结构型式为框架—剪力墙结构。地基基础采用长螺旋压灌混凝土桩；六处福苑小区六栋楼均为框架剪力墙结构，地基基础也采用同样的方法进行施工。
二、技术方案
1、施工前准备
（1）施工准备：机具设备采用步履式长螺旋钻机，带硬质合金钻头。另配混凝土拌制、泵送设备。
（2）材料：原材料包括砂、石、水泥、粉煤灰和外加剂，砂采用中砂或粗砂，含泥量小于5%；石子：采用5~~20mm碎石。外加剂、掺合料：根据实验确定减水剂及其它外加剂的添加量，在进场前需确定原材料的种类、品质，并将原材料送至相关部门进行检测，由于现阶段建筑施工多使用商品混凝土，所以需将商品混凝土样品及时送检。
（3）施工现场
在降水方面，施工要求地下水应降至基底标高0.5-1.0米，确定降水深度时还应考虑电梯井、集水坑等的深度。
在基坑开挖方面，其开挖深度应根据基底设计标高和保护土层厚度确定。当保护土层厚度为50厘米、褥垫层厚度为15厘米时，开挖标高为素混凝土垫层底标高以上35厘米，以此类推。其开挖范围考虑到目前国产长螺旋钻机情况，基底开挖平面尺寸以建筑物的底板边缘为基准向四周均扩出1.0米。若施工图纸上已经标注具体做法及数据，应根据图纸施工。
（3）定位放线
施工前利用经纬仪和尺子根据装位图纸放桩位，并做好记号，施放的桩位应明显、易找、不易被破坏，如有些工地采用有一定直径和深度的白灰点表示桩位。
2、施工过程
（1）钻机就位
钻机就位，应用钻机塔身的前后和左右的垂直标杆检查塔身导杆，校正位置，使钻杆垂直对准桩位中心，确保CFG桩垂直度容许偏差不大于1%。
（2）钻进成孔
钻孔开始时，关闭钻头阀门，向下移动钻杆至钻头触及地面时，启动钻机，开始钻进。一般先慢后快，这样便于及时修正。若发现钻杆摇晃或难钻时，应放慢进尺，否则较易导致桩孔偏斜、位移，甚至使钻杆、钻具损坏。钻进的深度取决于设计桩长，当钻头到达设计桩长预订标高是，于动力头地面停留位置相应的钻机塔身处做醒目标记，作为施工时控制桩长的依据。施工时还要考虑施工作面的标高差异，作相应增减。
（3）压灌混凝土
随后压灌钻机就位，下放钻杆，使钻头对准装位点，调整钻杆垂直度，然后启动钻机钻孔，达到设计深度后空转清土，成孔后钻杆预提200mm左右，在灌注混凝土前不得提钻，然后启动高压泵灌注混凝土，边灌注边提钻杆，提升速度与泵送混凝土速度相适应，根据泵送量及时调整提速，直至成桩。严禁先提管后泵料。成桩的提速宜控制在2-3米/分钟。成桩过程宜连续进行，应避免因后台供料慢而导致停机待料。若施工中因其它原因不能连续灌注，须根据勘察报告和已掌握的施工场地的土质情况，避开饱和砂土、粉土层，灌注成桩完成后，用水泥袋盖好桩头，进行保护。施工中每根桩的投料量不得少于设计灌注量。
（4）移动压灌钻机
当上一根桩施工完毕后，钻机移位，进行下一根桩的施工，由于桩排出的土较多，可将临近的桩位覆盖，有时还因钻机支撑脚压在桩位旁使原标定的桩位发生移动，因此，下一根桩施工时，还应根据轴线或周围桩的位置对需施工的桩位进行复核，保证桩位准确。
（5）弃土清运
桩施工完毕，待桩体达到一定强度，一般七天左右，方可进行开槽清土。清土包括桩钻孔土清运和保护土层清运两部分，对于桩较长且处理面积较大的楼座，由于人工清运效率低，可采用机械和人工联合清运。采用挖掘机清土时，须严格控制标高，防止挖断工程桩和扰动桩工作面以下保护土层，禁止在打桩工作面上行走，挖掘机清理完大片弃土后，人工将桩间大部分土挖除，或使其与桩身断开，一般留下30厘米的保护桩长，打桩弃土清运完毕后，其下50厘米保护土层采用人工挖除。
（6）桩头处理
弃土工作完毕后，需将桩顶设计标高以上桩头截断，首先找出桩顶标高位置，在同一水平面按同一角度对称放置2个或4个钢钎，用大锤同时击打，将桩头截断，最好采用截桩机截桩，其次，桩头截断后，用钢钎、手锤等将桩顶从四周向中间修平至桩顶设计标高，允许偏差为0-±20厘米。
（7）褥垫层的处理
复合地基检验完毕且满足设计要求后，可进行褥垫层施工。褥垫层材料多为粗砂、中砂或碎石，也可为细石混凝土，碎石粒径多为8-20毫米，其厚度一般为10-30毫米，具体情况根据施工图纸酌定。
3、长螺旋压灌混凝土桩施工常见问题及处理
（1）堵管
堵管是长螺旋钻管内泵压成桩工艺常遇到的主要问题之一。它直接影响桩的施工效率，增加劳动强度，造成材料浪费，若故障排除不畅时，使已搅拌的桩混合料失水或结硬，增加再次堵管几率，给施工带来很多困难。若因混合料配合比不合理，和易性不好而发生堵管，需注意细骨料和粉煤灰两种材料的掺入量，特别是注意粉煤灰掺入量宜控制在60-80千克/立方米。
若因混合料搅拌质量有缺陷，需确保混合料能顺利通过刚性管、高强柔性管、弯管和变径管到达钻杆芯管内，同時控制好混合料坍落度，宜控制在16-20厘米。
若因设备缺陷而导致堵管，需保证管件连接顺畅，确保弯管与高强柔性管等连接紧密，保证垫圈无破损。
此外施工人员操作不当也会导致堵管现象发生。
（2）窜孔
在饱和细砂层、粉砂层中施工常遇窜孔现象。在一般情况下，完成一根桩所需时间为30-40分钟，完成1号桩后，在2号桩钻进成孔过程中，1号桩混合料尚未凝固而流向2号桩钻孔中，所以发现已完成的1号桩突然下落，有时甚至达两米以上，当2号桩泵入混合料时，泵送压力加大，迫使2号桩的混合料又流向1号桩恢复到原设计标高。这种现象叫窜孔。因此可采取大桩距的设计方案，增大桩距的目的在于减少新打桩机器的剪切扰动，避免不良影响。改进钻头，提高钻进速度。减少打桩推进排数，如将一次打好几排改为2排或1排，尽快离开已打成的桩，减少对已打桩扰动能量的积累。必要时采用隔桩、隔排跳打方案，但跳打要求及时清除成桩时排出的弃土，否则会影响施工进度。
（3）断桩
桩基施工完毕，发现桩身裂缝的所在部位，应分析原因，得出自身问题是在施工时，由于提钻速度较快，空气未全部释放出来，致使桩身产生断面裂缝，另外是混合料的搅拌时间不够，和易性差，出现蜂窝麻面桩。外部原因是土建施工时机械挖基坑平整土方时，被挖掘机和铲车碰断。
解决方案是,浅部断桩,对断桩单独进行处理,剔除上部断桩,用与桩身相同的混合料按桩径设计标高补桩。如果是外部原因土建单位用机械施工,造成大范围的浅部断桩,应与设计单位、监理单位、建设单位共同研究确定方案。一般情况下,在原定检测方案的基础上,选择几根断桩进行单桩复合地基静载荷试验,对比完整性桩和断桩试验结果,确定断桩是否能够使用,如果确定复合地基承载力和变形能满足设计要求,可不进行处理,如不符合要求，需进行设计方案论证。但在这种桩施工时,要特别注意浅部的施工质量,在开挖基坑时,在桩顶标高以上1m处,一定采用人工开挖,以免碰断桩身,保证桩的完整性和质量。
桩头断桩后进行接桩，当桩顶高程低于施工图标识高程时，如开槽或剔除桩头必须进行补桩，可采用比桩体强度高一等级的豆石混凝土接桩至施工图标识桩顶标高，注意在接桩过程中保护好桩间土。
三、影响长螺旋钻孔压灌混凝土桩造价因素
目前，大多数桩的设计、施工是由一家地基处理单位完成的。因此，影响桩造价的主要因素有以下几方面：
1、设计阶段
设计阶段除了考虑满足整体地基承载力之外，还要考虑特殊部位的地基承载力。如集水坑、电梯井等部位的承载力应另行验算，以免整体打桩完成后，因承载力不足而补桩，造成结算责任纠纷；另外，在满足承载力要求的前提下，基坑斜面上尽量少布桩，以减少后期斜面凿桩头的施工难度。
2、施工阶段
在施工准备阶段，钻机选型要充分考虑施工场地情况。避免钻机体积过于庞大而现场场地狭小，上下基坑和钻孔移位时行动困难，从而延误工期。其次，需合理安排钻孔行走路线，合理布置配套设备。防止漏桩和减少不必要的管线敷设，从而节约成本。在青运弃土方面，钻出的土方要及时清运出基坑。余土如果不及时清运，不仅会影响到钻机的位移，还会影响到钻孔的定位精度，造成桩位偏移，严重的要补桩使成本加大。
在施工过程中，提钻、泵送压灌混凝土是整个桩施工最重要的环节。从材料上讲，混凝土的坍落度要适宜。坍落度过小会堵管，影响施工进度、浪费混凝土，造成成本加大；坍落度过大，成桩后干缩过大，桩体塌陷。如遇到含水量较大的土层，还会造成瓶颈桩、断桩等质量事故。其次是提钻速度和泵送混凝土速度。相关资料中规定提钻速度小于等于2.5米/分钟,多为1.2—1.5米/分钟，此速度是在一般土层中的提升速度，若在含水量較高的砂层中应适当放慢，防止因流砂造成塌孔断桩的现象。实际施工时除了要注意提钻速度外，还要注意配合泵送混凝土速度，严格控制混凝土的压灌量，防止混凝土超灌量过大，造成材料的浪费。
3、其它因素
首先，由于设计、施工是一家地基处理单位，往往会过于保守放大安全系数，从而造成设计值偏大、成本增加。其次在签订施工承包合同时，应注明结算计量标准，具体工作内容如：是否包含清理桩间土、凿桩头、铺设褥垫层等。从甲方角度出发，合同中应约定包含所有内容。如仅仅是钻孔压灌，后续工序施工时出现质量问题，往往会造成责任不清，增加结算纠纷。
四、结论
建筑上遇到的复杂地质情况使基础工程越来越重要，其工程造价占整个工程总投资的比例也越来越大，深基坑支护、地下连续墙、逆作法等工艺先后被采用。现在广泛应用的钻孔灌注桩、振动沉管灌注桩等固有的缺陷十分突出，主要表现在施工速度慢，场地污染严重，成桩质量难以保证，材料浪费大，容易出现各种弊病，而长螺旋钻孔压灌混凝土桩表现出较大的优势，桩体材料价格低，施工方便，节省投资，是一种较为理想的地基处理技术，具有显著的经济效益和广阔的推广前景，在建筑史上，定能书写新的篇章。
【关键词】长螺旋压灌混凝土 地基处理质量
中图分类号：F253.3 文献标识码： A
一、工程概况
襄城首山·佳苑1#、2#、3#楼工程地上18+1层，地下一层，总高60.2m，总建筑面积：66369.61m2。1#、2#、3#楼地下室及裙楼相连，主楼各自独立分开。地下室及裙楼总长252.8m，宽35.7m，地下室基础埋深－5.95m，采用柱下平板式筏形基础，筏板厚度1000mm，混凝土等级为C35； 主体结构型式为框架—剪力墙结构。地基基础采用长螺旋压灌混凝土桩；六处福苑小区六栋楼均为框架剪力墙结构，地基基础也采用同样的方法进行施工。
二、技术方案
1、施工前准备
（1）施工准备：机具设备采用步履式长螺旋钻机，带硬质合金钻头。另配混凝土拌制、泵送设备。
（2）材料：原材料包括砂、石、水泥、粉煤灰和外加剂，砂采用中砂或粗砂，含泥量小于5%；石子：采用5~~20mm碎石。外加剂、掺合料：根据实验确定减水剂及其它外加剂的添加量，在进场前需确定原材料的种类、品质，并将原材料送至相关部门进行检测，由于现阶段建筑施工多使用商品混凝土，所以需将商品混凝土样品及时送检。
（3）施工现场
在降水方面，施工要求地下水应降至基底标高0.5-1.0米，确定降水深度时还应考虑电梯井、集水坑等的深度。
在基坑开挖方面，其开挖深度应根据基底设计标高和保护土层厚度确定。当保护土层厚度为50厘米、褥垫层厚度为15厘米时，开挖标高为素混凝土垫层底标高以上35厘米，以此类推。其开挖范围考虑到目前国产长螺旋钻机情况，基底开挖平面尺寸以建筑物的底板边缘为基准向四周均扩出1.0米。若施工图纸上已经标注具体做法及数据，应根据图纸施工。
（3）定位放线
施工前利用经纬仪和尺子根据装位图纸放桩位，并做好记号，施放的桩位应明显、易找、不易被破坏，如有些工地采用有一定直径和深度的白灰点表示桩位。
2、施工过程
（1）钻机就位
钻机就位，应用钻机塔身的前后和左右的垂直标杆检查塔身导杆，校正位置，使钻杆垂直对准桩位中心，确保CFG桩垂直度容许偏差不大于1%。
（2）钻进成孔
钻孔开始时，关闭钻头阀门，向下移动钻杆至钻头触及地面时，启动钻机，开始钻进。一般先慢后快，这样便于及时修正。若发现钻杆摇晃或难钻时，应放慢进尺，否则较易导致桩孔偏斜、位移，甚至使钻杆、钻具损坏。钻进的深度取决于设计桩长，当钻头到达设计桩长预订标高是，于动力头地面停留位置相应的钻机塔身处做醒目标记，作为施工时控制桩长的依据。施工时还要考虑施工作面的标高差异，作相应增减。
（3）压灌混凝土
随后压灌钻机就位，下放钻杆，使钻头对准装位点，调整钻杆垂直度，然后启动钻机钻孔，达到设计深度后空转清土，成孔后钻杆预提200mm左右，在灌注混凝土前不得提钻，然后启动高压泵灌注混凝土，边灌注边提钻杆，提升速度与泵送混凝土速度相适应，根据泵送量及时调整提速，直至成桩。严禁先提管后泵料。成桩的提速宜控制在2-3米/分钟。成桩过程宜连续进行，应避免因后台供料慢而导致停机待料。若施工中因其它原因不能连续灌注，须根据勘察报告和已掌握的施工场地的土质情况，避开饱和砂土、粉土层，灌注成桩完成后，用水泥袋盖好桩头，进行保护。施工中每根桩的投料量不得少于设计灌注量。
（4）移动压灌钻机
当上一根桩施工完毕后，钻机移位，进行下一根桩的施工，由于桩排出的土较多，可将临近的桩位覆盖，有时还因钻机支撑脚压在桩位旁使原标定的桩位发生移动，因此，下一根桩施工时，还应根据轴线或周围桩的位置对需施工的桩位进行复核，保证桩位准确。
（5）弃土清运
桩施工完毕，待桩体达到一定强度，一般七天左右，方可进行开槽清土。清土包括桩钻孔土清运和保护土层清运两部分，对于桩较长且处理面积较大的楼座，由于人工清运效率低，可采用机械和人工联合清运。采用挖掘机清土时，须严格控制标高，防止挖断工程桩和扰动桩工作面以下保护土层，禁止在打桩工作面上行走，挖掘机清理完大片弃土后，人工将桩间大部分土挖除，或使其与桩身断开，一般留下30厘米的保护桩长，打桩弃土清运完毕后，其下50厘米保护土层采用人工挖除。
（6）桩头处理
弃土工作完毕后，需将桩顶设计标高以上桩头截断，首先找出桩顶标高位置，在同一水平面按同一角度对称放置2个或4个钢钎，用大锤同时击打，将桩头截断，最好采用截桩机截桩，其次，桩头截断后，用钢钎、手锤等将桩顶从四周向中间修平至桩顶设计标高，允许偏差为0-±20厘米。
（7）褥垫层的处理
复合地基检验完毕且满足设计要求后，可进行褥垫层施工。褥垫层材料多为粗砂、中砂或碎石，也可为细石混凝土，碎石粒径多为8-20毫米，其厚度一般为10-30毫米，具体情况根据施工图纸酌定。
3、长螺旋压灌混凝土桩施工常见问题及处理
（1）堵管
堵管是长螺旋钻管内泵压成桩工艺常遇到的主要问题之一。它直接影响桩的施工效率，增加劳动强度，造成材料浪费，若故障排除不畅时，使已搅拌的桩混合料失水或结硬，增加再次堵管几率，给施工带来很多困难。若因混合料配合比不合理，和易性不好而发生堵管，需注意细骨料和粉煤灰两种材料的掺入量，特别是注意粉煤灰掺入量宜控制在60-80千克/立方米。
若因混合料搅拌质量有缺陷，需确保混合料能顺利通过刚性管、高强柔性管、弯管和变径管到达钻杆芯管内，同時控制好混合料坍落度，宜控制在16-20厘米。
若因设备缺陷而导致堵管，需保证管件连接顺畅，确保弯管与高强柔性管等连接紧密，保证垫圈无破损。
此外施工人员操作不当也会导致堵管现象发生。
（2）窜孔
在饱和细砂层、粉砂层中施工常遇窜孔现象。在一般情况下，完成一根桩所需时间为30-40分钟，完成1号桩后，在2号桩钻进成孔过程中，1号桩混合料尚未凝固而流向2号桩钻孔中，所以发现已完成的1号桩突然下落，有时甚至达两米以上，当2号桩泵入混合料时，泵送压力加大，迫使2号桩的混合料又流向1号桩恢复到原设计标高。这种现象叫窜孔。因此可采取大桩距的设计方案，增大桩距的目的在于减少新打桩机器的剪切扰动，避免不良影响。改进钻头，提高钻进速度。减少打桩推进排数，如将一次打好几排改为2排或1排，尽快离开已打成的桩，减少对已打桩扰动能量的积累。必要时采用隔桩、隔排跳打方案，但跳打要求及时清除成桩时排出的弃土，否则会影响施工进度。
（3）断桩
桩基施工完毕，发现桩身裂缝的所在部位，应分析原因，得出自身问题是在施工时，由于提钻速度较快，空气未全部释放出来，致使桩身产生断面裂缝，另外是混合料的搅拌时间不够，和易性差，出现蜂窝麻面桩。外部原因是土建施工时机械挖基坑平整土方时，被挖掘机和铲车碰断。
解决方案是,浅部断桩,对断桩单独进行处理,剔除上部断桩,用与桩身相同的混合料按桩径设计标高补桩。如果是外部原因土建单位用机械施工,造成大范围的浅部断桩,应与设计单位、监理单位、建设单位共同研究确定方案。一般情况下,在原定检测方案的基础上,选择几根断桩进行单桩复合地基静载荷试验,对比完整性桩和断桩试验结果,确定断桩是否能够使用,如果确定复合地基承载力和变形能满足设计要求,可不进行处理,如不符合要求，需进行设计方案论证。但在这种桩施工时,要特别注意浅部的施工质量,在开挖基坑时,在桩顶标高以上1m处,一定采用人工开挖,以免碰断桩身,保证桩的完整性和质量。
桩头断桩后进行接桩，当桩顶高程低于施工图标识高程时，如开槽或剔除桩头必须进行补桩，可采用比桩体强度高一等级的豆石混凝土接桩至施工图标识桩顶标高，注意在接桩过程中保护好桩间土。
三、影响长螺旋钻孔压灌混凝土桩造价因素
目前，大多数桩的设计、施工是由一家地基处理单位完成的。因此，影响桩造价的主要因素有以下几方面：
1、设计阶段
设计阶段除了考虑满足整体地基承载力之外，还要考虑特殊部位的地基承载力。如集水坑、电梯井等部位的承载力应另行验算，以免整体打桩完成后，因承载力不足而补桩，造成结算责任纠纷；另外，在满足承载力要求的前提下，基坑斜面上尽量少布桩，以减少后期斜面凿桩头的施工难度。
2、施工阶段
在施工准备阶段，钻机选型要充分考虑施工场地情况。避免钻机体积过于庞大而现场场地狭小，上下基坑和钻孔移位时行动困难，从而延误工期。其次，需合理安排钻孔行走路线，合理布置配套设备。防止漏桩和减少不必要的管线敷设，从而节约成本。在青运弃土方面，钻出的土方要及时清运出基坑。余土如果不及时清运，不仅会影响到钻机的位移，还会影响到钻孔的定位精度，造成桩位偏移，严重的要补桩使成本加大。
在施工过程中，提钻、泵送压灌混凝土是整个桩施工最重要的环节。从材料上讲，混凝土的坍落度要适宜。坍落度过小会堵管，影响施工进度、浪费混凝土，造成成本加大；坍落度过大，成桩后干缩过大，桩体塌陷。如遇到含水量较大的土层，还会造成瓶颈桩、断桩等质量事故。其次是提钻速度和泵送混凝土速度。相关资料中规定提钻速度小于等于2.5米/分钟,多为1.2—1.5米/分钟，此速度是在一般土层中的提升速度，若在含水量較高的砂层中应适当放慢，防止因流砂造成塌孔断桩的现象。实际施工时除了要注意提钻速度外，还要注意配合泵送混凝土速度，严格控制混凝土的压灌量，防止混凝土超灌量过大，造成材料的浪费。
3、其它因素
首先，由于设计、施工是一家地基处理单位，往往会过于保守放大安全系数，从而造成设计值偏大、成本增加。其次在签订施工承包合同时，应注明结算计量标准，具体工作内容如：是否包含清理桩间土、凿桩头、铺设褥垫层等。从甲方角度出发，合同中应约定包含所有内容。如仅仅是钻孔压灌，后续工序施工时出现质量问题，往往会造成责任不清，增加结算纠纷。
四、结论
建筑上遇到的复杂地质情况使基础工程越来越重要，其工程造价占整个工程总投资的比例也越来越大，深基坑支护、地下连续墙、逆作法等工艺先后被采用。现在广泛应用的钻孔灌注桩、振动沉管灌注桩等固有的缺陷十分突出，主要表现在施工速度慢，场地污染严重，成桩质量难以保证，材料浪费大，容易出现各种弊病，而长螺旋钻孔压灌混凝土桩表现出较大的优势，桩体材料价格低，施工方便，节省投资，是一种较为理想的地基处理技术，具有显著的经济效益和广阔的推广前景，在建筑史上，定能书写新的篇章。