淺談雙向螺旋擠土灌注樁施工質量控制

高正方

(中鐵一局集團天津建設工程有限公司，天津 300250)

1 雙向螺旋擠土灌注樁簡介

1.1 樁型簡介

雙向螺旋擠土灌注樁區(qū)別于其他樁基的主要特點為：其適用于標準灌入試驗SPT≤40的填土、黏土、粉土、黃土、砂土、礫砂、角礫、圓礫、碎石、卵石、風化巖層和強風化巖層等可壓縮巖土地層，且不受地下水位的限制，雙向螺旋擠土樁采用擠土成樁工藝，具有顯著技術、環(huán)保和成本優(yōu)勢，具有低噪音、無振動、無泥漿污染、無渣土外運、穿透力強、施工效率高、節(jié)約人力資源、施工質量穩(wěn)定可靠等特點。

1.2 樁型比選

1)工程概況。山東祥海年產6萬t氯化法鈦白粉項目，主要工程內容為工業(yè)建筑廠房，其中中間罐區(qū)及氧化車間等建筑基礎設計為樁基礎。

2)設計選型。由于當?shù)丨h(huán)保要求嚴，泥漿運輸成本高，且地質復雜，廠房對基礎承載力要求高，結合地質勘察報告及現(xiàn)場場地條件，與設計單位和業(yè)主單位商定，樁型確定通過試樁進行比選，比選樁型包括鉆孔灌注樁、PHC管樁及雙向螺旋擠土灌注樁?，F(xiàn)場施工完成后通過試驗獲取承載力等數(shù)據(jù)(見表1)反饋給設計單位，綜合樁基能力及施工環(huán)保等因素，確定采用雙向螺旋擠土灌注樁進行施工。

表2為山東祥海生產6萬t氯化法鈦白粉項目四氯化鈦中間罐區(qū)擠土樁與管樁經濟型對比。

表1 試樁試驗結果對比表

表2 山東祥海生產6萬t氯化法鈦白粉項目四氯化鈦中間罐區(qū)擠土樁與管樁經濟型對比

通過試樁承載力結果看，雙螺旋擠土灌注樁優(yōu)勢比較明顯，承載力高，是鉆孔灌注樁的1.67倍，是PHC管樁1.26倍；樁身檢測結果來看，樁身完整性好，沒有縮徑、夾渣等缺陷；無土方、和泥漿外運，符合環(huán)保要求；施工速度快，平均每天能完成22～25根樁；與PHC管樁及鉆孔灌注樁做經濟對比，雙螺旋擠土灌注樁單位承載力造價為5.5元/kN，PHC管樁單位承載力造價為7.1元/kN，鉆孔灌注樁單位承載力造價為10.7元/kN，雙螺旋擠土灌注樁相對經濟。

綜上，經過各項數(shù)據(jù)比較分析后,項目樁基工程最終確定采用雙螺旋擠土灌注樁施工工藝。

2 雙向螺旋擠土灌注樁工藝簡述

2.1 螺旋擠土灌注樁施工工藝流程

地表清理碾壓→測量放樣→樁機就位→調整鉆機→正式開鉆至設計樁底標高→邊泵送混凝土邊提拔鉆具至地表→根據(jù)設計要求沉放鋼筋籠→鉆機移位施工下一根樁

2.2 施工步驟

1)定位：根據(jù)控制點，標記好樁位位置，移動鉆機至樁中心，調整鉆機水平位置及鉆桿垂直度。一般樁位誤差不宜超過2.0 cm，鉆桿垂直度不超過1%。

2)鉆進成孔：關閉鉆頭閥門，開動鉆桿，開鉆后下鉆速度應根據(jù)地質情況勻速鉆進；鉆進過程中，螺旋擠擴鉆頭應采用正向旋轉，直至鉆至樁底設計標高，鉆進過程中無特殊原因鉆頭不得反鉆和提升。

3)灌料、提升：當鉆機鉆至設計標高后，鉆具應反向旋轉，開動混凝土輸送泵灌料，當輸送管及鉆桿芯管充滿混凝土后開始勻速提升鉆具，邊提升、邊灌料。直至施工設計樁頂標高，灌注速度應與提鉆速度相結合，防止提鉆速度過快，泵送料供應不及時的現(xiàn)象，導致成樁質量出現(xiàn)缺陷，也要防止提鉆速度過慢，泵送壓力過大，出現(xiàn)安全事故。

4)灌注至設計樁頂標高后，移動鉆機至下一樁位，控制好樁頂標高，保持超灌符合規(guī)范要求500～800 mm即可，減少混凝土的浪費。

5)鋼筋籠接頭應用焊接或機械式連接。加勁筋應設在主筋內側，鋼筋籠制作安裝應符合規(guī)范要求；搬運和吊裝時應注意保護，防止變形。將振搗桿插入鋼筋籠內，同時吊裝，仔細檢查鋼筋籠是否對準孔位，打開振搗器，慢慢下放鋼筋籠，避免碰撞孔壁或自由落下，鋼筋籠要時刻保持垂直，防止鋼筋籠傾斜，造成下放困難。

6)施工時應按樁頂?shù)脑O計標高掌握好混凝土的灌注量，在保證樁頭質量的同時減少混凝土的浪費。建議灌注混凝土完成面之標高比樁頂?shù)脑O計標高高出500～800 mm。

7)成孔施工的允許偏差應滿足表3要求，待混凝土養(yǎng)護期后需進行樁基檢測，檢測項目包括樁身完整性(小應變檢測)及豎向抗壓承載力(靜載試驗)。

表3 成孔施工允許偏差

2.3 施工注意事項

1)雙螺旋擠土樁施工應考慮成樁擠土效應可能對鄰近建筑物、道路和地下管線所產生的負面影響，必要時應采取減壓孔和擠土負效應的技術措施。

2)雙螺旋擠土施工順序應符合下列要求。

(1)對于中心距小于4d的群樁施工，宜由中間向外或由一側向另一側施工，且為避免對已完樁基的影響，施工中宜采用隔樁施工方式。

(2)對于群樁施工，應由中間向四周施工。

(3)對于一側靠近現(xiàn)有建、構筑物的場地，宜從鄰近建、構筑物一側開始由近至遠端施工。

3)鉆機就位后，應進行樁位復測，鉆頭與樁位點偏差不得大于20 mm。

4)鉆機開孔時下鉆速度應緩慢；鉆進過程中，鉆頭應正向旋轉，在達到設計樁端標高前，鉆具不得反鉆或提升。

5)在鉆進過程中，如出現(xiàn)卡鉆、鉆機搖晃、偏斜或發(fā)生異常響動時，應立即停鉆，在查明原因并采取相應措施后方可繼續(xù)作業(yè)。

6)鋼筋籠插放施工完成后，宜使用振搗棒對樁身頂部混凝土進行振搗。

3 雙向螺旋擠土灌注樁質量控制

3.1 樁頂混凝土高度施工控制

由于雙向螺旋擠土灌注樁混凝土施工方式為邊提升鉆具，邊灌注混凝土，混凝土灌注高度可以進行控制，但為了保證混凝土灌注完成后順利插入鋼筋籠，避免鋼筋籠插入過程中側壁泥土掉落摻入樁芯，一般將混凝土灌注至場地地平處。特殊場地條件下難以將場地平整至樁頂超灌頂高程位置，需綜合考慮鉆機作業(yè)條件。

鈦白粉項目施工后處理車間樁基時由于場地條件較差，無法在樁基施工時平整場地至樁頂超灌頂高程位置，超灌高度接近2 m，混凝土超耗量較大，基于這種情況，需采取有效措施控制樁頂混凝土高度同時保證樁芯混凝土質量。

借鑒鉆孔灌注樁施工所用護筒形式，結合雙向螺旋擠土灌注樁施工工藝，現(xiàn)場施工通過制作鋼護筒有效保護樁頂混凝土并控制樁頂混凝土，同時通過局部處理發(fā)現(xiàn)，對軟弱場地進行降水可以有效改善場地條件，使場地具備鉆機作業(yè)條件，先開挖至設計高程再進行樁基施工。

通過對樁頂混凝土灌注高度進行控制，僅在后處理車間697根樁施工中，每根樁減少混凝土浪費0.4 m3，整個車間樁基混凝土節(jié)約混凝土278.8 m3。

3.2 鋼筋籠定位控制

由于雙向螺旋擠土樁鋼筋籠采用后插施工，考慮混凝土初凝時間等影響，對施工時間要求較高，且鋼筋籠長度較長，垂直度較難控制，經常出現(xiàn)鋼筋籠偏位的情況(見圖1)。

圖1 鋼筋籠偏位

針對上述問題，結合具體施工工藝，對鋼筋籠偏位問題出現(xiàn)的可能原因進行分析。首先鋼筋籠尖不對中時可能造成鋼筋籠下插過程中無法保證下插方向，其次鋼筋籠與振搗桿間沒有采取有效固定措施，容易造成振搗桿在垂直下插過程中鋼筋籠偏位，最后一點是下插速度過快，振搗桿的下插方向受樁孔內混凝土干擾偏位。通過以上分析，進一步確定現(xiàn)場施工控制要點，具體從以下三個方面實施。

1)鋼筋籠加工時籠尖嚴格對中，在鋼筋籠加工平臺按照籠尖鋼筋位置設置檢查件，確保鋼筋籠尖加工時統(tǒng)一對中。

2)鋼筋籠與振搗桿之間進行有效定位卡控，按照2～4 m間距設置卡具，確保鋼筋籠下插過程中與振搗桿位置固定。

3)振搗桿下插應緩慢并保持豎直，現(xiàn)場隨時進行量測，發(fā)現(xiàn)偏位及時進行糾偏。

在先期樁基施工完成后發(fā)現(xiàn)鋼筋籠偏位情況較為嚴重，偏位率高達20%，經過現(xiàn)場加強鋼筋籠加工及下插過程控制，在后續(xù)樁基施工中偏位情況得到了較大的改善，偏位率僅為1%左右。

4 結 語

樁基工程為隱蔽工程，且地下施工存在較多難以控制的影響因素，其質量無法直接進行外觀檢查。因此，在施工中需采取有效的質量控制措施進行全過程控制，以確保成樁質量滿足設計要求。特別是對新樁型或新工藝樁，工藝尚不成熟，對地質及施工要求也較高，尤其需要重視過程質量控制。通過鈦白粉項目樁基工程施工，雙向螺旋擠土灌注樁在成樁質量上比較有保證，經樁基試驗檢測，單樁豎向抗壓靜載試驗承載力100%滿足設計要求，低應變檢測全部合格，其中Ⅰ類樁占比97%，Ⅱ類樁占3%。

本文就雙向螺旋擠土灌注樁在施工過程中存在的一些質量問題及材料浪費情況進行分析并提出解決建議，同時在項目實際施工中進行應用，效果較好。

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