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摘要：螺杆灌注桩是一种承载力高、造价低、施工方便、无环境污染的新桩型。介绍了新型螺杆灌注桩的成桩设备和施工工艺，阐述了螺杆桩的施工要点及质量保证措施，分析了在施工中常见质量缺陷的原因，并提出了切实可行的解决办法，并应用到了南龙铁路永安南站的人工回填土区域路基处理中。
关键词：螺杆灌注桩；大扭矩；缺陷控制
1.螺杆桩的特点及其适用范围
螺杆灌注桩采用特制的螺旋式桩机进行施工，通过螺纹式钻杆旋转挤压土体，钻杆提升过程中随即泵压混凝土而形成桩体。螺杆桩不仅综合了钢纤维混凝土全螺旋预制桩强度高的特点，也综合了螺旋灌注桩和螺纹桩施工方便的特点。螺杆桩由于桩身周表面带螺纹，成孔时无泥皮，桩端无沉渣，因此施工过程中能有效防止塌孔、断桩、缩径等质量问题的发生。螺杆桩与普通直杆桩相比，可缩短桩长，减小桩径和桩数。同时，由于螺纹间土取代了部分混凝土，节省了材料，从而使工程造价大为降低，也加快了施工进度。通过数项已建工程实践表明：螺杆桩承载力高，成桩质量好，施工速度快，是一种高效、安全、方便、环保的新型桩。螺杆桩适用于淤泥质粘土、粉土、粘土、粉质粘土、中细砂，粒径小于20mm的砂砾石层等地质条件。且不受地下水位的限制，适应范围广。
2.施工的主要机具设备及材料
螺杆桩的施工设备主要由半螺旋螺杆桩桩机、强制式混凝土搅拌机、混凝土高压泵装置与管路系统、混凝土泵送车及导管系统等组成。螺杆桩采用最新研制的国产半螺旋螺杆桩桩机设备进行施工，桩机由履带式或步履式的主机和特制的螺杆钻杆组成。为了保证施工过程中，钻杆下降和提升时的速度与旋转速度相对应，螺杆桩桩机还必需配备相应的自动控制装置。为了确保螺杆桩施工时所需的混凝土用量和质量。一般每台桩机必需配备2台500L强制式混凝土搅拌机进行作业，要求采用双涡轴式搅拌机。
3.螺杆灌注桩的施工工艺控制
螺杆桩具体施工顺序如下：施工准备→测量放线→钻机就位调平→钻进成孔→至设计标高（进入硬层）停钻→泵送混凝土、提钻→至设计标高停泵→提钻至孔口→成孔→截桩头→施工扩大桩头。
⑴桩机就位，按测量放线位置将螺杆桩机就位，桩位偏差不应大于0.4倍桩径。
⑵对中调平，桩机就位后调平并稳固，确保垂直度偏差不大于1％。
⑶钻孔至设计深度。钻进过程中随时观察仪表电流，电流突然变大是说明已经进入硬层，进入硬层的深度要达到设计要求。在钻至设计深度后，对于螺杆桩下段螺纹部分而言：反转动力头随之提钻是同时进行的，而且每旋转出的高度等于提升装置提升的高度。下钻过程中桩机自控系统严格控制钻杆下降速度和旋转速度，使二者匹配，先慢后快。
⑷泵送混凝土。钻头钻至设计标高后，桩机反向旋转提升钻杆，提升过程中自控系统严格控制钻杆提升速度和旋转速度，保持同步和匹配，并与该段下钻时一致。与此同时将制备好的混凝土采用泵送方式迅速填满由钻杆旋转提升所产生的螺纹状空间，提到螺纹部分的顶端设计深度时，螺杆钻杆直接提升产生柱状空间，并同时向钻杆内继续泵压灌注混凝土。
⑸停泵。提钻时钻探到达桩顶设计标高处停止泵压混凝土，为保证桩身顶部混凝土强度及截桩头，灌注混凝土时超灌量控制在20cm～40cm左右。
⑹提出钻头。待钻孔中心泵压混凝土形成柱状体后，缓慢地提出钻头。
⑺桩身成桩，准备下一循环作业。
⑻桩身成桩5天后，清理附近浮土，采用专用桩头切割机截桩头，截桩头后，桩身切口平整，桩身无裂纹。
⑼截桩头后施工扩大桩头，施工前安装模板，控制桩头尺寸，采用不低于桩身强度的混凝土浇筑。
4.施工中的质量保证措施
⑴螺杆桩施工之前必须进行试桩，试桩是为了检验螺杆桩施工工艺、机械性能及质量控制，核对地质资料，检查桩身混凝土密实度、强度和桩身垂直度，根据发现的问题修订施工工艺，试桩中，要做好详细记录。
⑵螺杆桩的数量、布置形式及间距符合设计要求。
⑶螺杆桩钻孔、管内泵压混合料灌注成桩施工在钻至设计深度后，应准确掌握提拔钻杆时间，混合料泵送量应与提拔钻杆速度相配合，遇到饱和砂土或饱和粉土层，不得停泵待料。桩长、桩顶标高及直径应符合设计要求。
⑷螺杆桩施工中，每台班均须制作1组试件，进行28d强度检验，成桩28d后应及时进行单桩承载力或复合地基承载力试验，其承载力、变形模量应符合设计要求。
⑸为保证施工中混合料的顺利输送，施工中采取强制式搅拌机。
⑹桩身每方混合料掺加粉煤灰量及坍落度控制根据配合比试验结果进行控制。
5.常见质量缺陷的原因及控制技术
⑴导管堵塞
由于混凝土配合比或塌落度不符合要求、导管过于弯折或者前后台配合不够紧密、混凝土的泵送量过多而钻杆提升过慢、夏天气温过高（超过3O℃）施工时，管内混凝土失水离析，发生初凝。
控制措施：
保证粗骨料的粒径、混凝土的配合比和塌落度符合要求。
灌注管路避免过大变径和弯折，每次拆卸导管都必须清洗干净，混凝土泵的安装位置尽可能靠近钻机，与钻机的距离控制在60m以内。
夏天气温过高时，应在输送管道上覆盖湿草被，并洒水降温，避免混凝土发生初凝。
冬期施工应采取保暖措施，对搅拌用水预热、对泵送管采取保温措施，使压灌混凝土的温度保持在5℃以上。
加强施工管理，保证前后台配合紧密，及时发现和解决问题。
⑵偏桩
一般有桩平移偏差和垂直度超标偏差两种。多由于场地原因，桩机对位不仔细，地层原因使钻孔对钻杆跑偏等原因造成。
控制措施：
施工前清除地下障碍，平整压实场地以防钻机偏斜；
放桩位时认真仔细，严格控制误差。桩机的水平度和垂直度在开钻前和钻进过程中注意检查复核。
⑶断桩，夹层
由于提钻太快泵送砼跟不上提钻速度或者是相邻桩太近串孔造成。
控制措施：
保持砼灌注的连续性，每台桩机必须配备2台5OOL强制式混凝土搅拌机进行制备混凝土。高压泵泵送混凝土的压力应大于4MPa。
控制提速，确保中心钻杆内有0.1m3以上的混凝土，灌注过程中因意外原因造成灌注停滞时间大于混凝土的初凝时间时，应重新成孔灌桩。
⑷桩身砼强度不足
受泵送混凝土技术要求，塌落度一般不小于180~220mm，因此要求和易性好。配合比中一般加粉煤灰，这样砼前期强度低，加上粗骨料粒径小，如果不注意对用水量的控制仍容易造成砼强度低。
在改变水泥标号、品种及生产厂家时，必须先做好配合比试验，按配合比控制质量.
⑸桩头质量问题
多为夹泥、气泡、砼不足、浮浆太厚等，一般由于操作控制不当造成。
控制措施：
保持钻杆顶端气阀开启自如，防止砼中积气造成桩顶砼含气泡。
桩顶浮浆因孔内出水或砼离析造成，应超灌排除浮浆后才终孔成桩。
已经完成螺杆桩施工的区域要设置禁区，不得允许任何机械，进入施工现场，扰动桩头。
参考文献：
[1]赵旭清.城际铁路CFG桩桩帽施工常见问题处理[J].铁道建筑技术，2015（8）：76-77.
[2]张峰，刘莹，许兆义，等.武广高铁CFG桩复合地基工后沉降影响因素[J].西南交通大学学报，2015，50（5）：783-788.
[3]万鹏洲.螺杆桩在盐渍土地区铁路地基处理中的施工关键技术与承载特性分析[J].铁道建筑技术，2016（5）：82-86.
[4]刘志明．深厚填土地基螺杆桩加固处理应用研究[J]．资源环境与工程，2015（3）：323-326．
作者简介：
富宏鑫（1983-），男，中国铁建大桥工程局集团有限公司工程师，本科，主要从事土木工程建设管理相关工作。单位：中国铁建大桥工程局集团有限公司天津邮编：300300