摘要：变扭距长螺旋成孔泵压混凝土桩改变了原长螺旋动力头额定功率电机为直流可变动力电机，并使用特制的锰钢高强度钻杆与钨钢合金钻头配合施工，采用钻机钻头变速增大扭矩的途径来解决钻头穿透少量钙化层、砂石、风化石、卵石密集地方的问题，泵压超流态混凝土在施工中可可大大减少堵管现象，并且适应性强、应用广泛。
关键词：变扭矩；长螺旋成孔；混凝土桩
1 前言
目前在我国建筑桩基领域，长螺旋钻孔压灌混凝土桩是比较常见普遍的一种施工工艺[1]，由于长螺旋钻孔在地下存在少量钙化层、砂石、风化石、卵石密集的地方施工难大、建筑施工技术人员在施工中通常采用冲击锥、乌卡斯来进行这类地质条件的成孔作业，除此之外在施工过程泵压混凝土经常由于混凝土塌落度太小，经常在施工现场发生堵管现象，大大的增加了施工成本和施工时间。目前这些问题一直困扰着施工技术人员，很难采用行之有效的方法来解决这些问题。基于此，我公司研发了“变扭距长螺旋成孔泵压混凝土桩施工技术”，解决了上述问题。
2 工艺原理
该桩型的原理是在常规长螺旋成孔后插筋压灌混凝土桩的基础上，改变了原长螺旋动力头额定功率电机，并使用特制的锰钢高强度钻杆与钨钢合金钻头配合施工，采用自适配的直流可变扭距率电机及交流变直流电气设备，通过电器控制设备使钻机能在碰到地下坚硬地质情况增加电流降低转速增大扭矩来穿透地下少量钙化层、砂石、风化石、卵石密集的区域。混凝土从钻杆中心压入，通过泵压超流态混凝土使混凝土管道得以流畅输送，使超流态混凝土渗入桩侧增加桩身摩阻力，进而增加成桩质量。边提钻边压灌混凝土，提钻与成桩同步进行，从而在流沙、淤泥、砂卵石易塌孔和地下水的地质条件下，不用泥浆护壁而顺利成桩。利用振动锤插入杆的长度控制钢筋笼插入桩体的标高。施工时需三人进行配合，一人用绳索牵引送桩器，防止震动下沉时摇摆幅度较大，另两人控制钢筋笼的垂直度，保证钢筋笼准确定位。现场检测钻机钻杆与钻头无变形，磨损小，能很好的满足在少量钙化层、砂石、风化石、卵石密集地方施工。
3 施工工艺流程
变扭距长螺旋成孔泵压混凝土桩施工工艺流程如图1所示：
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图1 变扭距长螺旋成孔泵压混凝土桩施工工艺流程图
4 操作要点
4.1 施工准备
现场施工设备就位，施工场地平坦[2]，检查电路确保满足施工要求，无安全隐患。
4.2 桩位测量放样
使用全站仪对场地内控制桩位进行放测，然后利用钢尺逐一将每个桩测量，并与施工图纸一一核对尺寸，如无问题，采用竹签和白灰做出标记。
4.3 钢筋笼制作
以万景美奂荔枝湾安居工程3#楼桩基为例，其工程桩桩身钢筋笼 主筋为12根 HRB335Φ14 钢筋，上部加密区钢筋笼主筋长度 13.5m，下部非加密区钢筋笼长度为 8m，每 2m 在主筋内侧设置一道加强筋，箍筋采用 HPBφ5 钢筋，笼保护层为7cm。采用在主筋外侧焊接耳筋的方式来保证钢筋笼的保护层厚度。
4.4 直流动力钻入
将钻机移至将要施工的桩位，利用四脚升降支腿将钻机调平[3]，保持钻杆垂直度。将螺旋钻杆桩尖对准桩位后开始钻进。普通长螺旋钻机使用380V交流电通过现场电柜直接接入施工钻机，钻机动力头电机接入额定电压，产生固定转速，钻机依靠钻杆及钻头自重产生下压力。接入现场改良后的直流动力电机及交流转直流电气设备，根据长螺旋交流转直流电气设备来给予钻机合适的电流、电压。在软弱土层使用高电压增大动力头电机转速，使施工速度增加。在地下坚硬岩层及卵石密集区域，增加动力头电机电流，进而使钻机动力头降低转速，增大扭矩使钻头部位产生更大的摩擦力。
施工顺序及注意事项：当钻至设计标高后，停止下钻，保持当前转速两分钟，然后先将钻杆提升 0.5m 左右，开始连续灌注桩身混凝土，将钻杆按照试桩得出的提升速度缓缓提升，混凝土灌至较设计桩顶标高出50cm时，停止灌注。
4.5 泵压超流态混凝土与提升钻杆
为了避免常规混凝土在泵压的过程中产生堵管情况[4]，采用在符合设计要求的混凝土料里面掺入适量的流化剂，经过1--5min的搅拌，使混凝土的坍落度顿时增大至20-22cm，能像水一样地流动，泵压灌注的混凝土入桩体使桩身密实，混凝土浆深入桩壁，达到更好的混凝土灌注效果。
4.6 钢筋笼沉入及震动密实
振动下沉时，采用绳索牵引和人工扶持的方式控制钢筋摇摆，保证下沉垂直度。
4.7 补充震后混凝土
经振动锤震动我们使用的超流态混凝土已经完全与钢筋笼及桩孔密实。
4.8 破桩头
测出桩头标高位置[5]，破桩头采用切割机环向切割一圈，用錾子将桩头楔断。
5 控制措施
5.1 安全控制措施
1 钻机钻进及提钻的过程，钻杆周围五米范围内禁止站人，房子钻杆叶片带出的泥块及钻杆溢出的混凝土坠落伤人。
2 基坑内作业人员必需戴安全帽，高空作业的机组人员必须佩戴安全带，已施工完毕的桩空安排专人管理，防止人员误踩坠入混凝土桩内。
3 钻机定期进行钢丝绳及电机的包养，吊车起吊钢筋笼及振动锤前检查钢丝绳的使用情况，如有起毛等安全隐患，必须进行更换。
4 施工场地有组织进行排水，需要部位及时抽水。
5.2 环境控制措施
1 进出场车辆要清理干净，避免带泥、带土出场。
2 钻出的土要及时运出或堆放在指定现场。
3 施工机械应加强维护，对易发生滴、漏油部位应采取措施防止油污浸入地面污染环境。
6 效益分析
6.1 经济效益
依据常规施工办法采用乌卡斯进行施工600mm直径的桩，平均每天施工约30米，施工单价450元/m³，每日完成产值3.14*0.3*0.6*30=8.478m³；8.478*450=3815.1元。
按照本技术的施工方法进行施工600mm直径的桩，平均每天施工约300米，施工单价220元/m³，每日完成产值3.14*0.3*0.6*300=80.478m³；80.478*450=38150.1元。
对比可知本技术比传统工艺施工每日施工速度快了10倍，比传统工艺施工单价降低了一半以上，并且采用超流态混凝土大大减少了施工中的堵管，缩短了施工工期，采用超流态混凝土，对桩壁有渗透加固作用，增加了桩身摩阻力，可防止断桩、缩径、桩底虚土等问题，还有局部扩径现象，提高承载能力，确保了施工质量，经济效益显著。
6.2 社会效益
本技术无振动，施工速度快，场地干净无污水乱流。使工期容易得到确保。
7 结论
本技术采用改进后的锰钢高强度钻杆和钨钢合金钻头在变扭距钻机动力头带动下钻孔，使用电器控制设备控制电流，降低钻杆转速，增大钻杆扭矩，使钻头低速穿透含有少量岩石的地质和卵石密集区，大大减少堵管现象，并且适应性强、应用广泛。
参考文献：
[1]党卫红.长螺旋成孔中心泵压砼桩在西安地区的应用与探讨[J].陕西建筑，2011（7）：41-43.
[2]张琴，朱守东.长螺旋干成孔泵压混凝土灌注桩施工技术与质量控制[J].建筑技术，2004，35（3）：180-181.
[3]张小强，杜晓飞.长螺旋钻孔泵压砼技术应用及常见问题探析[J].西部探矿工程，2010，22（6）：177-179.
[4]王健，孟娟，钱慧英.衡水市区长螺旋钻孔泵压混凝土桩法施工中存在问题探讨[J].城市建设理论研究（电子版），2017（10）：229-231.
[5]刘炎炎，张靖杰，关永平，等.长螺旋干成孔泵压混凝土灌注护坡桩施工质量控制[J].水利与建筑工程学报，2010，8（1）：19-22.
论文作者:谢春江
论文发表刊物:《基层建设》2019年第27期
论文发表时间:2020/1/6
标签：混凝土论文; 钻杆论文; 钻机论文; 螺旋论文; 钢筋论文; 钻头论文; 卵石论文; 《基层建设》2019年第27期论文;