【工程档案】软基处理施工中素混凝土桩应用
点击蓝字关注我们
本文选自《商品混凝土》杂志2024年第4期
软基处理施工中素混凝土桩应用
黄玉辉，陈二松，智学美
［摘要］软土地基具有压缩性高、含水量高、承载力低、土层分布不均匀等特点，若不进行针对性处理，会对建筑质量与结构安全产生严重影响。文中以某房屋建筑工程为例，结合软土地基条件提出素混凝土桩处理措施，分析了素混凝土桩工艺流程及要点，并进行成桩荷载试验，显著改善了软土地基性能，可供参考。
［关键词］软土地基；素混凝土桩；工艺流程；荷载试验
随着城市化建设的全面提速，软土地质条件也变得较为常见。软土地基具有承载力低、含水量高等特点，易发生不均匀沉降、变形问题，直接威胁建筑结构安全与稳定。基于此，怎样改善软土地基性能，提升承载力与稳定性，是土木工程研究的重点之一。素混凝土桩属于一种全新的软土地基处理技术，操作便捷、适用性强、效果突出，可有效增强软土地基承载力与抗变形能力。
工程概况
某房屋建筑总面积约为91355.282m，一共为栋楼，栋楼是地上33层，地下层，设计为框剪结构；栋楼为地上层，地下层，设计为框架结构。基础结构为灌注桩基础，桩型采用端承桩，桩端嵌入持力层的深度不低于1.0m。本工程中持力层是花岗岩，呈现中风化状态，岩质较为坚硬，设计灌注桩的桩身混凝土强度是C30，桩长是2030m。经勘查项目现场无溶洞，管道布设较为简单，地下水丰富，主要是孔隙水，水位埋深在3.313.86m。土层地质条件详见表
素混凝土桩技术
2.1工艺流程
本工程素混凝土桩施工工艺流程见图
2.2前期准备
）提前熟悉图纸，强化图纸会审，编制合理、可行的施工方案，做好技术交底。对水准点、导线点进行严格复核，按照设计桩位坐标通过全站仪等设备精准定位放线[1]
）将腐殖土、垃圾土等清除干净。建设临时施工便道并安装围挡，合理规划施工用水、用电。采用推土机将场地整平，然后铺设枕木作为施工面，并建立排水横坡与开挖排水沟，形成一套完善的排水系统。
）将现场新填土区域进行强夯处理，可减少干钻过程中旋挖引孔的塌孔问题。在夯实阶段先通过履带挖掘机对场地初次夯压，要注意碾压设备沉陷问题，然后通过振动压路机按照“先慢后快”“先轻后重”的基本原则进行密实碾压，最后通过冲击夯锤实施强力夯实[2]
2.3旋挖引孔
2.3.1钻机就位
本工程采用旋挖钻机，布置时左、右履带要持平，保证钻孔过程中不会出现倾斜、移动问题，始终与桩孔位置对齐，且动力头方向和履带相平行。通过钻机双侧吊锤方法进行钻杆垂直度的调校。从桩架上安装标尺，合理管控钻进深度，同时做好观测与记录。
2.3.2护筒埋设
本工程采用的是钢护筒，由10mm钢板制作而成，直径比桩孔直径略大，为1.53.0m，同时护筒要比地面高，以免碎土、泥水等进入[3]。在埋设钢护筒前，通过大直径钻头钻孔到护筒底部标高，再插入钢护筒并从其周围回填黏土与夯实，保证护筒外侧密封。
2.3.3钻进引孔
）旋挖钻头直径要比桩径略大，采用扩孔钻进方法。钻孔前安排专人对钻机设备进行全面检查，将旋挖钻机调平，保证钻杆垂直，并与孔位为准。动力头主轴中心、起吊滑轮中心、孔口中心要保证处于同一铅垂线上，且钻头中心和桩位中心点对齐。
）旋挖钻孔阶段应低速钻进，以免孔位出现偏差。利用钻头回转将岩土破碎处理并装入钻斗内，然后通过钻杆提出钻头把破碎岩土卸到孔外，经过反复操作钻至设计要求深度。整个钻进过程要对钻杆垂直度进行密切监测，利用深度计数器确保孔深符合要求[4]
）钻进速度和压力存在一定关系，主要通过钻头和钻杆自重摩擦进行加压。若压力为150MPa，进尺为20cm/min；若压力为200MPa，进尺为30cm/min；若压力为260MPa，进尺为50cm/min[5]。钻进时进尺不可过快，入孔要保证匀速、缓慢，同时严格控制钻斗提升速度，防止出现负压导致质量事故。
）钻到孔底标高后，要求引孔的中心位偏差不超过±50mm
2.4黏土回填
2.4.1黏土质量要求
本工程中回填黏土直接影响二次成孔和桩身质量，因此黏土中不能存在碎石等杂物，且具备良好硬塑性，若需要可进行过筛处理；通过试验确定黏土最佳含水量，而回填过程中控制为最佳含水量的±2%；结合实际可从中掺入适量的膨润土等，改善其二次钻进过程中护壁性能。
2.4.2施工要求
通过分层回填方式进行黏土回填。因现场空间比较小，防止夯实冲击导致塌孔问题，应选用小型挖掘机把黏土填入孔内，分层厚度控制在3050cm，然后用夯锤进行夯实。先将夯锤提到一定高度，然后使夯锤自由落下，当夯击面无明显凹坑后即一层夯实结束。
2.5二次成孔
2.5.1密闭性试验
本工程中长螺旋钻机进行第一次钻孔时要采用泵送方法提供水与M10水泥砂浆，完成密闭性试验。把钻杆移到作业区外，通过高压泵先供水2m，再供水泥砂浆2m，直到出料口溢出水泥砂浆，然后对泵压管密闭性进行仔细检查[6]。同时，泵压前应做好管道润滑处理。
2.5.2二次钻进成孔
）在进行长螺旋钻孔时，首先移动钻杆使钻头与地面接触，然后启动马达正式钻进。
）在钻进阶段贯彻“先慢后快”原则，控制钻杆晃动与钻孔移位，提升成孔质量。
）根据长螺旋钻性能特点，旋挖引孔时已经钻到岩层，并回填黏土。若条件特殊可通过长螺旋钻钻入强风化岩层。但长螺旋钻作业过程中，一旦察觉钻杆晃动或钻进速度变缓，则表明钻入强风化岩层，需要及时控制进尺速度，以免发生桩孔移位等问题，甚至造成钻具破损。钻入强风化岩层50cm即满足设计要求。
）从钻机塔身处详细标记进尺，便于进行孔深测量。结合地面、孔底标高数据计算得出孔深。当钻孔到设计标高后要马上停止钻进。
）钻进阶段，注浆软管的摆放一定要圆顺，防止软管下落过程中存在折角问题导致堵管或爆管。同时还要密切关注电流突变处电流值，从而为地质复核提供依据。成孔阶段要将钻进速度调整为0.52.7m/min，同时钻机电流值调整为60160A，当钻进强风化岩层后需要使钻机电流值略高于160A，还应对钻进压力与进尺量进行合理控制，通常要少进尺[7]
）钻孔完成后要将孔底虚土清理干净。若采用干作业成孔法，可从孔底标高位置进行空钻清孔，一直到虚土清理干净。
2.6灌注混凝土成桩
）根据工程实际计算得出混凝土灌注量与提拔高度。经检查确定二次钻进成孔质量满足规定要求后，就可以进行泵送水下混凝土。本工程混凝土灌注作业，在钻杆顶部冒浆后要立即停止泵送混凝土，然后提拔钻杆约为2m实现混凝土自由落体成桩，经过反复开泵循环一直到成桩。
）在灌注混凝土过程中关于混凝土用量管控主要利用记录泵压次数方式。针对型号一致的灌注泵，可以采用试验方法得出泵压次数，即1m/4次，泵压控制在8MPa，且拔管速度为3m/min，充盈系数为1.151.16。在钻杆芯管灌注满混凝土之后就可以拔管，要注意的是提拔钻杆前必须停钻。为了能够提升桩身质量，在灌注混凝土阶段应超灌约50cm，并按照规定要求进行桩体养护。
）检查确定成桩强度符合设计要求后，要进行截桩处理，并将桩间土清理干净。
2.7加筋垫层施工
素混凝土桩施工中还应铺设一层垫层，厚度控制为50cm左右，主要为双层双向土工格栅，具体铺设流程见图。同时，要对土工格栅铺设质量进行检测，详见表
荷载试验
本工程素混凝土桩施工结束28天内，按照规定要求对桩基进行了荷载试验，结果见表。分析表可知，桩基承载力范围在269295kPa，平均值为280.6kPa，符合设计要求的不低于220kPa要求。同时，桩基沉降数值范围在1728mm，平均值为22.6mm，满足设计要求的不超过200mm
结语
为了有效处理软土地基结构承载力低、沉降量大、土层分布不均匀等问题，本文对素混凝土桩施工技术进行了研究，同时严格按照工艺流程及要点进行软土路基加固处理，显著提升了地基结构承载力，通过铺设双层双向土工格栅，进一步增强了桩间土承载力。该技术具备操作简单、效率高等特点，且质量易于管控，效益突出，值得推广应用。
参考文献
[1] 张策．高回填区软弱地基中人工挖孔灌注桩和机械旋挖钻孔灌注桩相结合基础技术研究[J]．建筑技术开发，2019,46(18): 153-154
[2] 孔文健．浅析大直径素混凝土桩复合地基设计和施工以及监测的实施——以四川省成都市简阳三岔镇工程为例[J]．科技创新导报，2019,16(28): 1-4
[3] 张传海，王长锁，黄宁，等．复杂地质条件下旋挖钻孔灌注桩三段式成孔技术[J]．施工技术中英文2022,51(17): 117-120
[4] 杨宇楠，孙立平，刘涛，等．素混凝土桩复合地基综合检测技术研究[J]．中国建材科技，2021,30(01): 108-109
[5] 李峰宇．旋挖钻钻孔桩施工技术研究——以三门峡黄河公铁两用大桥南引桥桩基施工为例[J]．工程技术研究，2022,7(24): 48-50
[6] 王睿，韩青芝，牛凯功等．超长小直径素混凝土刚性桩复合地基施工技术研究[J]．建筑机械，2023,(07): 101-105
[7] 时海城，王鹏程，檀峰雷，等．素混凝土桩复合地基在四川地区富水软土地基中的运用[J]．工程建设与设计，2023,(23): 29-31
供稿人：黄玉辉，陈二松等
编辑员：李海亮
审核人：孙继成，宁夏
【标准规范】
【会议培训】
第十届全国建筑固废和余泥渣土处理及资源化利用大会暨中国砂石协会建筑固废利用分会年会
2025第二十一届全国商品混凝土可持续发展论坛暨2025中国商品混凝土年会
【咨询服务】
预拌混凝土质量追溯研究
高速公路及桥涵高性能混凝土技术咨询
课题研究
研发中心建设
[绿满庭院]《HJ建筑围护结构自保温技术体系》推广等
【建材“双碳”业务】
低碳胶凝材料研发与制备
复合掺合料和再生复合掺合料研发与制备
建筑垃圾处置与资源化利用
建筑垃圾再生砂粉应用技术
建筑垃圾再生轻粗骨料技术
碳化再生骨料制备技术
【期刊著作】
《常见预拌混凝土质量事故分析百例》图书
《预拌混凝土企业标准化试验室建设指南》图书
混凝土技术发展中心（以下简称“中心”）隶属建筑材料工业技术情报研究所，主要职能是跟踪分析和研究国内外混凝土行业科技前沿动态，为全国混凝土行业开展技术服务工作，包括出版技术期刊、研究制定标准、开展技术咨询、举办技术会议、承担行业培训、从事认证评价和开发研究等，中心是建材情报所主要业务部门之一。中心拥有员工10人，其中博士3人，正高职称3人，副高职称4人。中心挂靠的行业协会分支机构包括中国散装水泥推广发展协会混凝土专业委员会、中国散装水泥推广发展协会预制建筑产业专业委员会、中国砂石协会建筑固废利用分会、建筑材料工业技术情报研究所双碳研究中心。依托中心成立的平台有预拌混凝土质量追溯公共服务平台、混凝土行业数字化服务平台、中国商品混凝土行业企业专家委员会（拥有200余名行业一线专家）、北京砼享未来工程技术研究院（会员制技术和管理服务）。
中心每年参与多个混凝土技术咨询和技术服务项目，包括雄安新区混凝土项目咨询、河北省多个高速公路高性能混凝土技术咨询、固废基胶凝材料和再生复合掺合料研发和制备技术，以及数十个混凝土企业的技术服务工作。开展预拌混凝土绿色产品认证和科技成果评价工作。
咨询电话：孙继成 焦素芳 李海亮 13520073698 13521286915
声明：本文系转载自互联网，请读者仅作参考，并自行核实相关内容。若对该稿件内容有任何疑问或质疑，请立即与铁甲网联系，本网将迅速给您回应并做处理，再次感谢您的阅读与关注。
不想错过新鲜资讯？
微信"扫一扫"
