建筑工程中混凝土灌注桩基础形式多为泥浆护壁成孔灌注桩、螺旋钻孔灌注桩、钻孔压浆桩、单管旋喷桩等，这几种桩基础适用于不同的土质条件，各有特点，但也存在着施工程序复杂、施工进度缓慢、施工造价高、单桩承载力低、桩身过长等缺点。哈尔滨长城建筑集团股份有限公司岩土分公司鉴于以上桩基础的施工缺点，取长补短，提出一种全新的长螺旋钻孔压灌混凝土旋喷扩孔桩施工方法，采用水泥浆旋喷扩孔使钻孔周围土体挤压密实，增大土体侧摩阻力、端阻力，提高了桩基的单桩承载能力，合理加快施工速度，有效控制桩长。通过实验和现场施工，总结出《长螺旋钻孔压灌混凝土旋喷扩孔桩工法》。

《长螺旋钻孔压灌混凝土旋喷扩孔桩工法》具有应用地层广泛，长螺旋钻具装置特殊，施工工艺先进，桩孔土体密实，土体侧摩阻及端阻力大，桩身短，单桩承载力高，成本低，节能环保，施工操作简便等特点。

长螺旋钻孔压灌混凝土旋喷扩孔桩工法适用范围

《长螺旋钻孔压灌混凝土旋喷扩孔桩工法》适用于工业与民用建筑的含水层、砂土层、黏性土层、粉土层、杂填土层、黄土层、淤泥质土层、砂层及含砾黏土层等地层条件的桩基础工程。

长螺旋钻孔压灌混凝土旋喷扩孔桩工法工艺原理

《长螺旋钻孔压灌混凝土旋喷扩孔桩工法》带有特殊装置的长螺旋钻具钻进到设计深度后，向孔内旋喷注浆，带有高压的水泥浆射流旋转喷射孔壁形成扩大头，同时加固渗透孔壁，使钻孔周围土体挤压密实，增大土体侧摩阻力及端阻力，之后采用混凝土输送泵向孔内压灌混凝土成桩。

长螺旋钻孔压灌混凝土旋喷扩孔桩工法施工工艺

《长螺旋钻孔压灌混凝土旋喷扩孔桩工法》的施工工艺流程及操作要点叙述如下：

• 工艺流程

《长螺旋钻孔压灌混凝土旋喷扩孔桩工法》由稳钻、钻孔、旋喷扩孔、泵灌混凝土、安放钢筋笼等主要工序以及混凝土制备、水泥浆制备和钢筋笼制作辅助工序组成。长螺旋钻孔压灌混凝土旋喷扩孔桩工艺流程见图1。

• 操作要点

1.稳钻

钻机就位后，必须平正、稳固，结合场地实际情况，铺设枕木或钢板，使钻机支撑稳定，确保在施工中不发生倾斜、移动。钻机对准桩点后必须调平，确保成孔的垂直度。当施工现场地面为软土，钻机无法正常行走时，施工前宜在地面上浇筑一层强度大于C15、厚度为150~200毫米的混凝土垫层，便于钻机行走施工，同时可作为基础承台、板下垫层使用。

2.钻孔

为准确控制钻孔深度，应在桩架或抱杆上设置控制深度的标尺。开钻时，下钻速度要平稳，严防钻进中钻机倾斜移位。钻进中，当发现不良地质情况或地下障碍物，如地窑、地下管网（上下水管线、煤气管道、电缆、光缆）、防空洞、化粪池、渗水井等情况时，应立即停钻，并通知建设单位与设计单位，确定处理方案。

3.旋喷扩孔

钻机钻至设计孔底标高后，开动注浆泵旋喷扩孔，其旋喷压力应根据不同地质条件控制在3~15兆帕，旋喷扩孔的尺寸、位置及个数根据设计确定。扩底直径可比桩身直径增大200~600毫米，扩大端高度h应≥1.0米，扩大端侧面的斜率宜为45°（图2）。扩底尺寸与工艺参数的选定见表1。

4.压灌混凝土

完成旋喷扩孔后，钻具回落孔底，关闭或调小高压泵。将钻具提起10~50厘米，开动混凝土泵压灌混凝土，边压灌边提钻，始终保持泵入孔内混凝土量大于钻具上提体积量，严禁将钻头提出混凝土面。桩顶混凝土超灌高度不宜小于0.5米。

5.安放钢筋笼

压灌混凝土结束后提出钻具，用钻机自备吊钩或吊车，将钢筋笼竖直吊起，垂直于孔口上方，然后扶稳旋转下入孔内，固定在设计标高处。主筋的混凝土保护层厚度不得小于50毫米。

6.水泥浆制备

水泥必须经过二次复验合格后方可使用。扩底使用的水泥浆的水灰比宜为0.70~1.00。按施工组织设计中规定的水灰比计算出每罐水泥和水的用量。先投入清水，然后投入水泥。水泥全部投放后，搅拌时间不少于2分钟。搅拌好的水泥浆应放入贮浆桶中备用，防止沉淀。贮存时间应小于水泥初凝时间。

7.混凝土制备

混凝土的原材料必须经过二次复验合格后方可使用。按混凝土的施工配合比投放材料。混凝土的坍落度宜为18~25厘米。混凝土的水灰比宜为0.5~0.6。混凝土的含砂率宜为40%~45%。投料时，外加剂宜滞后于水和水泥。

8.钢筋笼制作

1）配筋率：正截面配筋率可取0.2%~0.65%（小直径桩取高值）。

2）配筋长度：受水平荷载和弯矩较大的桩，配筋长度应通过计算确定。桩基承台下存在淤泥、淤泥质土或液化土层时，配筋长度应穿过淤泥、淤泥质土层或液化土层。坡地岸边的桩、8度及8度以上抗震设防区的桩、抗拔桩、端承桩应通长配筋。桩径大于600毫米的摩擦形桩配筋长度不应小于2/3桩长。

3）对于受水平荷载的桩，主筋不应小于8ф12；对于抗压桩和抗拔桩，主筋不应少于6ф10。纵向主筋应沿桩身周边均匀布置，其净距不应小于60毫米，并应尽量减少钢筋接头。

4）工程中的锚桩，主筋配筋应根据锚桩抗拔力通过计算确定，箍筋配置的长度可与工程桩钢筋笼相同。

5）箍筋应采用螺旋式，直径宜为6~8毫米，间距宜为100~200毫米，并应在钢筋笼内侧每隔1.5~2.0米设一道ф10-14的加强筋。受水平荷载较大的桩基、承受水平地震作用的桩基以及考虑主筋作用计算桩身受压承载力时，桩顶以下5天范围内的箍筋应加密，间距不应大于100毫米。

6）桩顶嵌入承台内的长度不宜小于50毫米，当桩主要承受水平力时，不宜小于100毫米。主筋伸入承台内的锚固长度不宜小于钢筋直径（HPB235钢）的30倍和钢筋直径（HRB335钢和HRB400钢）的35倍。

• 主要材料

《长螺旋钻孔压灌混凝土旋喷扩孔桩工法》材料要求有以下7项：

1. 粗骨料可用碎石或卵石，一般粒径5~20毫米。粗骨料应质地坚硬、耐久、干净，质量应符合《普通混凝土用碎石或卵石质量标准及检验方法》JGJ53的规定。

2.砂的质量应符合《普通混凝土用砂质量标准及检验方法》JGJ52的规定。

3.水泥质量必须符合现行国家标准的规定。

4.制备混凝土和水泥浆宜采用饮用水。当采用其他来源水时，水质必须符合《混凝土拌合用水标准》JGJ63的规定。

5.水泥浆如需要掺加外加剂，应使用水泥净浆专用外加剂。

6.外加剂的使用必须符合《混凝土外加剂》GB8076的规定，粉煤灰的使用必须符合《用于水泥和混凝土中的粉煤灰》GB/T1596的规定。

7.钢筋选用HRB335钢材及HPB235钢材，并符合设计要求。

• 机具设备

《长螺旋钻孔压灌混凝土旋喷扩孔桩工法》选用的机械设备见表2，设备数量可根据工程量确定。

《长螺旋钻孔压灌混凝土旋喷扩孔桩工法》的质量控制要求如下：

1.施工前应对砂、石子、钢材、水泥、外加剂等原材料按国家及省现行标准规范的规定进行复验，复验合格的原材料才允许投入使用。

2.桩基工程的桩位验收，除设计有规定外，应按下述要求进行。

1）当桩顶设计标高与施工场地标高相同时，或桩基础施工后，有可能对桩位进行检査时，桩基工程的验收应在施工结束后进行。

2）当桩顶设计标高低于施工场地标高，送桩后无法对桩位进行检查时，可对护筒位置做中间验收。

3.对成孔的桩位、桩长、桩径、垂直度、旋喷压力、钢筋笼安放位置及钢筋笼施工质量进行检査，并填写相应的质量检查记录；长螺旋钻孔压灌混凝土旋喷扩孔桩施工质量检验标准应符合表3的规定，钢筋笼施工质量应符合表4的规定。

4.成桩后应按批量留置试块，对混凝土强度等级进行检验（混凝土抗压强度试验）。

5.工程桩应进行承载力检验。单桩竖向承载力特征值通过现场静载荷试验确定。检验桩数量不应少于总桩数的1%，且不应少于3根。当工程桩总数少于50根时，不应少于2根。

6.静载试验在桩身混凝土达到设计强度的前提下，从成桩到开始试验的间歇时间为：砂土类不应少于10天；粉土和黏性土，不应少于15天；淤泥或淤泥质土，不应少于25天。

7.桩身质量应进行检验，桩身质量检验采用动测，检验抽检数量不应少于总数的30%，且不应少于20根。

采用《长螺旋钻孔压灌混凝土旋喷扩孔桩工法》施工时，除应执行国家、地方的各项安全施工的规定外，尚应遵守注意下列事项：

1.认真贯彻执行安全生产责任制的各项规章制度。

2.应对参加施工作业人员，进行三级安全技术教育及安全技术措施交底，在接受任务时必须熟知本工种的安全技术操作规程。

3.施工现场的特种作业人员必须经过专门的安全作业培训，考试合格后取得特种作业操作资格证书，方可持证上岗，独立操作。

4.正确使用安全帽等个人防护用品和安全防护设施。

5.6级以上强风和大雨、大雪、大雾天气，应停止作业。

6.电气设备和线路必须绝缘良好，电线不得与金属物绑在一起；各种电动机具必须按规定接零或接地，实行“三级配电”、“两级保护”、“一机一闸一保护”，遇有临时停电或停工休息时，必须切断电源。

7.机械操作工人应注意机械使用安全，使用机械设备时，应先检查其性能等是否符合要求，不得带病运转或超负荷作业，发现不正常情况应停机检查，不得在运转中修理。

8.施工现场露天照明设施应采用高光效、长寿命的防水式照明灯具，距离地面高度不得低于3米。

9.工人宿舍照明一律安装漏电保护器，并采用安全电压，严禁私自乱接电线。

10.钻机移位前，应对软弱地面要用铁板或木方垫平，方可移位。

11.钻机施工过程中必须将钻具上的残土及时清除干净，以减轻钻具负荷，避免掉土块伤人。

12.钻机及混凝土泵作业人员操作时精神要集中，时刻注意设备的运转情况及周围人员的活动情况，发现异常，应立即停机。

13.定期进行安全检查，加强安全防护，严禁违章作业，及时消除隐患，防止发生安全事故。

《长螺旋钻孔压灌混凝土旋喷扩孔桩工法》应采取以下环保措施：

1.应在有关部门规定时间内进行施工作业，如需进行夜间施工，应办理相应夜间施工许可。

2.施工前应检修设备运转情况，降低施工噪声，将便民、不扰民的措施落到实处。

3.材料堆放要整齐，散装材料要入罐，袋装材料要进棚，避免现场扬尘污染。

4.生活垃圾统一堆放，及时处理，送至垃圾箱，废油料禁止随地倾倒。

5.合理铺设水管路，禁止漏水，减少浪费。

6.施工后应及时拆除设施，将工地环境清理干净，做到工完、料净、场清。

《长螺旋钻孔压灌混凝土旋喷扩孔桩工法》的效益分析是：

长螺旋钻孔压灌混凝土旋喷扩孔桩比其他桩形桩侧阻力及桩端阻力均有提高（桩侧阻力及桩端阻力提高系数见表5），单桩承载力提高30%~40%，基础部分可节省工程造价30%，经济效益和社会效益均显著提高。

《长螺旋钻孔压灌混凝土旋喷扩孔桩工法》应用实例如下：

• 实例一

工程名称：宣化街高层办公、住宅楼

工程地点：哈尔滨市南岗区宣化街与平准街交叉口。

开竣工时间：2007年5月11日至2009年6月10日。

主体结构形式：框架剪力墙。

设计要求：桩长20米，桩径0.6米，扩大头直径0.9米，桩数760根。

应用效果：达到设计要求。与常规施工方法比较增效25%。该工程设计总桩数为760根，在不改变桩径、桩数、承台前提下，长螺旋钻孔压灌混凝土旋喷扩孔桩和长螺旋压灌混凝土桩比较见表6。

1. 长螺旋钻孔压灌混凝土旋喷扩孔桩总混凝土量为4332立方米，1250元/立方米，工程总造价541.5万元。

2. 长螺旋压灌混凝土桩总混凝土量为6444.8立方米，1200元/立方米，工程总造价773.4万元。

3. 采用长螺旋钻孔压灌混凝土旋喷扩孔桩共计节省资金232万元，节省工程造价30%。

注：施工费用以2009—2010年施工材料价格计算

• 实例二

工程名称：双城市工商局商住楼

工程地点：双城市西大街。

开竣工时间：2008年11月20日至2009年11月5日。

结构形式：框架剪力墙。

设计要求：桩长18米，桩径0.6米，扩大头直径0.9米，桩数119根。

应用效果：达到设计要求。在不改变桩位、桩数、承台前提下，与常规施工方法比较增效30%。长螺旋钻孔压灌混凝土旋喷扩孔桩和长螺旋压灌混凝土桩比较见表7。

1. 长螺旋钻孔压灌混凝土旋喷扩孔桩总混凝土量为976.8立方米，1250元/立方米，工程造价108.42万元。

2. 长螺旋压灌混凝土桩总混凝土量为1221立方米，1200元/立方米，工程造价146.52万元。

3. 采用长螺旋钻孔压灌混凝土旋喷扩孔桩共计节省资金38.1万元，节省工程造价35%。

注：施工费用以2009—2010年施工材料价格计算

• 实例三

工程名称：哈药物流配送中心——物流仓库桩基础工程

工程地点：哈尔滨市呼兰区利民开发区。

开竣工时间：2009年10月10日至2010年10月30日。

结构形式：框架。

设计要求：桩长11.5米，桩径0.4米，扩大头直径0.75米，桩数925根。

应用效果：达到设计要求。在不改变桩径、桩数、承台前提下，与常规施工方法比较增效35%。长螺旋钻孔压灌混凝土旋喷扩孔桩和长螺旋压灌混凝土桩比较见表8。

1. 长螺旋钻孔压灌混凝土旋喷扩孔桩总混凝土量为1687.5立方米，1250元/立方米，工程总造价210.93万元。

2.长螺旋压灌混凝土桩总混凝土量为2688.75立方米， 1200 7元/立方米，工程总造价322.65万元。

3.采用长螺旋钻孔压灌混凝土旋喷扩孔桩共计节省资金111.72万元，节省工程造价52%。

注：施工费用以2009—2010年施工材料价格计算

2011年9月，《长螺旋钻孔压灌混凝土旋喷扩孔桩工法》被中华人民共和国住房和城乡建设部评定为2009-2010年度国家一级工法。 2100433B

荣誉表彰

2011年9月，中华人民共和国住房和城乡建设部发布《关于公布2009-2010年度国家级工法的通知》建质[2011]154号，《长螺旋钻孔压灌混凝土后插型钢支护桩施工工法》被评定为2009-2010年度国家二级工法。 2100433B

下端扩大的灌注桩。

中文名称：扩孔桩；英文名称：expandedpile，bulbpile；2100433B