《旋轉擠壓壓灌混凝土樁施工工法》是黑龍江省第一建築工程公司、黑龍江中古建築節能科技股份有限公司完成的建築類施工工法；作者分別是邱樹軍、崔海波、高喜山、王樹仁、周和儉；適用範圍是工業與民用建築、公路、鐵路、水利、電力等工程的樁基礎工程以及地基處理工程，樁徑不大於D800毫米樁均可施工。
《旋轉擠壓壓灌混凝土樁施工工法》主要的工法特點是：擠密樁周樁端土體，提高承載力；施工速度快、質量高、造價低；施工時無振動，施工環保。
2009年10月19日，《旋轉擠壓壓灌混凝土樁施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為2007-2008年度國家一級工法。
基本介紹
- 中文名：旋轉擠壓壓灌混凝土樁施工工法
- 工法編號：GJYJGF003-2008
- 完成單位：黑龍江省第一建築工程公司、黑龍江中古建築節能科技股份有限公司
- 主要完成人：邱樹軍、崔海波、高喜山、王樹仁、周和儉
- 審批單位：中華人民共和國住房和城鄉建設部
- 主要榮譽：國家一級工法（2007-2008年度）
形成原因,工法特點,操作原理,適用範圍,工藝原理,施工工藝,材料設備,質量控制,安全措施,環保措施,效益分析,套用實例,榮譽表彰,
形成原因
《旋轉擠壓壓灌混凝土樁施工工法》的形成原因是：
旋轉擠壓壓灌混凝土樁是樁基工程中的一項新技術、新成果。該項技術由黑龍江省第一建築工程公司和黑龍江中古建築節能科技股份有限公司在常規混凝土灌注樁施工技術的基礎上，對樁基施工工藝及成孔施工技術進行了深入的研究，經過了多個工程的實踐套用。旋轉擠壓壓灌混凝土樁是通過橄欖式鑽具正反螺旋設計方法一次性完成了擠土成孔、鑽桿中空泵注混凝土的施工工藝。
工法特點
《旋轉擠壓壓灌混凝土樁施工工法》的工法特點是：
1.該工法擠密樁周樁端土體，提高承載力，見圖1擠土樁承載力行為示意圖。
圖1 擠土樁承載力行為示意圖
2.施工速度快：大功率鑽機成孔施工速度快，旋轉擠壓成孔不出土，減少施工工序。
3.施工質量高：橄欖式鑽具正反螺旋設計方法一次性完成了擠土成孔、鑽桿中空連續泵注混凝土，不易斷樁，成樁質量高。
4.施工造價低：擠土成孔、不出土，工作期間無需進行排出物處理，混凝土充盈係數小，減少混凝土用量，降低成本。
5.施工時無振動，施工環保。
操作原理
適用範圍
《旋轉擠壓壓灌混凝土樁施工工法》的適用範圍是：
1.該工法適用於工業與民用建築、公路、鐵路、水利、電力等工程的樁基礎工程以及地基處理工程。
2.該工法適合於較複雜的地層情況，但不適用於較硬岩層等非擠密土層的施工。
3.樁徑不大於D800毫米樁均可施工。
工藝原理
《旋轉擠壓壓灌混凝土樁施工工法》的工藝原理敘述如下：
1.該工法是採用一種特製的擠壓鑽頭，通過鑽機的旋轉及下壓力將鑽頭旋轉擠壓入土中，從而擠密樁周土體以及樁端土體。由於樁周土及樁端土的擠密效應致使得樁周及樁端承載力提高。
2.擠壓鑽頭前端設計的螺旋葉片有利於鑽機鑽掘鑽進，鑽掘出的土以及未鑽掘的樁周土通過鑽頭的擠壓部位將土體擠人樁周，擠壓後的土體穩定成孔；上螺旋與鑽掘部位螺旋相反，在提鑽壓灌的過程中對周圍土體二次擠壓，將向下鑽進過程中上返的少量土體再次擠壓至樁周，防止樁周土體回彈造成縮徑，並保證樁周土的密實。
3.擠壓鑽頭工作原理見圖2。
圖2 工作原理圖
施工工藝
- 工藝流程
《旋轉擠壓壓灌混凝土樁施工工法》的工藝流程是：樁定位放線→鑽機就位→旋轉並下壓鑽頭，鑽孔內土被擠壓在樁周側壁→提鑽桿的同時灌注混凝土，土體二次被擠壓→安放鋼筋籠→成樁。工藝流程圖見圖3。
圖3 工藝流程圖
- 操作要點
《旋轉擠壓壓灌混凝土樁施工工法》的操作要點如下：
1.施工準備
（1）技術準備
施工前做好工程地質勘測，結合基礎工程施工圖編制施工組織設計和施工方案，掌握施工範圍內地下管線及障礙物的情況。做好各施工工序的技術交底及工序銜接工作。
（2）資源準備
開工前做好人、材、機準備。將擬投入工程施工的所有設備進行檢修調試，達到施工狀態；保證材料的採購、供應、試驗化驗齊全；落實好滿足生產需要的各工種勞動力配置。
（3）場地準備
作好場地“三通一平”，滿足施工需要，保證地上、地下障礙物已清除。
2.定位放線
根據施工圖紙及建設或設計、規劃單位給定的場地水準點和控制點或控制軸線，測放建築物軸線；軸線經覆核滿足規範要求，即可施放樁位，樁位允許偏差滿足規範要求。
3.鑽機旋轉鑽進
（1）按照事先確定好的施工順序將鑽機就位，並調整好垂直度。
（2）鑽機就位時，必須平整、穩固。鑽機行走迴轉時，施工場地坡度不得大於5°，確保鑽機在施工中不發生傾斜。
（3）當施工場地比較軟弱、鑽機行進比較困難或施工時鑽機不穩定，應施工前在作業區澆灌厚度不小於200毫米、強度等級不低於C20的混凝土墊層，以確保鑽機的施工安全。
（4）鑽頭與樁位的偏差不得大於20毫米，鑽機對準樁位點後必須調平，確保鑽孔的垂直度。
（5）開鑽時，鑽頭對準樁位點後，啟動鑽機下鑽，下鑽速度要平穩，嚴防鑽進中鑽機傾斜錯位。
（6）根據不同的土層調整鑽機的相關參數確保成孔質量。
（7）鑽進中，當發現不良地質情況或地下障礙物時，應立即停鑽，並通知建設單位與設計單位，確定處理方案，修改工藝參數、樁位、樁長等。
（8）將樁孔口周圍少量殘土清理乾淨，避免泥土掉入樁孔混凝土中。
4.提鑽壓灌混凝土
（1）鑽機鑽至設計孔底標高時，開始提鑽，同時啟動混凝土輸送泵向孔內連續泵注混凝土。
（2）混凝土的泵送速度要大於鑽機的提鑽速度，使提速與泵速匹配。混凝土的泵入量及泵壓通過操作室電腦系統控制。
（3）混凝土的澆築高度應高出設計樁頂標高50厘米。
（4）樁施工順序應遵循間隔跳打原則，避免樁孔串聯。
5.安放鋼筋籠
（1）利用鑽機自備吊鉤、塔吊或吊車將鋼筋籠豎直吊起，垂直於孔口上方，然後扶穩旋轉下人孔中，
特殊情況下可採用專用振搗器將鋼筋籠安放至設計標高。
（2）固定後調整鋼筋籠位置，使鋼筋籠保護層滿足規範要求。
材料設備
一、材料
《旋轉擠壓壓灌混凝土樁施工工法》所用的材料明細如下：
（一）混凝土：混凝土坍落度為180~250毫米；混凝土的配製、質量標準以及驗收執行《超流態混凝土灌注樁基礎技術規程》DB23/T360一2007。
（二）混凝土製備
1.所有材料必須出廠合格且經復驗合格後方可使用。
2.應準確計量各種材料用量，嚴格執行大坍落度混凝土施工配合比，原材料稱重誤差應符合表1規定。
材料名稱 | 允許偏差 |
|---|---|
水泥、摻合料 | ±2% |
粗、細骨料（石、砂） | ±3% |
水、外加劑 | ±2% |
3.混凝土強度等級不小於C20。
（三）鋼筋
鋼筋原材料必須出廠合格目經復驗合格後方可使用；鋼筋籠的焊接、綁紮質量必須滿足設計及規範的要求。
二、設備
《旋轉擠壓壓灌混凝土樁施工工法》所用的設備明細如下：
（一）旋轉擠壓壓灌混凝土樁施工設備見表2。
序號 | 設備名稱 | 單位 | 數量 | 備註 |
|---|---|---|---|---|
1 | 鑽機 | 台 | 1 | 擠壓成孔 |
2 | 混凝土輸送泵 | 台 | 1 | 混凝土泵送 |
3 | 吊車 | 台 | 1 | 吊放鋼筋籠及吊裝其他設備 |
4 | 混凝土攪拌機 | 台 | 2 | 用於混凝土攪拌 |
5 | 鋼筋切斷機 | 台 | 1 | 製作鋼筋籠 |
6 | 鋼筋彎曲機 | 台 | 1 | 製作鋼筋籠 |
7 | 電焊機 | 台 | 2 | 製作鋼筋籠 |
（二）擠壓鑽直徑為D500毫米、D600毫米兩種規格；鑽桿直徑為350毫米。
（三）鑽機駕駛室配置樁施工質量監測設備。
質量控制
《旋轉擠壓壓灌混凝土樁施工工法》執行國家及省部級標準規範，執行《建築樁基技術規範》、《建築樁基工程施工質量標準》。
1.旋轉擠壓壓灌混凝土樁施工質量控制及檢測標準見表3。
項 | 序 | 檢查項目 | 允許偏差或允許值 | 檢查方法 | ||
單位 | 數值 | |||||
主控項目 | 1 | 樁位 | 1~3根單排樁基垂直於中心線方向和群樁基礎的邊樁 | 毫米 | d/6且不大於70 | 承台、梁開挖前量鑽孔中心，開挖後量樁中心 |
條形樁基沿中心線方向和群樁基礎中心樁 | 毫米 | d/4且不大於150 | ||||
2 | 孔深（樁長） | 毫米 | +300 | 按鑽桿標誌尺寸確定 | ||
3 | 樁體質量（完整性）檢驗 | 按建築基樁檢測技術規範 | 按建築基樁檢測技術規範 | |||
4 | 混凝土強度 | 設計要求 | 試件報告或鑽芯取樣送檢 | |||
5 | 承載力 | 設計要求 | 按建築基樁檢測技術規範 | |||
一般項目 | 1 | 樁位放線 | 群樁 | 毫米 | 20 | 鋼尺量 |
單樁 | 毫米 | 10 | ||||
2 | 垂直度 | <1% | 鑽機駕駛室電腦系統操作 | |||
3 | 樁徑 | 毫米 | -20 | 用鋼尺量 | ||
4 | 鋼筋籠籠頂標高 | 毫米 | ±100 | 水準儀 | ||
5 | 鋼筋籠保護層 | 毫米 | ±20 | 用鋼尺量 | ||
6 | 樁頂標高 | 毫米 | +30 -50 | 水準儀需扣除樁頂浮漿層及劣質樁體 | ||
7 | 混凝土坍落度 | 毫米 | ±20 | 用坍落度儀檢查 | ||
8 | 混凝土充盈係數 | >1 | 檢查每根樁的實際灌注量 | |||
2.旋轉擠壓壓灌混凝土樁鋼筋籠製作質量檢驗標準見表4。
項目 | 序號 | 檢驗項目 | 允許偏差或允許值 | 檢驗方法 |
|---|---|---|---|---|
主控項目 | 1 | 主筋間距 | ±10 | 用鋼尺量 |
2 | 鋼筋籠長度 | ±50 | 用鋼尺量 | |
一般項目 | 1 | 鋼筋材質檢驗 | 設計值 | 抽樣送檢 |
2 | 箍筋間距 | ±20 | 用鋼尺量 | |
3 | 鋼筋籠直徑 | ±10 | 用鋼尺量 | |
4 | 主筋端部平整度 | ±5 | 用平板 |
安全措施
加強安全管理及文明施工是保證工程質量和工期的關鍵環節，必須堅持“預防為主，安全第一”的原則，《旋轉擠壓壓灌混凝土樁施工工法》採取如下安全措施：
1.成立安全領導小組，負責整個工程的安全管理工作，並接受有關部門的指導和監督，杜絕一切事故發生。
2.加強全體施工人員的安全意識，項目部設專職安全員，各作業班組設兼職安全員。
3.安全責任指標分解，層層有安全指標，真正做到人人想安全，人人管安全。
4.電器設備、電線架設按有關標準執行，電閘箱和電機有接地裝置，有防護警示牌，漏電保護裝置靈敏可靠。
5.各種機械建立安全技術操作規程，並對操作人員進行崗前培訓，持證上崗。
6.進人施工現場人員必須戴安全帽，高空作業人員必須配戴安全帶。
7.鑽機行進時保證道路平整，基底堅實，作業時不傾斜，支撐牢固穩定。
8.如在基坑下作業，基坑周邊要設定安全防護欄，危險源點設有警示標誌。
9.鋼筋籠起吊、安放，起吊點要焊接牢固，起吊位置要正確，設專人監護指揮操作。
10.影響鑽機行走、鑽進安全的重要部位、部件要每班次進行檢查、維護，確保鑽機安全狀態下工作。
環保措施
《旋轉擠壓壓灌混凝土樁施工工法》施工符合ISO14000環境管理系列規範、標準規定；並嚴格遵守《中華人民共和國環境保護法》及相關法規。
1.該工法採用旋轉下壓動力裝置，施工過程無噪聲，不擾民。
2.該工法擠壓鑽進不排土，降低因排土對施工周邊環境的影響，儘量採用商品混凝土，合理布管，降低對周邊施工環境的影響。
3.設備採用全液壓系統，機動靈活，避免電纜托架，規範化施工，安全生產，環保。
效益分析
《旋轉擠壓壓灌混凝土樁施工工法》的效益分析如下：
一、經濟效益
1.相同樁徑同等樁長、相同地質條件下施工與長螺旋工法相比，因樁周土體被擠密，降低樁的充盈係數，減少了混凝土的過量使用。
2.根據土層的密度實測，相應的混凝土用量分析見表5。
土類別/充盈係數/樁徑 | 400毫米 | 500毫米 | 600毫米 | |||
旋轉擠壓樁 | 長螺旋成孔樁 | 旋轉擠壓樁 | 長螺旋成孔樁 | 旋轉擠壓樁 | 長螺旋成孔樁 | |
軟黏土 | 1.20 | 1.35 | 1.18 | 1.32 | 1.16 | 1.30 |
松顆粒土 | 1.15 | 1.3 | 1.13 | 1.28 | 1.12 | 1.25 |
硬顆粒土 | 1.1 | 1.21 | 1.09 | 1.20 | 1.08 | 1.20 |
硬黏土 | 1.0 | 1.15 | 1.0 | 1.13 | 1.0 | 1.12 |
可見，旋轉擠壓壓灌混凝土樁比同樁徑同樁長的長螺旋壓灌混凝土樁減少混凝土用量10%~15%，降低造價。
3.不出土，減少了樁土的裝卸及運輸費用。
4.經過多項工程套用，經測算節約綜合造價406.74萬元。
二、社會效益
1.相同樁徑同等樁長、相同地質條件下施工，旋轉擠壓樁擠土使周圍的土層形成一個高密度的土層。由於土體擠密使得樁側摩阻力增加30%，樁端阻力增加50%~70%。
例：樁長12米，直徑360毫米，土層為中等密實砂層。
承載力比較：擠土樁1167千牛/立方米，普通灌注樁：861千牛/立方米，承載力提高36%。
2.施工速度快
成樁的速度主要取決於鑽孔速度及混凝土泵的工作能力，在相同樁徑同等樁長、相同地質條件下施工，因鑽具的扭矩及下壓力大，成孔速率提高30%。不排土節能增效。
註：施工費用以2007-2008年施工材料價格計算
套用實例
《旋轉擠壓壓灌混凝土樁施工工法》的套用實例如下：
- 實例1：哈爾濱市索菲亞廣場改造工程
1.工程概況
該工程位於哈爾濱市道里區兆麟街和石頭道街交叉口，該工程建築面積24500平方米，其基礎工程樁為旋轉擠壓壓灌注混凝土樁，樁徑D500毫米，樁長24米，單樁極限承載力值為4200千牛。樁根數為720根。
2.施工情況及完成的結果
按建設單位要求，於2006年4月20日開工。該工程採用旋轉擠壓壓灌混凝土樁施工工法替代常規混凝土灌注樁施工方法，提高了施工效率，加快了施工速度，同時該工法為純擠土樁，提高了單樁承載力，與常規混凝土灌注樁施工相比較增效30%，於2006年5月10日完工。
- 實例2：哈爾濱市大連大商麥凱樂購物休閒廣場坡道工程
1.工程概況
該工程位於哈爾濱市道里區尚志大街與石頭道街交叉口，該工程建築面積43000平方米。分兩期施工，一期樁基工程為3450根，樁長26米，為常規混凝土灌注樁；二期樁基工程為坡道樁基工程，樁長18米，為旋轉擠壓壓灌混凝土樁，總樁數168根。
2.施工情況及完成的結果
按計畫要求2007年5月10日進場施工，旋轉擠壓壓灌混凝土樁因不出土，在場地狹小的情況下解決了常規混凝土灌注樁出土堆積難的問題。於2007年5月25日施工完畢，工期短，效率高。經過樁基承載力檢測，18米長樁單樁承載力值超過常規混凝土灌注樁26米長單樁承載力值4800千牛。經與同樁徑，同樁長混凝土灌注樁相比較提高承載力30%；與同承載力樁比較可減短樁長或縮小樁徑，降低造價35%。
- 實例3：哈大高速鐵路雙城段地基處理工程
1.工程概況
該工程位於黑龍江省哈爾濱市至大慶市高速鐵路雙城區段。該部分地段土層相對較軟弱，利用樁基對鐵路路基基礎進行加固處理，加固段全長約2.0千米，樁長25米，總樁數1000根。
2.施工情況及完成的結果
按建設單位要求，自2007年10月10日開始進場施工，在進入冬期前完成施工。該工程採用旋轉擠壓壓灌混凝土樁施工技術替代常規混凝土灌注樁施工，提高了施工效率，加快了施工速度，同時該工法為純擠土樁，對土體改良，擠密土體具有作用，於2007年10月20日施工完畢，在冬期前保質保量地完成了工作。與其他施工段採用常規技術施工比較增效30%。
榮譽表彰
2009年10月19日，中華人民共和國住房和城鄉建設部以“建質[2009]162號”檔案發布《關於公布2007-2008年度國家級工法的通知》，《旋轉擠壓壓灌混凝土樁施工工法》被評定為2007-2008年度國家一級工法。
