超流态混凝土灌注桩施工工法
1、前言
超流态混凝土灌注桩由日本的CIP工法演变而来与普通钻孔桩不同，它采用专用长螺旋钻孔机钻至预定深度，通过钻头活门向孔内连续泵注超流态混凝土，至桩顶为止，然后插入钢筋笼而形成的桩体，是一种新型的桩基础施工手段。超流态混凝土灌注桩应用广泛，不受地下水位限制，所用混凝土摩擦系数低，流动性强，骨料分散性好，所用螺旋钻机即可钻孔又可压灌混凝土，操作简便，混凝土灌注速度快，成桩质量好，降低造价，在我公司施工的吉林省军区“709“国防工程中首次采用效果显著经总结整理形成本工法。
2、工法特点
2.1超流态混凝土流动性好，石子能在混凝土中悬浮而不下沉，不会产生离析，放入钢筋笼容易；
2.2桩尖无虚土，防止了断桩、缩径、塌孔等施工通病，施工质量容易得到保证；
2.3穿硬土层能力强，单桩承载力高、施工效率高，操作简便；
2.4低噪音、不扰民、不需要泥浆护壁不排污、不降水、施工现场文明；
2.5综合效益高，工程成本与其他桩型相比比较低廉。
3、适用范围
本工法适用于建（构）筑物基础桩和基坑、深井支护的支护桩，适用于填土层、淤泥土层、沙土层及卵石层，亦适用于有地下水的各类土层情况，可在软土层、流沙层等不良地质条件下成桩。桩径一般采用400mm～1200mm。
4、工艺原理
超流态混凝土灌注桩是利用长螺旋钻机钻孔至设计标高，停钻后在提钻的同时通过设在内管钻头上的混凝土孔，压灌超流态混凝土，压灌至设计桩顶标高后，移开钻杆将钢筋笼压入桩体。
在压灌混凝土到桩顶时，灌入的混凝土要超出桩顶50cm，以保证桩顶混凝土强度。
5、施工工艺
5.1工艺流程
平整场地→桩位放样→组装设备→安放钢护筒→钻孔机就位→钻至设计深度停止钻进→边提升钻杆边用混凝土泵经由内腔向孔内泵注超流态混凝土→提出钻杆放入钢筋笼→成桩→桩头处理→桩顶保护措施
5.2施工方法
5.2.1准备工作
5.2.1.1岩土工程勘察报告；
5.2.1.2桩基工程施工图纸及图纸会审记录；
5.2.1.3建筑场地和邻近区域内地下管线、地下构筑物、相邻危房等必须调查清楚，以便采取相应的加固和保护措施，进而保证桩基顺利施工；
5.2.1.4超流态混凝土灌注桩施工采用螺旋钻孔机，其性能资料可参考说明书；
5.2.1.5桩基工程中所用的原材料必须进行复验，只有经过复验且复验合格的原材料才允许使用。
5.2.2场地抄平、放线，组装设备
5.2.3安放钢护筒，钻机就位
钻机就位对准桩位点后必须调平，确保成孔的垂直度，结合场地实际情况铺设枕木或钢板，使钻机支撑稳定。
5.2.4检测桩口标高、确定钻孔深度
5.2.5制作钢筋笼，搅拌混凝土
钢筋笼主筋与加劲箍筋必须焊接，用Ⅱ级钢做主筋时可不设弯钩，用Ⅰ级钢筋做主筋时桩顶应设弯钩，弯钩长度不小于钢筋直径的6.25倍，钢筋笼下端500mm处主筋宜向内侧弯曲15～30º；桩身混凝土必须留有试块每个浇注台班不得小于1组，每组3件。
5.2.6成孔灌注
5.2.6.1开钻时，钻头对准桩位点后，启动钻机下钻，下钻速度要平稳，严防钻进中钻机倾斜错位；
5.2.6.2钻进中，当发现不良地质情况或地下障碍物，应立即停钻，并通知建设单位与设计单位确定处理方法、修改工艺参数或重改桩位、桩长等；
5.2.6.3钻机钻至设计孔底标高后混凝土泵开始压注混凝土，然后边压注边提钻，始终保持泵入孔中混凝土量大于钻杆上提体积量。
5.2.7安放钢筋笼
利用钻机自备吊钩、塔吊或吊车将钢筋笼竖直吊起，垂直于孔口上方，然后扶稳旋转依靠自重和人工下入孔中，如下沉阻力大则用代自重的振动器压入，固定在设计标高。
5.2.8成桩后对混凝土强度等级进行检验
5.3操作要点
5.3.1引点就位
钻机就位前对桩位进行复测，施工时钻头对准桩位点，稳固钻机，通过水平尺及垂球双向控
制螺旋钻头中心与钻杆垂直度，确保钻机在施工中平正，钻杆下端距地面10～20cm，对准桩位，压入土中，使桩中心偏差不大于规范和设计要求的10mm;
5.3.2钻机成孔
施工过程中要求边旋转钻杆边清除孔边渣土，以防止提升钻杆时土块掉入，钻孔过程要用经纬仪校正垂直度（≤1%）；
5.3.3超流态混凝土拌制
超流态混凝土的原材料必须经过2次复验合格后方可投入使用，水泥宜选用硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥，强度等级不得低于32.5Mpa、最小水泥用量350Kg/立方米、水灰比宜为0.5～0.6、外加剂的选用应保证塌落度达到22cm～25cm，拌制投料时其填加顺序宜滞后于水和水泥、石子粒径宜采用5～20cm，施工要加大水泥用量，提高水泥和易性，使石子在混凝土中悬浮，以避免混凝土离析，减少钢筋笼下沉时的粘阻力；
5.3.4提钻压混凝土
泵送施工时，要严格控制钻杆提升速度，确保提钻速度与混凝土浇注速度相协调。提钻杆前，要求钻杆内的混凝土高度高出地面。同时，要计算每盘泵入混凝土方量（每盘0.44立方米），施工时，通过混凝土泵送对钻杆产生的上顶力，调整提钻速度，保证钻杆及叶片对混凝土有一定的挤压作用。
5.3.5吊放钢筋笼
钢筋笼一般较长，为防止起吊时笼体变形，笼体下部应绑附钢管（沿主筋通长布置，间距为1.5米）。下放钢筋笼之前，要做到调直、对中；起吊时，要合理布置吊点，吊起钢筋笼头部的同时人工抬起钢筋笼底部，吊直扶稳过程中，至少由2名技术人员远距离垂直双方向控制指挥，严禁撞孔壁，确保钢筋笼保护层为70mm；钢筋笼依靠自重沉入混凝土中应连续，如遇下沉阻力过大，要及时拔出钢筋笼，重新成孔插入，钢筋下沉直至露出地面小于1m时，方可在端头以带配重的振动器振动压入，并用水平仪监控桩顶标高；
5.3.6桩顶保护措施
冬季施工时，桩完成后，应立即覆盖保温，防止混凝土裸露在负温中散失热量，并在7d后，方可开槽，并剔除桩头超灌混凝土至设计标高。
6、主要材料
水泥 石子 砂子 钢筋 粉煤灰 水
普通硅酸盐水泥强度等级32.5Mpa 5-20cm含泥量≤3% 中砂含泥量≤3% φ12￠12、￠6 Ι级工业磨细粉煤灰 自来水
7、机具设备
7.1长螺旋钻机
目前，国产机型号为IZD800，钻机功率为90KW，钻杆直径有400mm、600mm、800mm等规格，此种钻机需要1台30t以上履带吊配套使用。
7.2混凝土搅拌设备和运输设备
根据单桩混凝土灌注量和单桩连续灌注的时间，确定混凝土搅拌设备和运输设备的型号、规格及数量。
7.3混凝土输送泵
混凝土输送泵规格由泵送混凝土高度和泵送距离来确定，要注意保证泵送混凝土时有足够的压力。
7.4钢筋笼吊放机械
利用15t履带吊吊放和压入钢筋笼，也可利用长螺旋钻机配套履带吊或搭式钻机上的副钩吊放和压入钢筋笼。
7.5其他机具
主要有钢筋制作机具、钢护筒、余土外运机具等。
8、劳力组织
序号 工种 人数 工作内容
1 指挥 1 指挥协调各工序操作，控制质量
2 操作员 2~3 按设计要求操作桩机，维修机械
3 上料工 6 按配比上料、灌注，保证施工连续性
4 发电工 1 负责电器设备的安装使用和维修
5 记录员 2 兼质量检查员，负责施工记录，操纵仪表
6 安全员 1 安全检查
9、安全措施
9.1建立健全安全管理机构，设专职安全员。上岗人员坚守岗位，各司其职。夜间作业有充分的照明，高空作业要系安全带；
9.2清除防碍施工的高空和地下障碍物，平整打桩范围内的场地，桩机行走的道路要压实；
9.3对施工场地附近的建筑和地下管线要认真查清，采取有效措施，以避免震坏原有建筑而发生伤亡事故；
9.4专人操作和保养施工机具，并定期检查。
10、质量标准
10.1质量标准
10.1.1钢筋笼允许偏差
直径 ±10mm
长度 ±100mm
主筋间距 ±10mm
箍筋间距 ±20mm
10.1.2桩距允许偏差≤5cm
10.1.3有效桩长允许偏差≤10cm
10.1.4桩顶标高允许偏差≤±5cm
10.1.5桩垂直度允许偏差≤桩长的1/100
10.1.6桩位偏移允许偏差≤桩径的1/2
10.2检测
10.2.1成桩质量检查
10.2.1.1超流态混凝土搅拌应对原材料质量、计量、混凝土配合比、外加剂、塌落度、混凝土强度等进行检查；
10.2.1.2钢筋笼制作应对钢筋规格，焊条规格、品种，焊缝长度，焊缝外观质量、主筋与箍筋制作偏差等进行检查；
10.2.1.3施工过程中要求对成孔中心位置、孔深、孔径、垂直度、钢筋笼安放实际位置进行检查，并填写相应质量检查记录；
10.2.1.4成桩后对混凝土强度等级进行检验；
10.2.1.5桩头开挖时应及时检查桩数、桩位及桩头外观质量。
10.2.2单桩承载力检测
10.2.2.1单桩静载荷实验应在工程桩施工前进行，在同一施工条件下的试桩数量不小于总桩数的1%，且不小于3根；
10.2.2.2工程桩总数在50根以内时不应少于2根；
10.2.2.3为确保桩身质量，宜选用低应变检测桩完整性，抽检数量不少于总桩数的10%，且不少于5根；
10.2.2.4试桩桩头应在桩顶部分配制加密钢筋网2～3层；
10.2.2.5试桩前应进行同条件强度等级试验，在桩身强度达到设计强度的100%时准许试桩。从成桩到开始试验的时间间隔为：砂类土≥10天，粉土和粘性土≥15天，淤泥质土≥25天。
10.3质量控制措施
10.3.1工前进行技术交底，明确质量控制标准；
10.3.2随时检查施工记录，对每根桩进行质量评定，如发现不合格的桩根据实际情况采取补救措施；
10.3.3抽样开挖桩体周围土层，检查桩的外观质量和整体性；
10.3.4所用的原材料和混凝土强度必须符合设计要求和施工规范的规定。
11、效益分析
11.1超流态混凝土桩施工工艺，机械化程度高，施工进度快，综合经济效益好；
11.2与冲孔灌注桩相比，虽然混凝土费用略高，但在同一地质条件下，每立方米混凝土承载力可提高0.55倍，施工工期可缩短50%以上；
11.3在地下水位以下施工时，可省去泥浆护壁，综合费用可节省15%~20%。
12、工程实例
我公司施工的吉林省军区“709“国防工程桩基础均为超流态混凝土桩，工程桩234根，试验桩3根，桩长为13M～15M,现正在施工。