变截面挤密螺纹桩试桩施工工艺总结
变截面挤密螺纹桩试桩施工工艺总结
编制：
审批：
中铁 x 局集团有限公司 xxxxxxxx 指挥部
二〇一四年八月五日
目 录
1、工程概述
..................................................................................................... 1
2、施工准备
.................................................................................................... 1
2.1、内业技术准备
..................................................................................1
2.2、人员配备
.........................................................................................2
2.3、机械设备配置
..................................................................................2
2.4、材料准备
.........................................................................................3
2.5、试验准备
.........................................................................................3
2.6、作业面处理
..................................................................................... 3
2.7、地质核查
.........................................................................................3
3、施工工艺
.................................................................................................... 3
3.1、施工程序
.........................................................................................4
3.2、工艺流程
.........................................................................................4
3.3、施工放样
.........................................................................................4
3.4、施工顺序
.........................................................................................4
3.5、钻机就位
.........................................................................................6
3.6、钻进成孔
.........................................................................................6
3.7、混合料搅拌
..................................................................................... 9
3.8、灌注及拔管
................................................................................... 10
3.9、移机
..............................................................................................11
4、工艺性试桩主要控制参数
..........................................................................12
5、检测结果
.................................................................................................. 13
6、 结束语
....................................................................................................13
1
变截面挤密螺纹桩试桩施工工艺总结
1、工程概述
新建 xxx 客运专线 xx 路基工程 xxx——xxx 段路基线两侧基地基处理
弃碴处理区采用复合地基变截面挤密螺纹桩加固；大截面螺纹桩芯柱体直
径为 500mm，螺纹外径为 600mm，大截面桩长 6m，小截面螺纹桩芯柱体直
径为 300mm，螺纹外径为 400mm，长度为自大截面底部至设计桩底标高，桩
间距 2m，在平面上采用矩形布置。变截面挤密螺纹桩处理后的单桩承载力
应不小于 350kN，变截面挤密螺纹桩处理后的复合地基承载力应不小于
150kPa。
根据 J1K 地基加固工点图及《铁路路基工程施工质量验收标准》
（TB10414-2003 J 285-2004）、《客货共线铁路路基工程施工技术指南》
（TZ202-2008）、《铁路工程地基处理技术规程》（TB10106-2010）、《客运专
线地基处理技术手册》（工管技【2009】77 号）、《铁路混凝土工程施工质
量验收标准》（TB 10424-2010 J 1155-2011）、《铁路工程基桩检测技术规
程》（TB 10218-2008 J 808-2008）的要求，我部于 xxx 年 x 月 x 日，在
xxx+xxx 基线左侧 xxm，加固处理段进行了变截面挤密螺纹桩工艺性试桩，
现将试桩工艺总结如下，为批量施工提供技术参数。
2、施工准备
2.1、内业技术准备
根据设计文件要绘制桩位平面布置图（见附图），制定合理的施工工艺，
选定合理的施工机械，配备足够的技术人员。编制试桩技术交底书，并在
2
技术标准。施工前对施工人员进行详细的施工技术交底。
桩位平面布置图:
2.2、人员配备
根据变截面挤密螺纹桩施工特点，人员配置如下：
每钻机配备作业人员 6人，实行两班倒，全天侯作业；
该段路基变截面挤密螺纹桩地基加固工程配备技术管理人员 2 人，试
验员 2人，确保全天候作业要求。
2.3、机械设备配置
根据本工程地质特点，路基工程地基处理变截面挤密螺纹桩施工采用
长螺旋改装钻机成孔，泵压混凝土成桩，因此机械设备配置如下：
2-1 主要机具、设备一览表
序号
设备名称及描述
数量 功率/能力
(类别、型号)
1 长螺旋改装钻机（BJCFG） 1 110kw
2 砼输送泵(SANY) 1 60m3/h
3
3 砼输送车 2 12 m3/车
4 液压挖掘机（CAT308B） 1
5 柴油机组 1 200kw
辅助设施与机具：小推车、重锤、水准仪、GPS、钢尺等。
2.4、材料准备
根据已审批的混合料配合比在开工之前准备好各类材料，并检测合格。
工程施工过程中要根据工程进展情况，及时备料，确保工程顺利进行，杜
绝因等待材料导致的停工待料现象出现。
2.5、试验准备
根据变截面挤密螺纹桩体材料和桩身强度要求，开工前完成配合比的
设计并经审批，每立方米材料用量：水泥 243 kg、粉煤灰 81 kg、砂 1035kg、
碎石 813kg、水 178 kg、外加剂 4.21 kg。
2.6、作业面处理
原地表清表后，用推土机进行平整，用压路机进行压实，确保碾压完
后的原地面 K30≥60Mpa/m 。以保证变截面挤密螺纹桩机能正常工作。
2.7、地质核查
地基加固桩施工前应按规定进行地质核查,若实际地质资料与设计资
料不相符时，尤其是比设计资料中地质条件差时，应及时 设计院重新检
算，调整桩间距或桩长。如现场实际地质情况与设计一致，按设计桩长与
桩间距施工。
3、施工工艺
4
3.1、施工程序
施工程序为：施工准备 清表及碾压 工艺性试验 确定工艺
测量放样 桩基施工 成桩验收。
3.2、工艺流程
见长螺旋改装钻机管内泵压变截面挤密螺纹桩流程图
3.3、施工放样
根据布桩图，计算出四角边桩桩位中心坐标，用 GPS 进行施工放样，
然后用大钢尺放出其他变截面挤密螺纹桩。为保证放出的变截面挤密螺纹
桩桩位不丢失，先用钢钎打点，然后在钢钎打出的点位灌白灰，插上有红
色标志的筷子。
3.4、施工顺序
变截面挤密螺纹桩施工一般采用跳桩法施工，避免造成相临桩断桩，
同时避免串孔现象出现。
5
长螺旋改装钻机管内泵压变截面挤密螺纹桩流程图
准 备
清理平整场地
测量放线
长螺旋改装钻机就位
钻杆垂直度检查与调整
钻进至设计深度
停 钻
BJCFG 桩验收
成桩 28 天后检测
桩头处理
泵 料
转移桩机
清 土
桩间土开挖
泵送混合料并均匀拔管
结 束
安装钻机
材料试验
配合比确定
计量投料
混合料搅拌
制作试件
6
3.5、钻机就位
变截面挤密螺纹桩钻机就位后，钻机就位采用液压支腿和滑道共同来
完成。变截面挤密螺纹桩位允许偏差为纵横向各 5cm，所以钻机就位前要
用钢尺进行桩位复核，以确保桩位正确。钻机就位后，应用钻机塔身的前
后和左右的垂直标杆检查塔身导杆，校正位置，使钻杆垂直对准桩位中心，
确保变截面挤密螺纹桩垂直度容许偏差不大于 1%。为保证变截面挤密螺纹
桩位偏差在允许的范围内，技术员必须全过程旁站。
3.6、钻进成孔
钻孔开始时，关闭钻头阀门，向下移动钻杆至钻头触及地面时，启动
马达钻进。先慢后快，同时检查钻孔的偏差并及时纠正。在成孔过程中，
发现钻杆摇晃或难钻时，应放慢进尺，防止桩孔偏斜、位移及钻杆、钻具
损坏。长螺旋改装钻机匀速钻进，正常钻速为 1m／min 左右，同时根据钻
塔上标记控制钻进深度，并及时记录电流变化情况，达到设计深度后停钻。
当钻头进入硬层时，钻头摇晃相对较大，同时钻机设备的电流值达到
190A 左右，结合洛阳铲成孔作为探测桩长，该种情况下持续钻进 100cm 以
上并达到设计底标高，可以认为达到设计要求。如不能满足上述要求，可
以持续钻进直到满足设计要求，并 监理工程师和设计部门确认。取土样
确认地质情况，首批和有代表性的桩，设计院应派专人到现场确认。
7
①桩孔上端成孔:
正向回转向下钻进，先小截面钻头钻进至 1 米后，随即与大截面钻头
呈阶梯状同时向下钻进,至大截面段的设计孔深后暂停回转;
②解锁:
向上提升钻杆约 0.5 米后，反向回转钻杆约 1/2～1 周，使键式离合装
置解锁，大截面钻头与小截面钻头轴向分离，而大截面钻头停留在大直径
桩孔处;
8
③小截面成孔：
此时下降钻杆至原井深后小截面钻杆正向继续向下钻进，直至设计桩
深，形成挤密变截面柱状裸孔；
④提升挤压螺纹：
裸孔完成之后，采用反向回转并提升，在反向回转及提升速比同步作
用力下，螺牙偏心凸轮切点与土体摩擦，呈一开合角度自动张开，螺牙偏
心凸轮呈螺旋形式挤压土体形成螺牙，当小截面钻杆提升至大截面时，与
9
大截面钻头的键式离合装置结合共同反向回转，大截面钻头的偏心凸轮打
开，挤压螺纹；
⑤提升灌注混凝土成桩：
与工序④回转提升速比同步，挤压螺纹的同时，由钻杆内及时泵送混
凝土充填成桩。
3.7、混合料搅拌
混合料搅拌要求按配合比进行配料，计量要求准确，拌合时间不得少
于 120s。混合料加水量和坍落度（长螺旋钻管内泵压混合料法施工时，坍
10
落度宜控制在 160～200mm）根据采用的施工方法按工艺试验确定并经监理
工程师批准的参数进行控制。在泵送前混凝土泵料斗应备好熟料。
3.8、灌注及拔管
变截面螺纹桩是由变截面螺旋钻杆与配套装置实施完成的。利用钻杆
螺纹正向螺旋的特征，使桩孔土体不断地向桩周挤压，成孔过程并不追求
回转速度与向下钻速的同步，使桩孔得到充分的挤密，形成变截面柱状裸
孔。 特殊设计的大、小截面螺旋钻杆下端的 1个螺距导程内，分别安装有
3 组对称的螺牙偏心凸轮，当正向旋转钻进时，螺牙偏心凸轮处于闭合状
态；之后采用反向回转，螺牙偏心凸轮切点与土体摩擦，呈一开合角度自
动张开，在反向回转及提升同步作用力下，螺牙偏心凸轮呈螺旋形式挤压
土体形成螺牙，回转提升同步则采用额定低转数工况下，用调速电机控制
提升速度，同时由钻杆内泵送混凝土充填成桩。
灌注前试验人员对拌和料进行坍落度检查，成孔至设计深度后，现场
指挥员应通知钻机停钻提升钻杆 30cm，使钻头滑瓣打开，并同时通知司泵
开始灌注砼并保持连续灌注。灌注砼至桩顶时，应适当超过桩顶设计标高
不小于 50cm，以保证桩顶标高和桩顶砼质量均符合设计要求。司钻和泵工
密切配合，根据泵入混合料量控制提钻速度，保证钻头矛尖始终埋在混合
料中 1m左右，以防断桩。混合料达不到桩头设计标高时，应及时处理，将
泵管插入混合料下面 50cm 处补料，并振捣密实。灌注砼之前，应检查管路
是否顺畅稳固；每班第 1 根桩灌注前，应用水泥砂浆湿润管路。压灌砼时
一次提钻高度小于 25cm，混凝土埋钻高度大于 1.0m；现场设专人负责检查
砼灌注质量及意外情况的处理：混凝土进场后应立即灌注(2 小时内)，严
11
禁长时问搁置；保证桩身混凝土至少 24小时养护，避免扰动；施工过程中
应认真填写施工记录，每台班制作混合料试块（150×150×150mm），进行
28d 标准养护试件抗压强度检测。
灌注成桩完成后，桩顶采用湿黏土封顶，进行保护。对每根桩和拌合
料灌筑量不得小于施工图标示灌筑量，确认桩长能保证有效桩体的施工图
标示高程，且上端应有 0.5m 长的保护桩体。
3.8.1 单桩混合料灌注量控制：
⑴根据钻机每次钻进的实际桩长，确定每根桩的混合料理论灌注量。
⑵根据每根桩的混合料理论灌注量，确定实际需要灌注该根变截面挤
密螺纹桩所需要泵送混合料的次数（50cm桩径泵压次数暂按大截面5次/m，
30cm 桩径泵压次数暂按小截面 3 次/m）。实际灌注混合料时应比理论次数
多 1～2 次。
⑶计数方法：当变截面挤密螺纹桩成孔至设计标高后，停止钻进，通
知司泵人员开始泵送混合料，同时进行统计实际泵压次数。
⑷芯管内混合料控制：在变截面挤密螺纹桩停止钻进开始泵送混合料
时，在芯管内充满混合料后开始拔管。芯管内的混合料数量可根据芯管的
直径进行理论计算，根据理论计算数值进行芯管内混合料的控制，以控制
提钻时间，并保证边提钻边灌注混合料。
3.9、移机
当上一根桩施工完毕后，钻机移位，进行下一根桩的施工。施工时应
根据轴线或周围桩的位置对需施工的桩位进行复核，保证桩位准确。
12
4、工艺性试桩主要控制参数
此次试桩施工顺利，主要控制参数成果表见表（一）、（二）
4-1 主要控制参数成果表（表一）
4.1 钻进速度
桩号 桩长 开钻时间 结束时间 持续时间 钻进速度 平均速度
14-19 12.9m 13:56 14:10 14min 0.92m/min
0.97m/min18-20 13.1m 18:39 18:52 13min 1m/min
17-18 13.5m 8:50 9:03 13min 1m/min
根据地质及机械性能情况，由上表试桩数据得出钻机钻进速度在该地
层应控制在 0.8～1.2m/min 之间。
4.2 提管速率
桩号 桩长 开钻时间 结束时间 持续时间 拔管速度
泵压
（MPa） 充盈系数
平均
系数
14-19 12.9m 14:10 14:18 8min 1.6m/min 7.42 1.04
1.0518-20 13.1m 18:52 19:01 9min 1.5m/min 7.5 1.05
17-18 13.5m 9:03 9:11 8min 1.7m/min 7.4 1.06
根据地质及机械性能情况，由上表试桩数据得出钻机拔管速度在该地
层应控制在 1.5～2m/min 之间，泵压控制在 6～9Mpa，充盈系数控制在
1.04～1.06。
4.3 混合料坍落度
塌落度按照试验室配合比确定的数据进行控制，既要满足设计强度要
求还要符合地质和机械性能情况，并保证施工顺利进行，坍落度控制在：
180±20mm。
4.4 混合料拌合时间：
13
每盘料搅拌时间经试验室确定按照普通混凝土的搅拌时间进行控制在
120s。
4.5 混合料泵送压力：
5-5 号桩平均泵压：7.42Mpa/次；
5-6 号桩平均泵压：7.5Mpa/次；
5-7 号桩平均泵压：7.4Mpa/次；
根据地质及机械性能情况，和试桩所得的泵压数据总结出泵压控制在
6～9Mpa。
5、检测结果
检测 告见附件。
经桩身完整性检测，及承载力检测，以上各控制参数能够满足变截面
挤密螺纹桩施工质量控制要求。
6、 结束语
通过工艺性试验的总结对地质状况与设计进行了对比，同时达到了预
期的目的，将工艺参数：钻进速度、拔管速率、混合料坍落度、混合料拌
和时间、混合料泵送压力进行确定，灌注方法和施工工艺进一步总结和掌
握，但采用电流值及洛阳铲成孔探测作为桩长依据不具备指导条件，经建
设、设计、监理、施工单位四方确认采用横断面图量取桩长进行施工作业，
为后期大规模施工提供可靠的技术支持。
