1 工程概况

乐清市淡溪镇长青农房改造集聚区建设项目总建筑面积277 757m²，其中地上建筑面积218 755m²，地下室建筑面积59 002m²。工程所在地地基为软弱土地基，桩基础设计采用PHC竹节桩基础。通过采用该技术进行施工，旋挖成孔后植入卡扣式机械连接的PHC竹节桩，桩与孔壁间夯填密实的混合炉渣填料，桩端高压旋喷形成扩大体，内腔填充部分废弃土渣，桩顶端通过锚固筋及填芯钢筋混凝土与承台连接。施工过程无泥浆排放或外运，无挤土效应，对周边地层及建筑物的影响小，承载力显著大于同类型钻孔灌注桩。

旋挖成孔根植围填桩端扩大型PHC竹节桩基础施工工艺按照先后顺序及逻辑关系形成施工工艺流程，如图1所示。

1）平整场地采用经纬仪确定桩中心点位置，并采用水准仪进行桩顶标高复核。

2）旋挖钻机运至现场，组装就位，检查钻机运行状况，结合工程和旋挖工艺特点，制定有针对性的安全、质量、工期、文明施工和环境保护管理等措施。

3）所需的炼钢炉渣和水淬炉渣进场应有产品合格证和出厂检验报告，并检测其性质、状态，符合要求后进场堆放，堆放时做好防潮措施。

4）竹节桩进场应有产品合格证和出厂检验报告，吊运平稳、轻放，叠层堆放不超过规范规定的最大层数要求。

旋挖钻机开孔时采用与套管直径相匹配的钻头钻进前导孔，当达到适宜深度时，下入第1节带切削刃的前导套管。施工前要根据套管下入的先后顺序进行排列调整，以确保施工各个工序的正常衔接。在稳定性较差的软土层，先下套管后旋挖取土，在承压层中，同步下套管和旋挖取土，在强度较高的坚硬土层中先旋挖取土，再下套管，降低套管下入阻力。钻至预定深度后，清除孔底沉渣，旋挖钻成孔后的土渣部分回填利用，其余集中堆放，及时外运处理。

1）首节PHC竹节桩的下端设置扩大桩头，其外轮廓直径比钢护筒内径略小，内径与竹节桩内径相同，通过卡扣式机械连接。

2）将旋挖钻机移开，利用履带式起重机将首节竹节桩吊入钢套筒中，保持PHC竹节桩和钢套筒圆心重合，且实时监测PHC竹节桩垂直度。

3）接桩时，下节桩通过钢托架顶托最上面的凸肋，并夹紧桩身，下部支撑于桩周地面，严禁直接支撑于高套管上。

4)PHC竹节桩之间采用卡扣式机械连接和环氧树脂密封。

5)PHC竹节桩下到预定深度后，其上端通过对中支撑件固定。

1）清除PHC竹节桩外侧钻孔壁间及管腔内部积水、碎渣等。

2）按照7∶3的体积比拌合炼钢炉渣和水淬炉渣形成围填用混合炉渣。

3）制作环柱形夯锤，外径比钢套筒内径小5mm，内径比PHC竹节桩最大外径大10mm，高度0.5～1.0mm，采用钢筋混凝土制作，并在顶面预埋4个吊环。

4）下导管将混合炉渣由下往上分层填筑在PHC竹节桩与钻孔壁之间，填筑1层后，采用环柱形夯锤夯实混合炉渣，环柱形夯锤上连4根吊索，通过履带式起重机提升和沿孔壁自由下落。

5）对于软弱土层及承压水砂砾层，先在钢套筒内围填混合炉渣，环形夯锤初夯后，上拔钢套筒至混合炉渣围填体下1.0m处，继续夯实混合炉渣。

6）逐层填筑混合炉渣并夯实直至地表，钢套筒同步拔出。

高压旋喷机移动就位后配制水泥浆，根据桩端土层性质及扩大范围确定注浆压力。在PHC竹节桩管腔中心钻设高压旋喷孔，在桩端一定深度范围内通过上下多次高压旋喷、搅拌形成水泥土扩大桩端。

将旋挖钻取出的部分土渣回填入PHC竹节桩管腔内部，并采用混凝土柱锤夯实，上部填充至离桩顶1.5～2.0m深度处，填充表面铺设1层厚100mm的碎石混凝土。

1）插杆安装在上节桩张拉端的小螺帽上，在下节桩的固定端大螺帽里安装弹簧、垫片、卡片及中间螺帽，中间螺帽端面与插杆平台距桩端面深度需满足表1的允许偏差要求。

2）在下节桩端面涂抹足够的密封材料，操作时间控制在2min以内，初凝时间不超过6h，终凝时间不超过12h。

3）接桩时，入土部分PHC竹节桩的桩头应高出地面0.8～1.2m，并采用钢托架牢固支撑于桩周地面上。

混合炉渣采用导管由下向上分层夯实填筑，导管下口距炉渣面距离1.0～1.5m，沿圆周等距离布设4个注入点，等量定点注入混合炉渣，竹节桩与孔壁或高套筒内壁间距离允许偏差±5mm，环柱夯锤的压实度95%。

1）单管法、双管法高压水泥浆和三管法高压水的压力应大于20MPa，流量应大于30L/min，气流压力宜大于0.7MPa，提升速度宜为0.1～0.2m/min。

2）水泥浆宜采用42.5级普通硅酸盐水泥，可根据需要加入适量外加剂及掺合料，水泥浆水胶比宜为0.8～1.2。

3）注浆孔位置允许偏差应为±50mm，垂直度允许偏差应为1%，深度允许偏差100mm。

1）施工现场布置符合防火、防洪、防雷电等安全规定和文明施工的要求。各类房屋、库棚、料场等安全消防距离符合有关规定，现场的易燃杂物随时清理，严禁在有火种的场所或其近旁堆放易燃物品。

2）施工前，项目部技术负责人根据施工内容及现场实际情况，进行详细的安全技术交底，包括口头讲解和书面文字材料，书面文字材料履行签字手续，向施工作业人员落实安全责任。

3）施工前详细调查施工范围内的架空高压线、地下管线、电缆等，制定应急处理方案。

本工法与现有PHC竹节桩施工方法相比，采用旋挖成孔后植入卡扣式机械连接的PHC竹节桩，桩与孔壁间围填密实的混合炉渣填料，桩端高压旋喷形成扩大体，内腔填充部分废弃土渣，桩顶端通过锚固筋及填芯钢筋混凝土与承台连接，桩周炉渣吸水、膨胀、固化成致密固结体包裹在竹节桩上，凸肋的存在进一步增大桩体与周围炉渣固结体的摩阻力，形成外柔内刚的复合桩，施工工艺简单、无泥浆排放、资源利用率高、单桩竖向抗压极限承载力相较等直径钻孔灌注桩有明显提高、施工速度快、造价低等，相关技术先进，在同类工程中值得推广应用。

1）本工法采用钢套筒维持孔壁稳定，避免产生大量泥浆，节省了泥浆制作费用及后期处理费用，合计节省费用2%左右；采用混合炉渣作为竹节桩周固结体，炉渣作为废弃物再利用，价格低廉，并且无植桩过程水泥土溢出处理问题，节省费用约3%。

2）竹节桩内部空腔填充部分钻孔土渣，减少土渣外运量，并且方便桩顶端填芯混凝土的施工，节省费用1%。

因此，本工法施工的PHC竹节桩在保证单桩抗压极限承载力达到预期目标的同时，综合节省费用4%左右，取得较好的经济效益。

本工法利用工业生产过程中产生的炉渣废弃物作为PHC竹节桩周的固结体，充分利用有限的矿产资源；施工过程中无泥浆排放，最大程度避免对环境的污染；旋挖土渣部分就地解决，避免外运过程能源消耗及扬尘污染；施工过程机械化程度高，显著降低劳动强度，施工效率高，环境友好，应用于实际工程具有显著的社会效益。

旋挖成孔后植PHC竹节桩复合基础施工技术主要有以下优点。

1）极限承载力高PHC竹节桩与夯实炉渣相结合，在竹节桩凸肋及炉渣膨胀固化作用下，单桩极限承载力比等截面的钻孔灌注桩高10%～15%，比PHC管桩高15%～20%。

2）桩端承载力增强桩端通过高压旋喷水泥浆形成扩大桩端，有效解决桩端沉渣对桩端承载力的不良影响，提高桩端承载力20%。

3）无泥浆处理问题采用钢套筒护壁旋挖钻进，避免泥浆护壁工艺产生大量废弃泥浆，避免因处理不当而造成的环境污染。

4）无挤土效应采用旋挖钻孔根植PHC竹节桩，钻孔壁与竹节桩间填充混合炉渣，避免产生挤土效应，对原状土扰动小，不影响地下管线及邻近建（构）筑物安全。

5）资源利用率高将工业炼钢中产生的废弃炉渣再利用，降低废弃炉渣场地占用、污染环境的同时，充分利用有限的矿产资源。