全套管鉆孔灌注樁施工工法

1、全套管鉆孔灌注樁施工工法 編制單位： 批準部門： 工法編號： 主要執(zhí)筆人： 1概述22特點23應(yīng)用范圍24附屬機械的配備35工藝流程36主要工序施工要點37關(guān)于套管灌注樁的單樁承載力問題68質(zhì)量驗收標準69安全生產(chǎn)措施710工程實例71概述 利用液壓全套管鉆機施工的灌注樁在國外習慣上名為貝諾特（benote）樁，這種成樁工藝是目前國際上最為流行的鉆孔灌注樁施工技術(shù)，也是目前世界上鉆孔灌注樁三大主要施工工法（貝諾特、反循環(huán)法、阿司特利法）中最為先進的一種。中建六局土木工程公司于八十年代中后期在承建國外大型橋梁工程中，曾采用這種技術(shù)成功地進行了大直徑鉆孔灌注樁的施工，近年已將此設(shè)備引進國內(nèi)，并在北

2、京阜城門立交橋等工地投入實際應(yīng)用，施工速度是同條件下其它施工方面的810倍，成樁質(zhì)量高于國家現(xiàn)行施工驗收規(guī)范標準，已經(jīng)顯示出了貝諾特施工技術(shù)卓越的科學性和先進性，應(yīng)用前景十分廣闊。隨著我國高層、超高層建筑以及大型橋梁等復(fù)雜構(gòu)筑物的大規(guī)模出現(xiàn)，對地基處理的技術(shù)質(zhì)量要求也將越來越高，可以預(yù)料，貝諾特施工方法將成為我國今后大直徑鉆孔灌注樁施工技術(shù)的發(fā)展方向。全套管鉆孔灌注樁在我國的規(guī)?；茝V應(yīng)用已是指日可待的。2特點 原始的貝諾特鉆機于五十年代初期出現(xiàn)于法國，日本于五十年代中期引進了這項技術(shù)，并于六十年代初由日本三菱重工業(yè)公司開始進行技術(shù)改造。到八十年代才形成了目前通用的mt系列貝諾特鉆機，其主要工

3、作機構(gòu)如圖2l所示，該鉆機系列有mt120型、mt130型、mt150型及mt200型四種，型號不同僅表示其鉆孔的最大直徑的不同，（如mt150的最大鉆孔直徑是1500mm），至于施工方法及應(yīng)用范圍幾乎完全一樣。 本工法具有如下特點： 2l無噪音，無振動；22不使用泥漿，避免了泥漿的加工和儲運，作業(yè)面干凈； 23挖掘時可以很直觀地判別土壤及巖性特征，對于端承樁，便于現(xiàn)場確定樁長； 2 4挖掘速度快，對于一般土質(zhì)，可達14m/小時左右； 25挖掘深度大，根據(jù)土質(zhì)情況，最深可達70m左右； 26成孔垂直度易于掌握，可以得到35的垂直度； 27由于是全套管鉆機，所以孔壁不會產(chǎn)生坍落現(xiàn)象，成孔質(zhì)量高

4、28鋼筋周圍不會象泥漿護壁法施工那樣附粘一層泥漿，有利于提高砼對鋼筋的握裹力； 29由于不使用泥漿，避免了泥漿進入砼中的可能性，成樁質(zhì)量高； 210成孔直徑標準，充盈系數(shù)很小，與其它成孔方法相比，可節(jié)約13的砼； 211清孔徹底，速度快，孔底鉆亟可清至25cm左右； 212 mt系列鉆機是自行式，便于現(xiàn)場移動。3應(yīng)用范圍 3l可適用于幾乎所有土質(zhì)，在風化巖層、卵石層及砂土層及卵石層及砂土層中只需采用相應(yīng)的鉆挖技術(shù)，亦能順利成孔； 32由于采用了通長套管，在接近已有建筑物時也能施工，特別適合于城區(qū)內(nèi)作業(yè)。 33只要配備相應(yīng)規(guī)格的套管，可以鉆挖如下直徑的樁孔：l000mm；ll00mm；l200m

5、m；l300mm； 500mm；l800mm；2000mm。各種型號所能成孔的直徑分別為： mt120鉆機：可成孔l000mm；l200mm； mt130鉆機：可成孔l000mm；l200mm；l300mm； mt150鉆機：可成孔 t1000inm；rpl200inm； l500inm； mt200鉆機；可成孔 l000mm；l200mm；l300mm；1500mm；2000mm。 34可以做斜樁； 35采用搭接樁法可施工“樁列式”連續(xù)擋土墻。4附屬機械的配備 除貝諾特鉆機外，施工時尚需配備下列機械： 4l第一節(jié)套管：第一節(jié)套管下口帶有刃腳，便于不沉鉆進，上端有固定銷孔，便于同標準連接； 4

6、2標準節(jié)套管：上、下端均有固定銷孔，便于加長與拆卸； 43引拔機：為加快施工速度，當鉆挖到設(shè)計深度時，可將鉆機移到下一樁位，利用引拔機液壓裝置，隨著砼的灌注，將套管逐節(jié)提出孔外； 44汽車吊（或履帶吊）：用于移動引投機，吊放鋼筋籠及套管就位連接； 45裝載機：將落錘抓斗卸于孔外的泥土裝入翻斗車內(nèi)運出場外； 46翻斗車：運土；47砼攪拌與輸送設(shè)備； 48砼澆注導管； 49真空泵：清孔用； 410鋼筋成型加工機械。5工藝流程全套管鉆孔灌注樁施工程序如圖5l。準備工作鉆機就位立第一節(jié)套管挖掘、推進、連接套管測量孔深灌注樁、提升導管至井口吊放鋼筋籠清孔安放引拔機鉆機移至下一樁位鋼筋籠加工土方外運6主要

7、工序施工要點 套管法施工最關(guān)鍵的是挖掘推進、連接套管成孔；吊放鋼筋籠；灌注砼，提升導管成樁三道工序，下面分別加以討論。 6l成孔方法 鉆機水平就位后，將第一節(jié)套管立于樁位處，在自重力、夾持機構(gòu)回轉(zhuǎn)力及夾持機構(gòu)壓力的復(fù)合作用下，將第一節(jié)套管沉入土中；然后在上邊連接第二節(jié)套管。第一、二節(jié)套管的垂直度對整個樁孔垂直度起著決定性的作用，只要頭一節(jié)套管成垂直狀態(tài)，以后的挖掘方法及套管連接方法又適當，后續(xù)套管自然成垂直狀態(tài)。利用落錘抓斗將套管內(nèi)的土體抓出孔外，卸在地面上，用裝載機裝入翻斗車運出場外，隨著套管的下沉，不斷連接套管，直至鉆到孔底標高。 61l對于不同土層，采取不同的挖掘方式： 611l對于軟弱

8、土層（n5），應(yīng)使套管超前下沉，可超出孔內(nèi)開挖面l15m。使落錘抓斗僅在套管內(nèi)挖土，這樣便于控制孔壁質(zhì)量及開挖方向（圖611l）。 6112對于一般土層（n630），開挖時應(yīng)使套管超前下沉3ocm左右，這是最標準的開挖方法（圖 6112）。 6113對于硬砂土層及大卵石層，應(yīng)使落錘抓斗超前下挖2030cm，因為在這種土層中套管的下沉是非常困難的，尤其是對于地下水位以下的硬砂層，如不采取超前開挖的措施，即使利用夾持壓力勉強將套管壓入土層中，而在以后提升套管時也將是非常困難的（圖6113）。 6ll4對于特堅硬土層（n30）及風化巖層，應(yīng)利用“十字沖擊錘”將硬土壤擊碎，再利用落錘抓斗將土塊抓出孔外

9、。此時也應(yīng)采取超前下挖的方法，而且超挖深度較大，但不應(yīng)超過十字錘本身的高度，否則會影響孔壁質(zhì)量（圖6114）。 612挖掘時應(yīng)注意以下事項： 612l一般情況下，挖掘中途不允許間斷，必須連續(xù)挖掘。但如果由于某一不可避免的原因必須中斷挖掘時，也應(yīng)繼續(xù)搖動套管，防止套管外側(cè)土壤因重塑固結(jié)效應(yīng)而將套管構(gòu)緊，給后續(xù)施工帶來困難。對于一般土壤，搖動壓力應(yīng)控制在3050kgcm2之間； 6122如地下水位以下有超過5m厚的細砂層，應(yīng)慎重考慮能否采用貝諾特施工法，至少不能用mt150型以下的鉆機。因為套管鉆機是利用搖動裝置將套管邊搖動邊壓入土層中，當穿過厚細砂層時，砂土會因受到擾動而被壓密，將套管緊緊抱住，

10、即使采用超前開挖法將套管壓入土中，但在提升套管時也是非常困難的。有資料表明，國外在這種情況下曾出現(xiàn)過套管拔不出來的嚴重事故； 6123如地下有承壓水的存在，那么在承壓水段挖掘時不應(yīng)超挖，尤其是承壓水又處于砂層中的更應(yīng)特別注意，否則會形成孔底涌砂現(xiàn)象。 62鋼筋籠吊放工藝 62l操作要點 621l凡長度大于8m的鋼筋籠，應(yīng)分節(jié)制作安裝； 6212為防止暴筋，同時也為了保證鋼筋籠中心與孔中心的重合，應(yīng)在主筋外側(cè)焊定位塊。定位塊不宜多，每節(jié)籠子上下有兩道即可； 6213檢查并記錄鋼筋籠的安裝高度與相應(yīng)的套管長度，這一數(shù)據(jù)可用于判斷鋼筋籠是否與套管一起被提上來。 622引起鋼筋籠上拱的原因： 套管灌注

11、樁施工中，鋼筋籠容易出現(xiàn)的最嚴重的問題是鋼筋籠在澆注砼、提升套管時產(chǎn)生“上拱”現(xiàn)象，這類事故一旦出現(xiàn)，處理過程是相當困難的，有時甚至會造成整個樁的報廢。 引起鋼筋籠上拱的原因主要有如下幾項： 622l成孔垂直度較低，鋼筋籠與套管之間阻力太大； 6222鋼筋籠制作不順直，或分節(jié)制作安裝在連接外出現(xiàn)了彎曲； 62. 23鋼筋籠定位卡安裝不正確（如呈尖棱狀），插入了套管的連接銷孔內(nèi)； 6224清孔不徹底，鉆渣被翻上來以后與鋼筋裹在一起，將鋼筋籠托起（圖6224）； 622砼的灌注時間掌握不當，砼發(fā)生凝固，砼與套管之間有較大的粘著力，致使提升套管時連鋼筋籠一同帶起； 6226套管使用后沒有及時清理，有

12、砼殘塊粘結(jié)在內(nèi)表面上，與鋼筋籠卡在一起； 6227鋼筋籠與套管間的間隙與粗骨料的最大尺寸不相匹配，粗骨料卡在了套管與鋼筋籠之間。 623防止鋼筋籠上拱的技術(shù)措施； 623l使用前檢查套管的尺寸，套管提出孔后及時用水清理干凈； 6232仔細檢查加工好的鋼筋籠尺寸； 6233鋼筋籠定位卡應(yīng)做成圓弧形； 6234在鋼筋籠長度方向每2m左右增加一道加強箍筋，增加鋼筋籠的抗變形能力； 6235在鋼筋籠下端焊一個鋼筋網(wǎng)片（l6150），并在網(wǎng)片上固定兩塊厚約10cm的砼塊，由導管注入的砼積壓在砼塊上，用砼自重防止鋼筋籠的上坡（圖6225）； 6236用反復(fù)夾緊與放松的辦法讓套管搖動，用在相同方向轉(zhuǎn)動套管l

13、2次的辦法消除套管與鋼筋籠之間可能出現(xiàn)的摩阻力； 6237灌注砼之前，讓套管來回擺動并上下移動45cm，檢查鋼筋籠是否與套管卡在了一起； 6238套管內(nèi)徑與主筋外徑之間的間隙應(yīng)不小于砼中粗骨料（石子）最大粒徑的兩倍； 6239鋼筋籠兩節(jié)對接時不得發(fā)生彎曲； 62310全面清理并充分緊固套管的鎖銷。 63砼灌注工藝 一般均采用導管法灌注砼（圖63），施工時應(yīng)注意以下幾點：63l導管由孔頂向下插入時，必須用滑閥（或密封球）將下口封住，否則孔內(nèi)的泥渣有可能進入樁身砼中，影響砼質(zhì)量； 632 隨著砼的灌入，慢慢提升導管，但應(yīng)保證導管下端埋入砼內(nèi)的深度不小于2m； 633如導管意外地被拔出了砼頂面，不得

14、馬上再插入砼中，而應(yīng)將導管全部拔出孔外，再重復(fù)上述631、632工序； 634邊澆注砼邊利用引拔機提升套管，但應(yīng)保證套管埋入砼內(nèi)的深度為1-2m，砼澆筑到標高后將套管全部撥出； 635實際澆筑高度應(yīng)比設(shè)計標高高出0510m，這部分砼中滲進了被頂上來的泥渣，基坑開挖后再予以鑿除。7關(guān)于套管灌注樁的單樁承載力問題 貝諾特施工法在我國還是一項新技術(shù)，有些用戶對其單樁承載力問題還不太清楚。事實上，采用貝諾特技術(shù)成孔的灌注樁比過去常用的泥漿護壁技術(shù)成孔的灌注樁的單樁承載力要高。這一現(xiàn)象可以從下述三個方面來認識： 7l由于貝諾特鉆機施工時所采用的是沿孔深通長的特制的套管成孔，不使用泥漿護壁，所以成孔后避開

15、了泥漿護壁成樁工藝所固有的那種在樁身砼與主體之間必然會形成一層殘存泥漿隔離膜（俗稱“泥皮”）的弊病，因而樁身砼與土體之間的粘結(jié)會更加牢固。 72由于在挖掘過程中套管幾乎不會對孔壁土體的原有結(jié)構(gòu)產(chǎn)生任何不良影響，因而樁周圍土體更能充分發(fā)揮其最大側(cè)摩阻力值； 73貝諾特施工法清孔徹底，孔底殘渣少。根據(jù)實測結(jié)果來看，孔底鉆渣可清至24cm，有利于提高樁端承載力，這是泥漿護壁施工法所難以達到的。 貝諾特施工技術(shù)在我國的應(yīng)用時間不長，處理過的工程有限，缺乏足夠的對比數(shù)據(jù)，這方面的工作今后還有待加強，要盡快積累必要的技術(shù)資料，以便建議比較妥切的貝諾特樁單樁承載力的計算公式。民用建設(shè)項目，還廣泛應(yīng)用于公路、

16、鐵路及碼頭工程的建設(shè)，日本所做的大量的統(tǒng)計資料表明，在同等地質(zhì)條件下，同樁徑、同深度的灌注樁采用貝諾特技術(shù)成樁時的承載力比采用反循環(huán)泥漿護壁技術(shù)所成樁的承載力要高出許多。8質(zhì)量驗收標準 目前全套管鉆孔灌注樁施工技術(shù)尚沒被列入我國現(xiàn)行施工規(guī)范，施工驗收時，暫時可參考工業(yè)與民用建筑灌注樁基礎(chǔ)設(shè)計與施工規(guī)范（jgg480）的有關(guān)條文。對于其它類型的構(gòu)筑物如水工建筑、橋梁建筑等，可參考相應(yīng)行業(yè)的灌注樁施工驗收規(guī)范。實測資料表明（見本工法第十部分），采用貝諾特施工時所達到的質(zhì)量等級一般均遠遠高于現(xiàn)行規(guī)范要求值，這一點是其它鉆孔灌注樁施工法所無法比擬的。 建議國家建委早日將全套管施工技術(shù)列入驗收規(guī)范，同時

17、建議有關(guān)部門盡快制定出相應(yīng)的綜合預(yù)算定額及取費標準，以利于這項技術(shù)在我國的推廣應(yīng)用。9安全生產(chǎn)措施 9l施工前應(yīng)充分了解現(xiàn)場工程水文土質(zhì)條件，并查明有沒有地下電纜或煤氣管道等地下障礙物； 92配備專職安全員，建立健全生產(chǎn)管理組織和管理制度，加強安全教育，貫徹“安全第一，預(yù)防為主”的方針； 93崗位分工明確，不準混崗作業(yè)，特殊工種須持證上崗； 94如因特殊情況，操作人員必須下到孔底時，當孔深大于15mm時，必須檢查孔內(nèi)有無有害氣體及供氧量能否滿足人體需要； 95卷揚機以及與抓錘抓斗（或十字沖錘）連接的鋼絲繩應(yīng)經(jīng)常檢查，遇到磨損斷股現(xiàn)象應(yīng)及時更換； 96吊裝鋼筋籠要合理選擇捆綁點，并應(yīng)拉好尾繩，保

18、持平穩(wěn)起吊，準確入孔，嚴防傷人； 97吊起套管和對位時，嚴禁把手指伸進銷孔內(nèi)； 98對于上部有空孔的灌注樁（如對于有地下室的工程）?；炷凉嘧⑼戤吋皶r用土回填空孔部分，或在孔頂設(shè)醒目的護欄，以防人員掉入孔內(nèi)。這種情況在夜間施工時尤應(yīng)引起重視。10工程實例 101 北京阜城門立交橋工程 本工程位于北京市西三環(huán)與阜城路交口處，是改善北京市交通環(huán)境的重點工程之一。其中鉆孔灌注樁基礎(chǔ)直徑為1200及1800，根據(jù)上部荷載及地基土性質(zhì)的不同，樁身不等，變化幅度為25m43m，開工初始階段曾采用人工挖孔樁及沖孔灌注樁，施工速度極慢。沖孔灌注樁每施工一棵大約需810天的時間，而且泥漿遍地，嚴重污染了環(huán)境，阻礙了交通。土木公司于1994年3月份進入該工程，開始采用mt200全套管鉆機施工灌注樁基礎(chǔ)，施工速度比原有其它方法提高了810倍，而且沒有泥漿，無噪音，無振動，作業(yè)面非常干凈，成樁質(zhì)量好，受到了建設(shè)單位及附近居民的高度稱贊。 102伊拉克新辛迪亞壩工程 六局土木公司于1986年-1989年