長(zhǎng)螺旋鉆孔灌注樁施工技術(shù)簡(jiǎn)介

1、長(zhǎng)螺旋鉆孔灌注樁施工技術(shù)簡(jiǎn)介1 前言長(zhǎng)螺旋鉆孔泵送超流態(tài)砼后置鋼筋籠技術(shù)是由日本的 CIP 工法演變而來(lái)的，它與普通 鉆孔樁不同， 它采用專(zhuān)用長(zhǎng)螺旋鉆孔機(jī)鉆至預(yù)定深度， 通過(guò)鉆頭活門(mén)向孔內(nèi)連續(xù)泵注超流態(tài) 混凝土，至樁頂為止，然后插入鋼筋籠而形成的樁體，是一種新型的樁基礎(chǔ)施工手段。 超流 態(tài)混凝土灌注樁應(yīng)用廣泛，不受地下水位限制，所用混凝土摩擦系數(shù)低，流動(dòng)性強(qiáng)，骨料分 散性好，所用螺旋鉆機(jī)即可鉆孔又可壓灌混凝土， 操作簡(jiǎn)便， 混凝土灌注速度快， 成樁質(zhì)量 好，降低造價(jià)。是 2005 年建設(shè)部推廣的十大技術(shù)之一。2 工法特點(diǎn)2.1 超流態(tài)混凝土流動(dòng)性好，石子能在混凝土中懸浮而不下沉，不會(huì)產(chǎn)生離析，

2、放入鋼筋籠容易；2.2 樁尖無(wú)虛土，防止了斷樁、縮徑、塌孔等施工通病，施工質(zhì)量容易得到保證；2.3 穿硬土層能力強(qiáng)，單樁承載力高、施工效率高，操作簡(jiǎn)便；2.4 低噪音、不擾民、不需要泥漿護(hù)壁不排污、不降水、不擠土、施工現(xiàn)場(chǎng)文明；2.5 綜合效益高，工程成本與其他樁型相比比較低廉。3 適用范圍本工法適用于建（構(gòu)）筑物基礎(chǔ)樁和基坑、深井支護(hù)的支護(hù)樁，適用于填土層、淤泥土層、沙土層及卵石層，亦適用于有地下水的各類(lèi)土層情況，可在軟土層、流沙層等不良地質(zhì)條件下成樁。樁徑一般采用400mm1200mm。4 工藝原理超流態(tài)混凝土灌注樁是利用長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)鉆孔至設(shè)計(jì)標(biāo)高，停鉆后在提鉆的同 時(shí)通過(guò)設(shè)在內(nèi)管鉆頭上的混

3、凝土孔，壓灌超流態(tài)混凝土，壓灌至設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高 后，移開(kāi)鉆桿將鋼筋籠壓入樁體。在壓灌混凝土到樁頂時(shí)，灌入的混凝土要超出 樁頂50cm，以保證樁頂混凝土強(qiáng)度。5 施工工藝5.1 工藝流程平整場(chǎng)地t樁位放樣t組裝設(shè)備t安放鋼護(hù)筒t鉆孔機(jī)就位t鉆至設(shè)計(jì)深度停止鉆進(jìn) t邊 提升鉆桿邊用混凝土泵經(jīng)由內(nèi)腔向孔內(nèi)泵注超流態(tài)混凝土 T提出鉆桿放入鋼筋籠 t成樁t 樁頭處理T樁頂保護(hù)措施。5.2 施工方法5.2.1 準(zhǔn)備工作5.2.1.1 巖土工程勘察報(bào)告；5.2.1.2 樁基工程施工圖紙及圖紙會(huì)審記錄；5.2.1.3 建筑場(chǎng)地和鄰近區(qū)域內(nèi)地下管線(xiàn)、 地下構(gòu)筑物、 相鄰危房等必須調(diào)查清楚， 以便采取 相應(yīng)的加固和

4、保護(hù)措施，進(jìn)而保證樁基順利施工；5.2.1.4 超流態(tài)混凝土灌注樁施工采用螺旋鉆孔機(jī)， 根據(jù)不同的樁型選擇相應(yīng)的鉆機(jī)型號(hào)及鉆 進(jìn)參數(shù)；5.2.1.5 樁基工程中所用的原材料必須進(jìn)行復(fù)驗(yàn)， 只有經(jīng)過(guò)復(fù)驗(yàn)且復(fù)驗(yàn)合格的原材料才允許使用。5.2.2 場(chǎng)地抄平、放線(xiàn)，組裝設(shè)備。5.2.3 安放鋼護(hù)筒，鉆機(jī)就位鉆機(jī)就位對(duì)準(zhǔn)樁位點(diǎn)后必須調(diào)平，確保成孔的垂直度，結(jié)合場(chǎng) 地實(shí)際情況鋪設(shè)枕木或鋼板，使鉆機(jī)支撐穩(wěn)定。5.2.4 檢測(cè)樁口標(biāo)高、確定鉆孔深度。525制作鋼筋籠，攪拌混凝土鋼筋籠主筋與加勁箍筋必須焊接，用n級(jí)鋼做主筋時(shí)可不設(shè) 彎鉤，用I級(jí)鋼筋做主筋時(shí)樁頂應(yīng)設(shè)彎鉤，彎鉤長(zhǎng)度不小于鋼筋直徑的6.25倍，鋼筋籠

5、下端500mm處主筋宜向內(nèi)側(cè)彎曲 1530o；樁身混凝土必須留有試塊每個(gè)澆注臺(tái)班不得小于1組，每組 3 件。5.2.6 成孔灌注5.2.6.1 開(kāi)鉆時(shí)， 鉆頭對(duì)準(zhǔn)樁位點(diǎn)后， 啟動(dòng)鉆機(jī)下鉆，下鉆速度要平穩(wěn)， 嚴(yán)防鉆進(jìn)中鉆機(jī)傾斜 錯(cuò)位；5.2.6.2 鉆進(jìn)中， 當(dāng)發(fā)現(xiàn)不良地質(zhì)情況或地下障礙物， 應(yīng)立即停鉆， 并通知建設(shè)單位與設(shè)計(jì)單 位確定處理方法、修改工藝參數(shù)或重改樁位、樁長(zhǎng)等；5.2.6.3 鉆機(jī)鉆至設(shè)計(jì)孔底標(biāo)高后混凝土泵開(kāi)始?jí)鹤⒒炷?，然后邊壓注邊?鉆，始終保持泵入孔中混凝土量大于鉆桿上提體積量。5.2.7 安放鋼筋籠利用鉆機(jī)自備吊鉤、塔吊或吊車(chē)將鋼筋籠豎直吊起，垂直于孔口上方，然后 扶穩(wěn)旋

6、轉(zhuǎn)依靠自重和人工下入孔中，如下沉阻力大則用代自重的振動(dòng)器壓入，固 定在設(shè)計(jì)標(biāo)高。5.2.8 成樁后對(duì)混凝土強(qiáng)度等級(jí)進(jìn)行檢驗(yàn)5.3 操作要點(diǎn)5.3.1 引點(diǎn)就位鉆機(jī)就位前對(duì)樁位進(jìn)行復(fù)測(cè)，施工時(shí)鉆頭對(duì)準(zhǔn)樁位點(diǎn)，穩(wěn)固鉆機(jī)，通過(guò)水平 尺及垂球雙向控制螺旋鉆頭中心與鉆桿垂直度，確保鉆機(jī)在施工中平正，鉆桿下端距地面 1020cm,對(duì)準(zhǔn)樁位，壓入土中，使樁中心偏差不大于規(guī)范和設(shè)計(jì)要求的10mm;5.3.2 鉆機(jī)成孔施工過(guò)程中要求邊旋轉(zhuǎn)鉆桿邊清除孔邊渣土，以防止提升鉆桿時(shí)土塊掉入，鉆孔過(guò)程要用經(jīng)緯儀校正垂直度（< 1% ;5.3.3超流態(tài)混凝土拌制超流態(tài)混凝土的原材料必須經(jīng)過(guò) 2次復(fù)驗(yàn)合格后方可投入使用

7、,水 泥宜選用硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥，強(qiáng)度等級(jí)不得低于 32.5Mpa、最小水泥用量350Kg/立方米、水灰比宜為 0.50.6、外加劑的選用應(yīng)保證塌落度達(dá)到22cm25cm，拌制投料時(shí)其填加順序宜滯后于水和水泥、石子粒徑宜采用520cm ,施工要加大水泥用量，提高水泥和易性,使石子在混凝土中懸浮,以避免混凝土離析,減少鋼筋籠下沉?xí)r的粘阻力；5.3.4 提鉆壓混凝土泵送施工時(shí),要嚴(yán)格控制鉆桿提升速度,確保提鉆速度與混凝土澆注速 度相協(xié)調(diào)。 提鉆桿前,要求鉆桿內(nèi)的混凝土高度高出地面。同時(shí), 要計(jì)算每盤(pán)泵入混凝土方 量（每盤(pán) 0.44 立方米）,施工時(shí),通過(guò)混凝土泵送對(duì)鉆桿產(chǎn)生的上頂力,調(diào)整提

8、鉆速度, 保證鉆桿及葉片對(duì)混凝土有一定的擠壓作用。5.3.5 吊放鋼筋籠鋼筋籠一般較長(zhǎng),為防止起吊時(shí)籠體變形,籠體下部應(yīng)綁附鋼管（沿主筋通長(zhǎng)布置,間距為 1.5米）。下放鋼筋籠之前,要做到調(diào)直、對(duì)中；起吊時(shí),要合理布置吊 點(diǎn),吊起鋼筋籠頭部的同時(shí)人工抬起鋼筋籠底部, 吊直扶穩(wěn)過(guò)程中, 至少由 2名技術(shù)人員遠(yuǎn) 距離垂直雙方向控制指揮，嚴(yán)禁撞孔壁，確保鋼筋籠保護(hù)層為70100mm;鋼筋籠依靠自重沉入混凝土中應(yīng)連續(xù), 如遇下沉阻力過(guò)大, 要及時(shí)拔出鋼筋籠, 重新成孔插入, 鋼筋下沉 直至露出地面小于1m時(shí)，方可在端頭以帶配重的振動(dòng)器振動(dòng)壓入，并用水平儀監(jiān)控樁頂標(biāo)高;5.3.6 樁頂保護(hù)措施冬季施工時(shí)

9、,樁完成后,應(yīng)立即覆蓋保溫,防止混凝土裸露在負(fù)溫中散 失熱量,并在 7d 后,方可開(kāi)槽,并剔除樁頭超灌混凝土至設(shè)計(jì)標(biāo)高。6 主要材料水泥 石子 砂子 鋼筋 粉煤灰 水普通硅酸鹽水泥強(qiáng)度等級(jí)32.5Mpa石子粒徑5-20cm，含泥量w 3% 中砂，含泥量 3%配筋按設(shè)計(jì)要求，I級(jí)工業(yè)磨細(xì)粉煤灰 自來(lái)水7 機(jī)具設(shè)備7.1 長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)施工鉆機(jī)型號(hào)為 IZD800 ，鉆機(jī)功率為 90KW ，鉆桿直徑有400mm、600mm、800mm 三種規(guī)格，每臺(tái)鉆機(jī)需要1臺(tái) 30t 以上履帶吊配套使用。7.2混凝土攪拌設(shè)備和運(yùn)輸設(shè)備 根據(jù)單樁混凝土灌注量和單樁連續(xù)灌注的時(shí)間，確定混凝土攪拌設(shè)備和運(yùn)輸 設(shè)備的型號(hào)、

10、規(guī)格及數(shù)量。7.3混凝土輸送泵 混凝土輸送泵規(guī)格由泵送混凝土高度和泵送距離來(lái)確定，要注意保證泵送混 凝土?xí)r有足夠的壓力。7.4 鋼筋籠吊放機(jī)械利用 15t 履帶吊吊放和壓入鋼筋籠， 也可利用長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)配套履帶吊或搭式鉆機(jī)上的副 鉤吊放和壓入鋼筋籠。7.5 其他機(jī)具主要有鋼筋制作機(jī)具、鋼護(hù)筒、余土外運(yùn)機(jī)具等。8 勞力組織序號(hào) 工種 人數(shù)工作內(nèi)容指揮1指揮協(xié)調(diào)各工序操作，控制質(zhì)量操作員3按設(shè)計(jì)要求操作樁機(jī)，維修機(jī)械上料工6按配比上料、灌注，保證施工連續(xù)性發(fā)電工1負(fù)責(zé)電器設(shè)備的安裝使用和維修記錄員2兼質(zhì)量檢查員，負(fù)責(zé)施工記錄，操縱儀表安全員1安全檢查1234569 安全措施9.1 建立健全安全管理機(jī)

11、構(gòu)，設(shè)專(zhuān)職安全員。上崗人員堅(jiān)守崗位，各司其職。 夜間作業(yè)有充分的照明，高空作業(yè)要系安全帶；9.2 清除防礙施工的高空和地下障礙物， 平整打樁范圍內(nèi)的場(chǎng)地， 樁機(jī)行走的道路要壓實(shí)；9.3 對(duì)施工場(chǎng)地附近的建筑和地下管線(xiàn)要認(rèn)真查清，采取有效措施，以避免震壞原有建筑而發(fā)生傷亡事故；9.4 專(zhuān)人操作和保養(yǎng)施工機(jī)具，并定期檢查。10 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)10.1 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)10.1.1 鋼筋籠允許偏差直徑 ±10mm長(zhǎng)度 ±100mm 主筋間距 ±10mm箍筋間距 ±20mm10.1.2樁距允許偏差 < 5cm10.1.3有效樁長(zhǎng)允許偏差 < 10cm10.1.4樁

12、頂標(biāo)高允許偏差 <± 5cm10.1.5樁垂直度允許偏差 W樁長(zhǎng)的1/10010.1.6樁位偏移允許偏差 硏徑的1/210.2 檢測(cè)10.2.1 成樁質(zhì)量檢查10.2.1.1 超流態(tài)混凝土攪拌應(yīng)對(duì)原材料質(zhì)量、計(jì)量、混凝土配合比、外加劑、塌落度、混 凝土強(qiáng)度等進(jìn)行檢查；10.2.1.2鋼筋籠制作應(yīng)對(duì)鋼筋規(guī)格，焊條規(guī)格、品種，焊縫長(zhǎng)度，焊縫外觀質(zhì)量、主筋與 箍筋制作偏差等進(jìn)行檢查；10.2.1.3施工過(guò)程中要求對(duì)成孔中心位置、孔深、孔徑、垂直度、鋼筋籠安放實(shí)際位置進(jìn) 行檢查，并填寫(xiě)相應(yīng)質(zhì)量檢查記錄；10.2.1.4成樁后對(duì)混凝土強(qiáng)度等級(jí)進(jìn)行檢驗(yàn)；10.2.1.5樁頭開(kāi)挖時(shí)應(yīng)及時(shí)檢查

13、樁數(shù)、樁位及樁頭外觀質(zhì)量。10.2.2 單樁承載力檢測(cè)10.2.2.1 單樁靜載荷實(shí)驗(yàn)應(yīng)在工程樁施工前進(jìn)行，在同一施工條件下的試樁數(shù)量不小于總 樁數(shù)的 1 %，且不小于 3根；10.2.2.2 工程樁總數(shù)在 50 根以?xún)?nèi)時(shí)不應(yīng)少于 2根；10.2.2.3 為確保樁身質(zhì)量，宜選用低應(yīng)變檢測(cè)樁完整性，抽檢數(shù)量不少于總樁數(shù)的10% ，且不少于 5 根；10.224試樁樁頭應(yīng)在樁頂部分配制加密鋼筋網(wǎng)23層；10.2.2.5 試樁前應(yīng)進(jìn)行同條件強(qiáng)度等級(jí)試驗(yàn)，在樁身強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的100%時(shí)準(zhǔn)許試樁。從成樁到開(kāi)始試驗(yàn)的時(shí)間間隔為：砂類(lèi)土> 10天，粉土和粘性土 > 15天，淤泥質(zhì)土 >

14、25天。10.3 質(zhì)量控制措施10.3.1 工前進(jìn)行技術(shù)交底，明確質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)；10.3.2 隨時(shí)檢查施工記錄，對(duì)每根樁進(jìn)行質(zhì)量評(píng)定，如發(fā)現(xiàn)不合格的樁根據(jù)實(shí)際情況采取 補(bǔ)救措施；10.3.3 抽樣開(kāi)挖樁體周?chē)翆樱瑱z查樁的外觀質(zhì)量和整體性；10.3.4 所用的原材料和混凝土強(qiáng)度必須符合設(shè)計(jì)要求和施工規(guī)范的規(guī)定。11 效益分析11.1 超流態(tài)混凝土樁施工工藝，機(jī)械化程度高，施工進(jìn)度快，綜合經(jīng)濟(jì)效益好；1 1 .2與沖孔灌注樁相比， 雖然混凝土費(fèi)用略高， 但在同一地質(zhì)條件下， 每立方米混凝土承 載力可提高 0.55 倍，施工工期可縮短 20%以上；11.3 在地下水位以下施工時(shí)，可省去泥漿護(hù)壁，綜

15、合費(fèi)用可節(jié)省15%20%。后植入鋼筋籠灌入樁施工關(guān)鍵技術(shù)后植入鋼筋籠灌入樁施工技術(shù) 后植入鋼筋籠灌注樁成樁 法屬于建筑基礎(chǔ)工程領(lǐng)域的施工技術(shù)， 具體說(shuō)是一種長(zhǎng)螺旋鉆孔中心壓灌混凝土后植入鋼 筋籠灌注樁的成樁技術(shù)。 我公司對(duì)此項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行了長(zhǎng)期深入細(xì)致的調(diào)查、研究、試驗(yàn)、 考核 和應(yīng)用，經(jīng)不斷積累、不斷進(jìn)步、不斷創(chuàng)新使該技術(shù)達(dá)到了工程應(yīng)用的較高水平。1 概述在建筑、交通、礦山、碼頭等基礎(chǔ)工程中經(jīng)常采用樁基礎(chǔ)，基樁施工方法和 配套施工機(jī)具得到了廣泛開(kāi)發(fā)與應(yīng)用，由于城市建設(shè)對(duì)噪聲、振動(dòng)控制愈加重 視，柴油錘擊打預(yù)制樁和振動(dòng)沉管灌注樁受到限制。正反循環(huán)灌注樁施工工藝造 價(jià)低，須采用泥漿護(hù)壁方法，泥漿對(duì)環(huán)

16、境污染的問(wèn)題至今未能根本解決。長(zhǎng)螺旋 鉆孔灌注樁施工噪聲小、效率高，經(jīng)濟(jì)性好，多年來(lái)得到不斷推廣、應(yīng)用與發(fā) 展。在樁徑 e 400 e 600 e 800mm,樁長(zhǎng)約28m范圍內(nèi)其特點(diǎn)能得到充分發(fā)揮，施 工工藝也得到迅速發(fā)展。1.1 工程過(guò)程長(zhǎng)螺旋鉆孔中心泵壓混凝土后植入鋼筋籠灌注樁成樁工藝施工工藝過(guò)程：長(zhǎng) 螺旋鉆孔提鉆時(shí)通過(guò)鉆桿中心泵壓混凝土向樁體混凝土中植入鋼筋籠成 樁。我公司對(duì)長(zhǎng)螺旋鉆孔中心泵壓混凝土后植籠灌注樁成樁技術(shù)及專(zhuān)用設(shè)備的研 究與應(yīng)用已有近十年歷史。在長(zhǎng)螺旋鉆孔現(xiàn)澆混凝土樁的施工中常采用一種長(zhǎng)螺 旋鉆孔到預(yù)定深度,在提鉆同時(shí)用混凝土泵通過(guò)鉆桿中心將混凝土壓到已鉆成的 樁孔中形成

17、樁體的方法,該方法具有樁體材料自行護(hù)壁的功能,無(wú)須附加任何其 它護(hù)壁措施,根本免除了泥漿污染、泥漿處理、泥漿外運(yùn)的工作,對(duì)環(huán)境影響 ?。辉谛纬傻乃鼗炷翗扼w中植入鋼筋籠能提高樁的承重、抗拔能力；施工程序 簡(jiǎn)化,提高效率,降低造價(jià)。1.2 施工設(shè)備與配套機(jī)具后植籠灌注樁成樁施工設(shè)備與配套機(jī)具主要有樁架、長(zhǎng)螺旋鉆孔動(dòng)力裝置、 鉆桿、鉆頭、滑動(dòng)護(hù)筒、固定護(hù)筒；混凝土拖式泵、混凝土輸送鋼管和軟管；起重機(jī)、振動(dòng)電機(jī)或振動(dòng)錘以及現(xiàn)場(chǎng)制作鋼筋籠設(shè)備等。1.3 植入鋼筋籠方法的探求 解決該項(xiàng)技術(shù)的首要難題是保證在素混凝土樁體中植入鋼筋籠的 “到位率 ”，即 滿(mǎn)足將灌注樁的鋼筋籠 100植入到設(shè)計(jì)深度要求，這一

18、難題直到本世紀(jì)初才基本得到解決。國(guó)外后植入鋼筋籠灌注樁施工通常采用靜壓的方法。 必要時(shí)利用液壓振動(dòng)錘與鋼筋籠頂 部固定連接振入。 國(guó)內(nèi)早期植籠也有采用靜壓的方法， 曾試驗(yàn)過(guò)將振動(dòng)電機(jī)與鋼筋籠頂部固 定連接的振動(dòng)植籠方法。 鋼筋籠在樁孔混凝土內(nèi)振動(dòng)植入的過(guò)程中整體產(chǎn)生振動(dòng)， 易使混凝 土粗骨料振動(dòng)下沉，振動(dòng)電機(jī)產(chǎn)生圓周方向振動(dòng)，不但有豎直方向振動(dòng)還有水平方向振動(dòng)， 更易使混凝土的振搗離析，損失坍落度。在沉籠過(guò)程中恰恰不希望混凝土坍落度過(guò)早損失，另外振動(dòng)電機(jī)壓 在鋼筋籠頂部使鋼筋籠受壓，易使其失穩(wěn)產(chǎn)生彎曲，這些均對(duì)沉籠產(chǎn)生非常不利 的影響，使沉籠施工達(dá)不到預(yù)想的效果。還有一種常用的方法是用一個(gè)上部

19、封口 的鋼筒套在鋼筋籠頂端，鋼筒上部與振動(dòng)電機(jī)固定連接，因鋼筒內(nèi)側(cè)與鋼筋籠有 很大間隙，其水平方向的振動(dòng)作用消減，對(duì)鋼筋籠影響小。其垂直方向的振動(dòng)不 斷沖擊鋼筋籠的頂端，鋼筋籠不產(chǎn)生豎向往復(fù)強(qiáng)迫振動(dòng)，對(duì)混凝土影響小，使沉 籠效果有些改善，但因振動(dòng)電機(jī)能量小，鋼筋籠 “到位率 ”亦往往達(dá)不到設(shè)計(jì)要 求。 2000 年以后國(guó)內(nèi)在施工方法上有些進(jìn)展，比如用振動(dòng)電機(jī)與鋼筋籠導(dǎo)入鋼管上端松動(dòng)連接方式， 植籠效果較好， 但其使用范圍較窄， 只適用于小型樁。 采用普通振動(dòng)錘植籠作業(yè)， 在起吊鋼筋籠時(shí)會(huì)對(duì)鋼筋籠產(chǎn)生附加彎矩，易使鋼筋籠產(chǎn)生塑性變形； CFG 樁復(fù)合地基等 工程常采用長(zhǎng)螺旋鉆孔機(jī)成孔， 鉆桿下部

20、采用混凝土出料活門(mén)式鉆頭。 為方便關(guān)閉活門(mén)的操 作常采用固定護(hù)筒， 由于固定護(hù)筒無(wú)排土功能， 因此鉆出的鉆渣堆滿(mǎn)場(chǎng)地， 掩埋了樁位標(biāo)記 增加了就位樁孔的難度。2 后植入鋼筋籠灌注樁成樁法施工技術(shù)的發(fā)展與創(chuàng)新我們經(jīng)長(zhǎng)期試驗(yàn)和施工經(jīng)驗(yàn)的積累和不斷探索，該項(xiàng)研究有了明顯進(jìn)步， 對(duì)植入鋼筋籠的作用原理逐漸理解，由振動(dòng)植籠到 振動(dòng)沖擊植籠 的應(yīng)用有一個(gè)認(rèn) 識(shí)與實(shí)踐的過(guò)程。我們認(rèn)識(shí)到混凝土的和易性是鋼筋籠植入到位的充分條件；植 籠設(shè)備的構(gòu)造形式、功能特性以及合理的技術(shù)參數(shù)是鋼筋籠植入到位的必要條 件，應(yīng)符合鋼筋籠植入的內(nèi)在機(jī)理。除此之外，滿(mǎn)足鋼筋籠植入徑向誤差即滿(mǎn)足 混凝土保護(hù)層厚度的要求以及研究混凝土未

21、凝固之前在樁孔內(nèi)植入鋼筋籠的內(nèi)在規(guī)律， 不但 使振動(dòng)植籠參數(shù)有利沉入效率的提高， 并且避免對(duì)樁體混凝土品質(zhì)產(chǎn)生不良影響， 保證樁身 質(zhì)量是實(shí)際工程應(yīng)用的重要保證。2.1 研究思路我們的研究思路是：對(duì)成樁施工過(guò)程作用機(jī)理進(jìn)行探索研究；由以上研 究指導(dǎo)鉆孔機(jī)械、專(zhuān)用植籠機(jī)具的開(kāi)發(fā)試制；按規(guī)律優(yōu)化工藝、提高效率，確 保工程質(zhì)量。從這一角度觀測(cè)、試驗(yàn)、記錄、檢測(cè)、研究土層、混凝土對(duì)作業(yè)機(jī)械的反應(yīng)， 研究方法和路線(xiàn)更加合理， 不但能得到感性認(rèn)識(shí)還能獲得第一手量化信息， 對(duì)優(yōu)化工藝、 保 證產(chǎn)品質(zhì)量、 提高生產(chǎn)效率有積極推動(dòng)作用。 基礎(chǔ)施工機(jī)械、 樁工機(jī)械工作裝置的作用對(duì)象是巖土，必須研究對(duì)土層的作用機(jī)理

22、振動(dòng)植籠設(shè)備的作用對(duì)象是鋼筋籠和樁孔內(nèi)的混凝土， 應(yīng)該研究樁孔內(nèi)混凝土對(duì)植籠過(guò)程的影響。 其中長(zhǎng)螺旋鉆孔機(jī)具和振動(dòng)植籠設(shè)備作用機(jī)理的 研究并由此對(duì)其結(jié)構(gòu)性能參數(shù)的改進(jìn)是技術(shù)方案優(yōu)化的重要因素。2.2 施工設(shè)備的開(kāi)發(fā)與改造2.2.1 機(jī)型選擇ZKL 型長(zhǎng)螺旋鉆孔機(jī)動(dòng)力裝置第三代長(zhǎng)螺旋鉆孔機(jī)，采用三環(huán)傳動(dòng)技 術(shù)，其性能價(jià)格 比適合市場(chǎng)的需求， 在國(guó)內(nèi)得到廣泛推廣和應(yīng)用， 替代了大量國(guó)外同類(lèi)產(chǎn)品的進(jìn)口， 此設(shè)備 適應(yīng)多種工藝的施工， 可靠耐用。 用于中心壓灌混凝土施工工藝主參數(shù)應(yīng)該有特殊要求， 鉆 機(jī)動(dòng)力裝置參數(shù)如下：功率： 90kW 110kW110kW 轉(zhuǎn)速： 31.5 min-1 21.8 m

23、in-1 21.8 min-1 扭矩 ： 26knm 33kNm 42kNm 試驗(yàn)參數(shù)：54min-1 、 46min-1/23 min-1 、37 min-1 、 42min-1/21 min-1 、 31.5min-1 、21.8min-1 較低的轉(zhuǎn)速和較大的扭矩可使鉆桿葉片上存留較多的鉆渣，當(dāng)鉆頭以上一段鉆桿 充滿(mǎn)鉆渣時(shí)是最理想的狀態(tài)。 鉆孔動(dòng)力技術(shù)參數(shù)優(yōu)化原則： 動(dòng)力輸出參數(shù)能滿(mǎn)足鉆機(jī)負(fù)載 正常運(yùn)轉(zhuǎn)； 提高鉆機(jī)工作效率； 保證壓灌混凝土的樁孔內(nèi)被動(dòng)壓力的形成， 不使混凝土 在壓灌時(shí)沿鉆葉爬升， 避免混凝土的浪費(fèi)及樁身混凝土夾泥。 實(shí)踐證明該鉆機(jī)主參數(shù)可滿(mǎn)足 施工要求。2.2.2 鉆孔配

24、套機(jī)具的改造與應(yīng)用1）除了對(duì)鉆孔機(jī)動(dòng)力裝置的研究以外還對(duì)鉆孔設(shè)備結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，包括：壓砼用回轉(zhuǎn) 接頭、壓砼彎頭角度、放氣閥和傳動(dòng)方式的改進(jìn)。2）鉆桿連接方式和鉆頭單向活門(mén)以及護(hù)筒、出土器的改進(jìn)等，比如將下部固定護(hù)圈改 為豎向滑動(dòng)式出土器， 既滿(mǎn)足施工作業(yè)對(duì)鉆頭活門(mén)操作的要求， 又使孔口鉆渣及時(shí)得到清理， 節(jié)省大量勞動(dòng)力，提高工作效率，做到文明施工。3）樁架行走機(jī)構(gòu)、起升卷?yè)P(yáng)機(jī)構(gòu)及立柱受力分析等方面的研究和改進(jìn)。4）設(shè)備加工制造工藝的改進(jìn)。2.2.3 專(zhuān)用鋼筋籠植入設(shè)備2.2.3.1 專(zhuān)用植籠設(shè)備振動(dòng)錘的技術(shù)參數(shù)電機(jī)型號(hào) Y-160L Y-180L 電機(jī)功率 11kW 15 kW 靜偏心力矩 1

25、20Nm 120Nm偏心軸轉(zhuǎn)速 750min-1 900min-1 激振力 74kN 106 kN 空載振幅 12mm 隔振裝置剛度229N/mm 彈簧最大壓縮長(zhǎng)度 315mm 隔振裝置最大提拔力 72kN 整機(jī)質(zhì)量 1100kg2.2.3.2 專(zhuān)用振動(dòng)植籠設(shè)備的特點(diǎn) 以往技術(shù)都是借用振動(dòng)電機(jī)或通用振動(dòng)錘，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)參數(shù)不完全適 用于植籠作業(yè)。專(zhuān)用振動(dòng)錘植籠設(shè)備與通用設(shè)備相比其新穎之處在于下述。1）米用中低頻率 500900mim。在此頻率下樁孔內(nèi)混凝土在短時(shí)間內(nèi)不易被振動(dòng)密實(shí)，有 利于鋼筋籠的沉入。2）專(zhuān)用振動(dòng)設(shè)備的減振器采用雙級(jí)減振，減振效果好、彈簧剛度小、受荷變形 大，適于不完全卸

26、荷振動(dòng)沉籠作業(yè)，容易控制沉籠的垂直度。普通振動(dòng)錘都采用 一級(jí)減振，振動(dòng)電機(jī)根本沒(méi)有減振裝置。3）減振裝置可繞振動(dòng)器重心位置轉(zhuǎn)動(dòng)，起吊鋼筋籠時(shí)能減小對(duì)鋼筋籠的附加彎矩，避 免變形。4）設(shè)計(jì)了專(zhuān)用拔籠器，能與沉籠鋼管互換，快速連接于專(zhuān)用振動(dòng)設(shè)備。5）專(zhuān)用植籠振動(dòng)錘具有振動(dòng)和振動(dòng)沖擊植入鋼筋籠兩種方式。采用振動(dòng)沖擊植入鋼筋 籠方式時(shí)剛性桿件與鋼筋籠都不產(chǎn)生豎向往復(fù)強(qiáng)迫振動(dòng)。2.3 后植入鋼筋籠的方法和原理2.3.1 后植籠規(guī)律 通過(guò)對(duì)近十年來(lái)國(guó)內(nèi)后植籠施工曾經(jīng)采用不同方法的觀察、記錄、分析和研究， 定性地得到如下規(guī)律。1）一般做法是在靜壓達(dá)不到要求時(shí)采用振動(dòng)方法。2）采用振動(dòng)錘夾籠垂直振動(dòng)植籠，在混

27、凝土粒徑較小、坍落度較大、振動(dòng)頻率較低、 振動(dòng)能量較大且鋼筋籠剛性較大的前提下植籠試驗(yàn)效果較好。3）采用振動(dòng)電機(jī)圓周振動(dòng)夾籠植籠效果最差。4）采用振動(dòng)電機(jī)圓周振動(dòng)沖擊籠頂方法效果稍有進(jìn)步。5）采用振動(dòng)電機(jī)圓周振動(dòng)沖擊鋼管作用籠底效果較好，適用于較小直徑的灌注樁施工。近 年來(lái)研究出振動(dòng)錘附加剛性導(dǎo)入桿件植入鋼筋籠的施工分為振動(dòng)植籠和振動(dòng)沖擊植籠兩種 方式，是較理想的施工方法。2.3.2 振動(dòng)植籠原理1）由振動(dòng)錘、剛性桿件組成一個(gè)單自由度的振動(dòng)系統(tǒng)。2）由鋼筋籠和其周?chē)幕炷两M成一個(gè)承受剛性桿件垂直作用力的系統(tǒng)，隨 著鋼筋籠的不斷下沉，承受剛性桿件振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率不斷變化、剛度不斷增 加，剛性

28、桿件與鋼筋籠下端逐漸產(chǎn)生沖擊。沖擊幅度在強(qiáng)迫沖擊頻率與系統(tǒng)自振 頻率為倍數(shù)關(guān)系時(shí)明顯增加，沖擊頻率低于振動(dòng)錘頻率且無(wú)規(guī)律變化，振動(dòng)沉樁 遇到硬土層也會(huì)產(chǎn)生這種現(xiàn)象。3）系統(tǒng)的振動(dòng)加速度是影響鋼筋籠下沉動(dòng)態(tài)側(cè)摩阻力的主要因素，系統(tǒng)的動(dòng) 量是影響鋼筋籠動(dòng)態(tài)端阻力的主要因素。4）鋼筋籠的靜態(tài)側(cè)摩阻力與樁孔內(nèi)混凝土的骨料粒徑、和易性特別是坍落度的大小有關(guān)。5）孔內(nèi)混凝土坍落度的變化和土層、振動(dòng)參數(shù)、擱置時(shí)間有關(guān)。隨著鋼筋籠的下沉， 側(cè)摩擦面積逐漸增大， 樁孔內(nèi)混凝土的坍落度發(fā)生變化， 系統(tǒng)的自振頻率也發(fā)生變化 （一般 是由低向高增加） ，端阻力不斷增加， 端阻力與樁孔內(nèi)混凝土坍落度在振動(dòng)過(guò)程中的降低有

29、 關(guān)。當(dāng)端阻力上升較大、 系統(tǒng)自振頻率（鋼筋籠混凝土系統(tǒng)的反彈頻率）與振動(dòng)錘的強(qiáng)迫頻 率成倍數(shù)關(guān)系時(shí)， 振動(dòng)剛性桿件發(fā)生明顯沖擊振動(dòng)， 跳動(dòng)非常不規(guī)律， 此時(shí)雖然沖擊能量增 大，有利于沉籠作業(yè)。 但是由于振動(dòng)幅度成倍增加混凝土容易離析， 特別是剛性桿件采用鋼 管時(shí)鋼管內(nèi)的混凝土更容易離析， 造成粗骨料下沉， 堆積在鋼管下端， 對(duì)植籠作業(yè)產(chǎn)生不利 影響， 稱(chēng)之為套筒摩擦泵壓現(xiàn)象。 套筒摩擦泵壓現(xiàn)象是指在樁孔直徑較小、 土層吸水性較強(qiáng) 的條件下， 振動(dòng)鋼管內(nèi)混凝土的粗骨料在重量和管內(nèi)壁的摩阻力作用下逐漸下沉， 混凝土中 的水泥漿因鋼管上下位移產(chǎn)生泵壓效應(yīng)， 水泥漿上浮， 有時(shí)甚至超過(guò)樁孔上口的高度

30、。 當(dāng)鋼 筋籠與孔內(nèi)混凝土系統(tǒng)的自振頻率與強(qiáng)迫振動(dòng)頻率為倍數(shù)關(guān)系時(shí)鋼管振幅增加， 更加劇了套 筒摩擦泵壓效應(yīng)， 這一效應(yīng)對(duì)于沉籠作業(yè)十分不利， 骨料易在鋼管下口堆積， 增加鋼筋籠沉 入的阻力，水泥漿上浮，混凝土離析，影響混凝土強(qiáng)度，有時(shí)會(huì)造成樁身頂部出現(xiàn)缺陷。2. 3.3 振動(dòng)沖擊植籠原理1）由振動(dòng)錘及沖擊體組成一個(gè)單自由度的振動(dòng)系統(tǒng)。2）由剛性桿件、鋼筋籠和其周?chē)幕炷两M成一個(gè)承受振動(dòng)錘不斷沖擊的系 統(tǒng)，剛性桿件與鋼筋籠下端不脫離。隨著鋼筋籠的不斷下沉，承受剛性桿件沖擊 系統(tǒng)的固有頻率不斷變化，剛度不斷增加，沖擊幅度在強(qiáng)迫沖擊頻率與系統(tǒng)自振 頻率為倍數(shù)關(guān)系時(shí)明顯增加。3）系統(tǒng)的振動(dòng)沖擊加速

31、度是影響鋼筋籠下沉動(dòng)態(tài)側(cè)摩阻力的主要因素，系統(tǒng)的動(dòng)量是影響鋼筋籠動(dòng)態(tài)端阻力的主要因素。4）鋼筋籠的靜態(tài)側(cè)摩阻力與樁孔內(nèi)混凝土的粗骨料粒徑、和易性特別是坍落度的大小有關(guān)。5）孔內(nèi)坍落度的變化和土層、振動(dòng)參數(shù)、擱置時(shí)間有關(guān)，隨著鋼筋籠的下沉 側(cè)摩擦面積逐漸增大，樁孔內(nèi)混凝土的坍落度密實(shí)度也發(fā)生變化，系統(tǒng)的自振頻 率也發(fā)生變化（一般是由低向高增加），端阻力也不斷增加，端阻力與樁孔內(nèi)坍 落度在振動(dòng)過(guò)程中的降低及粗骨料的下沉有關(guān)。由于本系統(tǒng)鋼筋籠不產(chǎn)生豎直方 向往復(fù)強(qiáng)迫振動(dòng)，剛性桿件（鋼管）也不產(chǎn)生豎直方向往復(fù)強(qiáng)烈振動(dòng)，樁孔內(nèi)特 別是鋼管內(nèi)混凝土不產(chǎn)生摩擦泵壓效應(yīng)，混凝土坍落度損失小，粗骨料不易下 沉，

32、有利于植籠作業(yè)。2.3.4 鋼筋籠振動(dòng)植入條件與以下參數(shù)有關(guān)：1） 振動(dòng)加速度 n在10個(gè)g以?xún)?nèi)對(duì)降低鋼筋籠側(cè)摩阻力起明顯作用，一般在35g之間。2）振動(dòng)沖擊動(dòng)量 I 的大小對(duì)動(dòng)態(tài)端阻力的減低起作用。3） 與鋼筋籠下端有效阻擋面積A 有關(guān)。4）與入泵坍落度的大小和在樁孔中的損失率有關(guān)，樁孔中混凝土坍落度的損 失率與振動(dòng)頻率和振動(dòng)時(shí)間有較大關(guān)系。5）與整個(gè)植籠設(shè)備的重力 Q大小有關(guān)，Q大有利于下沉，Q過(guò)大會(huì)影響振動(dòng)加 速度。2.3.5 振動(dòng)沖擊植籠條件與振動(dòng)植籠條件的區(qū)別1）振動(dòng)錘參數(shù)相同條件下其振動(dòng)沖擊加速度大于振動(dòng)加速度，可以通過(guò)增加 沖擊體質(zhì)量的辦法減小振動(dòng)加速度。2）振動(dòng)錘參數(shù)相同條件下振動(dòng)沖擊方式的動(dòng)量大于振動(dòng)方式，為了減弱對(duì)構(gòu)2 倍。件的沖擊振動(dòng)錘和振動(dòng)沖擊體的質(zhì)量至少大于剛性桿件的3）由于剛性桿件（鋼管）不產(chǎn)生豎直方向往