全套管法技術在鉆孔咬合樁圍護結構施工中的應用

1、全套管法技術在鉆孔咬合樁圍護結構施工中的應用 劉雪教 （深圳中鐵二局工程有限公司 深圳 518034）摘要 深圳地鐵在國內首次采用鉆孔咬合樁圍護結構，根據鉆孔咬合樁圍護結構的特性和對各種鉆孔樁施工方法的比較，引進了鉆孔咬合樁全套管施工法，現已在深圳地鐵工程中得到了廣泛運用，并取得了成功經驗。關鍵詞： 全套管法 套管鉆機 咬合樁1 采用鉆孔咬合樁全套管法施工的原由1.1 工程概況金田站至益田站區(qū)間的明挖基坑采用鉆孔咬合樁支護。鉆孔樁的樁徑為1.0m，間距為0.8m，咬合部分厚為100mm。鉆孔咬合樁采用鋼筋砼樁和素樁砼樁間隔布置，素砼樁深入基坑底3m，鋼筋砼樁深入基坑底7m。1.2 工程地質區(qū)間

2、范圍內各層地質如下：a. 第四系全新統(tǒng)人工堆積層（Q4ml）粘土：堅硬硬塑，夾有砂礫、碎石、塊石，厚06.6m。粉質粘土(Q4ml):可塑堅硬，夾有砂礫、碎石、塊石，厚010.5m。b. 第四系全新統(tǒng)沖積層（Q4al）粉質粘土：堅硬流塑，厚0.03.9m。淤泥質粉質粘土：流塑。中砂：松散，飽和為地震可液化層，厚0.02.6m。礫砂：稍密中密，飽和，厚07.4m。c. 第四系中更新統(tǒng)殘積層（Q2el）礫質粘性土：堅硬可塑，厚0.012.8m。d. 燕山期花崗巖（53）全風化：巖芯呈土夾砂狀，厚09.8m。強風化：巖芯呈砂礫狀、砂土狀。厚6.0m。d. 不良地質現象軟土：素填土下分布著厚約3.8m

3、的淤泥質粉質粘土，工程性質差。1.3 水文地質特征勘探期間地下水埋深3.16.3m,為第四系孔隙潛水,主要補給來源為大氣降水,地下水水溫26.027.4,水位變幅0.51.5m。經取樣化驗,地下水對砼結構具弱硫酸鹽性腐蝕,弱分解性腐蝕性,對鋼結構具弱腐蝕性。1.4 施工方法比較及選擇區(qū)間圍護鉆孔樁的數量較大（共約1148根），如采用常用的正、反轉循環(huán)鉆孔法及沖擊鉆孔法，都不能滿足鉆孔咬合樁的技術要求, 樁身質量和樁的咬合質量難以保證,且環(huán)境污染大。經過認真比較鉆孔方法，區(qū)間的圍護樁決定采用全套管施工法。全套管施工方法同其他鉆孔方法比較而言，具有以下優(yōu)點：噪聲低，振動??；用套管護壁，孔壁不會坍落

4、，可靠近既有建筑物施工；易于控制樁斷面尺寸形狀；可挖掘小于套管內徑13的石塊；因使用套管護壁，挖掘土中的含水比例小，較容易處理孔底虛土，且對環(huán)境的污染??；鉆機有導向糾偏機構，樁的垂直度容易控制。全套管法也有一定的局限性，主要是：套管鉆機自重大，采用全套管施工需要有較大場地，工地邊界到邊樁中心的距離也要求較大，此外，對場地地面的承載力要求也高一些。但在本工程上由于場地較開闊，便于采用全套管法施工，故綜合以上特點，決定采用全套管法施工鉆孔咬合樁。2 全套管法施工原理 全套管施工法（貝諾特（Benoto）灌注樁施工法）利用搖動裝置的搖動，使鋼套管與土層間的摩阻力大大減少，在搖動套管的同時并壓入套管，

5、再利用沖抓斗挖掘取土，直至套管下到樁端持力層為止。成孔后在套管內放入鋼筋籠，再在鉆孔中心下導管，灌注混凝土成樁，最后拔出導管。3 全套管法施工程序3.1 場地準備為確保鉆機安裝及作業(yè)的穩(wěn)定，施工作業(yè)場地地面要求平整，對軟弱的地面硬化處理。3.2 開孔和鉆機就位開孔前測量人員對排樁孔位進行定位放樣，復核后并作出標記。開孔采用人工進行，以防施工過程中破壞地下管線。開孔后檢查孔位后，施工孔口護圈鋼筋混凝土。鉆機在樁孔上就位，安裝第一節(jié)套管，使其對準所設標記，并在套管兩個垂直方向架經緯儀，找好機械設備的水平度，控制套管的垂直度。3.3 套管壓入及鉆進在套管鉆機就位后，開始進行套管埋設和鉆進作業(yè)。施工過

6、程中，每節(jié)套管壓入的精度直接影響排樁的施工質量。每節(jié)套管放入夾管裝置，收縮夾管液壓缸，使夾管裝置將套管夾持住，利用鉆機和導向與糾偏機構將套管的垂直精度調整到容許的范圍內。并用垂球和經緯儀等，從兩個垂直方向復核套管的垂直度。每節(jié)套管連接好并檢查垂直度后，通過套管鉆機的兩個搖動臂上的擺動液壓缸來回頂縮，夾管裝置和套管即在一定的角度內以順時針和逆時針方向轉動，套管剪切土體，減少套管與土體間的摩阻力，套管逐漸壓入土中，然后用錘式抓斗挖掘管中的土體。3.4 成孔依次連接、搖動和壓入套管，直至套管下到設計樁長為止。挖掘完成后立即測定挖掘深度、確認樁端持力層，并采用抓斗清除孔底虛土。3.5 鋼筋籠制安鋼筋籠

7、的制作同傳統(tǒng)的施工方法。對有鋼筋的孔樁在驗孔完后，將鋼筋籠采用吊機放入孔內，并將鋼筋籠固定到位。鋼筋籠的接長采用焊接，同一截面接頭數量要符合規(guī)范要求。素砼樁在驗孔后，立即進入灌注砼施工。3.6 灌注混凝土排樁內的砼采用下導管法灌注，對樁內有水的排樁，樁身砼采用水下灌注方法。水下砼灌注用導管要根據孔深進行配管，導管的吊放采用吊車吊裝，導管的接長加墊圈，防止灌注砼時出現漏氣漏水，影響樁身砼的質量。灌注混凝土時，邊灌注邊拔導管和套管并控制導管和套管的拔升速度，保持與混凝土的灌注速度相同，且控制好導管和套管埋深，套管的埋深應保持在混凝土面下1m。3.7 套管鉆機移位當砼澆注完后，拔出最后一節(jié)導管，鉆機

8、移到下一根樁位置。 全套管施工法的施工流程見圖1所示進行。圖1 套管鉆機成樁工藝流程圖4 全套管法鉆孔咬合樁施工順序采用全套全套管法施工鉆孔咬合樁，鉆孔樁的施工順序安排是鉆孔咬合樁的技術關鍵，它與樁身混凝土的終凝時間的關系非常密切，就是后施工樁的成孔工序必須在先施工的樁的樁身混凝土終凝前完成，否則鉆機的套管就不能切掉先施工樁的咬合部分的混凝土，鉆孔咬合樁施工就會失敗。根據我公司試驗室可以配制成功終凝時間達72小時的超緩凝混凝土的技術，本工程鉆孔咬合樁的施工順序選用了如圖2所示的施工順序。圖2 全套管法施工順序圖5 全套管法施工咬合樁施工措施和難點a.從圖2 中可知，在鉆挖4號中間樁的孔時，需將

9、已灌好的相鄰樁與4號樁搭接部分的砼削掉，4號樁孔應在1號、2號等樁砼終凝前鉆挖，按照每12小時成一根樁的施工進度，故要求1號、2號樁芯砼的終凝時間應大于48小時。b.全套管鉆孔咬合樁施工法，最重要的是保證樁施工的連續(xù)不間斷性。在施工中若遇機械故障或其它原因停工時，樁施工會被中斷，被咬合的樁芯砼已具有一定強度，可能發(fā)生套管切割相鄰樁砼困難而不能預先壓入套管，則應先用沖抓斗超挖400500mm，然后用20kN的鑿巖錐，將相鄰樁咬合部分的砼先行擊碎，再壓套管，但這種做法應該避免。c.埋設第一、二節(jié)套管的豎直度，是決定樁孔垂直度的關鍵，其樁身垂直度應保證在1/300以上。在套管壓入過程中，用經緯儀或測錘不斷校核垂直度。當套管垂直度相差不大時，固定下夾具，利用上夾具來調整垂直度；當套管垂直度相差較大時，一般應撥出來重新埋設，有時也可將鉆機向前后左右移動一下使之對中。d.一般土質的場合，套管刃尖可先行壓進，也可與挖掘底面保持幾乎同等深度壓進。在不易坍塌的土質中，套管壓進困難時，采取某種程度的超挖措施。e.在飽和松砂中和地下水位以下厚細砂層中成孔，采用抓斗抓進和搖動套管同時進行的方法。f.在套管內挖掘土層時，碰到堅硬土巖和風化巖硬層時嚴禁用錘式抓斗沖擊硬層，應用十字鑿錘將硬層有效地破碎后，才能繼續(xù)挖掘。6