全套管鉆孔灌注樁綜合項目施工新工法

全套管鉆孔灌注樁施工工法編制單位：中國建筑第六工程局同意部門：中國建筑工程總企業(yè)工法編號：GF／206022-96關鍵執(zhí)筆人：劉根芳TOC\o"1-3"\h\z1概述 22特點 23應用范圍 24隸屬機械配置 35工藝步驟 36關鍵工序施工關鍵點 37相關套管灌注樁單樁承載力問題 68質量驗收標準 69安全生產方法 710工程實例 71概述利用液壓全套管鉆機施工灌注樁在國外習慣上名為貝諾特（Benote）樁，這種成樁工藝是現在國際上最為流行鉆孔灌注樁施工技術，也是現在世界上鉆孔灌注樁三大關鍵施工工法（貝諾特、反循環(huán)法、阿司特利法）中最為優(yōu)異一個。中建六局土木工程企業(yè)于八十年代中后期在承建國外大型橋梁工程中，曾采取這種技術成功地進行了大直徑鉆孔灌注樁施工，多年已將此設備引進中國，并在北京阜城門立交橋等工地投入實際應用，施工速度是同條件下其它施工方面8－10倍，成樁質量高于國家現行施工驗收規(guī)范標準，已經顯示出了貝諾特施工技術卓越科學性和優(yōu)異性，應用前景十分寬廣。伴隨中國高層、超高層建筑和大型橋梁等復雜構筑物大規(guī)模出現，對地基處理技術質量要求也將越來越高，能夠預料，貝諾特施工方法將成為中國以后大直徑鉆孔灌注樁施工技術發(fā)展方向。全套管鉆孔灌注樁在中國規(guī)?；茝V應用已是指日可待。2特點原始貝諾特鉆機于五十年代早期出現于法國，日本于五十年代中期引進了這項技術，并于六十年代初由日本三菱重工業(yè)企業(yè)開始進行技術改造。到八十年代才形成了現在通用MT系列貝諾特鉆機，其關鍵工作機構圖2．l所表示，該鉆機系列有MT—120型、MT—130型、MT—150型及MT—200型四種，型號不一樣僅表示其鉆孔最大直徑不一樣，（如MT—150最大鉆孔直徑是1500mm），至于施工方法及應用范圍幾乎完全一樣。本工法含有以下特點：2．l無噪音，無振動；2．2不使用泥漿，避免了泥漿加工和儲運，作業(yè)面潔凈；2．3挖掘時能夠很直觀地判別土壤及巖性特征，對于端承樁，便于現場確定樁長；2．4挖掘速度快，對于通常土質，可達14m/小時左右；2．5挖掘深度大，依據土質情況，最深可達70m左右；2．6成孔垂直度易于掌握，能夠得到3‰－5‰垂直度；2．7因為是全套管鉆機，所以孔壁不會產生坍落現象，成孔質量高2．8鋼筋周圍不會象泥漿護壁法施工那樣附粘一層泥漿，有利于提升砼對鋼筋握裹力；2．9因為不使用泥漿，避免了泥漿進入砼中可能性，成樁質量高；2．10成孔直徑標準，充盈系數很小，和其它成孔方法相比，可節(jié)省13％砼；2．11清孔根本，速度快，孔底鉆亟可清至2．5cm左右；2．12MT系列鉆機是自行式，便于現場移動。3應用范圍3．l可適適用于幾乎全部土質，在風化巖層、卵石層及砂土層及卵石層及砂土層中只需采取對應鉆挖技術，亦能順利成孔；3．2因為采取了通長套管，在靠近已經有建筑物時也能施工，尤其適合于城區(qū)內作業(yè)。3．3只要配置對應規(guī)格套管，能夠鉆挖以下直徑樁孔：φl000mm；φll00mm；φl200mm；φl300mm；φ500mm；φl800mm；φmm。多種型號所能成孔直徑分別為：MT—120鉆機：可成孔φl000mm；φl200mm；MT—130鉆機：可成孔φl000mm；φl200mm；φl300mm；MT—150鉆機：可成孔φT1000Inm；φrpl200Inm；φl500Inm；MT—200鉆機；可成孔φl000mm；φl200mm；φl300mm；φ1500mm；φmm。3．4能夠做斜樁；3．5采取搭接樁法可施工“樁列式”連續(xù)擋土墻。4隸屬機械配置除貝諾特鉆機外，施工時尚需配置下列機械：4．l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；4．2標準節(jié)套管：上、下端全部有固定銷孔，便于加長和拆卸；4．3引拔機：為加緊施工速度，當鉆挖到設計深度時，可將鉆機移到下一樁位，利用引拔機液壓裝置，伴隨砼灌注，將套管逐節(jié)提出孔外；4．4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；4．5裝載機：將落錘抓斗卸于孔外泥土裝入翻斗車內運出場外；4．6翻斗車：運土；4．7砼攪拌和輸送設備；4．8砼澆注導管；4．9真空泵：清孔用；4．10鋼筋成型加工機械。5工藝步驟全套管鉆孔灌注樁施工程序圖5．l。準備工作鉆機就位立第一節(jié)套管挖掘、推進、連接套管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套管法施工最關鍵是挖掘推進、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。6．l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、夾持機構回轉力及夾持機構壓力復合作用下，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)套管垂直度對整個樁孔垂直度起著決定性作用，只要頭一節(jié)套管成垂直狀態(tài)，以后挖掘方法及套管連接方法又合適，后續(xù)套管自然成垂直狀態(tài)。利用落錘抓斗將套管內土體抓出孔外，卸在地面上，用裝載機裝入翻斗車運出場外，伴隨套管下沉，不停連接套管，直至鉆到孔底標高。6．1．l對于不一樣土層，采取不一樣挖掘方法：6．1．1．l對于軟弱土層（N5），應使套管超前下沉，可超出孔內開挖面l－1．5m。使落錘抓斗僅在套管內挖土，這么便于控制孔壁質量及開挖方向（圖6．1．1．l）。6．1．1．2對于通常土層（N＝6－30），開挖時應使套管超前下沉3Ocm左右，這是最標準開挖方法（圖6．1．1．2）。6．1．1．3對于硬砂土層及大卵石層，應使落錘抓斗超前下挖20－30cm，因為在這種土層中套管下沉是很困難，尤其是對于地下水位以下硬砂層，如不采取超前開挖方法，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很困難（圖6．1．1．3）。6．l．l．4對于特堅硬土層（N＞30）及風化巖層，應利用“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。此時也應采取超前下挖方法，而且超挖深度較大，但不應超出十字錘本身高度，不然會影響孔壁質量（圖6．1．1．4）。6．1．2挖掘時應注意以下事項：6．1．2．l通常情況下，挖掘中途不許可間斷，必需連續(xù)挖掘。但假如因為某一不可避免原因必需中止挖掘時，也應繼續(xù)搖動套管，預防套管外側土壤因重塑固結效應而將套管構緊，給后續(xù)施工帶來困難。對于通常土壤，搖動壓力應控制在30－50kg／cm2之間；6．1．2．2如地下水位以下有超出5m厚細砂層，應慎重考慮能否采取貝諾特施工法，最少不能用MT—150型以下鉆機。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，即使采取超前開挖法將套管壓入土中，但在提升套管時也是很困難。有資料表明，國外在這種情況下曾出現過套管拔不出來嚴重事故；6．1．2．3如地下有承壓水存在，那么在承壓水段挖掘時不應超挖，尤其是承壓水又處于砂層中更應尤其注意，不然會形成孔底涌砂現象。6．2鋼筋籠吊放工藝6．2．l操作關鍵點6．2．1．l凡長度大于8m鋼筋籠，應分節(jié)制作安裝；6．2．1．2為預防暴筋，同時也為了確保鋼筋籠中心和孔中心重合，應在主筋外側焊定位塊。定位塊不宜多，每節(jié)籠子上下有兩道即可；6．2．1．3檢驗并統(tǒng)計鋼筋籠安裝高度和對應套管長度，這一數據可用于判定鋼筋籠是否和套管一起被提上來。6．2．2引發(fā)鋼筋籠上拱原因：套管灌注樁施工中，鋼筋籠輕易出現最嚴重問題是鋼筋籠在澆注砼、提升套管時產生“上拱”現象，這類事故一旦出現，處理過程是相當困難，有時甚至會造成整個樁報廢。引發(fā)鋼筋籠上拱原因關鍵有以下幾項：6．2．2．l成孔垂直度較低，鋼筋籠和套管之間阻力太大；6．2．2．2鋼筋籠制作不順直，或分節(jié)制作安裝在連接外出現了彎曲；6．2.2．3鋼筋籠定位卡安裝不正確（如呈尖棱狀），插入了套管連接銷孔內；6．2．2．4清孔不根本，鉆渣被翻上來以后和鋼筋裹在一起，將鋼筋籠托起（圖6．2．2．4）；6．2．2．砼灌注時間掌握不妥，砼發(fā)生凝固，砼和套管之間有較大粘著力，致使提升套管時連鋼筋籠一同帶起；6．2．2．6套管使用后沒有立即清理，有砼殘塊粘結在內表面上，和鋼筋籠卡在一起；6．2．2．7鋼筋籠和套管間間隙和粗骨料最大尺寸不相匹配，粗骨料卡在了套管和鋼筋籠之間。6．2．3預防鋼筋籠上拱技術方法；6．2．3．l使用前檢驗套管尺寸，套管提出孔后立即用水清理潔凈；6．2．3．2仔細檢驗加工好鋼筋籠尺寸；6．2．3．3鋼筋籠定位卡應做成圓弧形；6．2．3．4在鋼筋籠長度方向每2m左右增加一道加強箍筋，增加鋼筋籠抗變形能力；6．2．3．5在鋼筋籠下端焊一個鋼筋網片（φl6＠150），并在網片上固定兩塊厚約10cm砼塊，由導管注入砼積壓在砼塊上，用砼自重預防鋼筋籠上坡（圖6．2．2．5）；6．2．3．6用反復夾緊和放松措施讓套管搖動，用在相同方向轉動套管l－2次措施消除套管和鋼筋籠之間可能出現摩阻力；6．2．3．7灌注砼之前，讓套管往返擺動并上下移動4－5cm，檢驗鋼筋籠是否和套管卡在了一起；6．2．3．8套管內徑和主筋外徑之間間隙應大于砼中粗骨料（石子）最大粒徑兩倍；6．2．3．9鋼筋籠兩節(jié)對接時不得發(fā)生彎曲；6．2．3．10全方面清理并充足緊固套管鎖銷。6．3砼灌注工藝通常均采取導管法灌注砼（圖6．3），施工時應注意以下幾點：6．3．l導管由孔頂向下插入時，必需用滑閥（或密封球）將下口封住，不然孔內泥渣有可能進入樁身砼中，影響砼質量；6．3．2伴隨砼灌入，慢慢提升導管，但應確保導管下端埋入砼內深度大于2m；6．3．3如導管意外地被拔出了砼頂面，不得立即再插入砼中，而應將導管全部拔出孔外，再反復上述6．3．1、6．3．2工序；6．3．4邊澆注砼邊利用引拔機提升套管，但應確保套管埋入砼內深度為1--2m，砼澆筑到標高后將套管全部撥出；6．3．5實際澆筑高度應比設計標高高出0．5－1．0m，這部分砼中滲進了被頂上來泥渣，基坑開挖后再給予鑿除。7相關套管灌注樁單樁承載力問題貝諾特施工法在中國還是一項新技術，有些用戶對其單樁承載力問題還不太清楚。實際上，采取貝諾特技術成孔灌注樁比過去常見泥漿護壁技術成孔灌注樁單樁承載力要高。這一現象能夠從下述三個方面來認識：7．l因為貝諾特鉆機施工時所采取是沿孔深通長特制套管成孔，不使用泥漿護壁，所以成孔后避開了泥漿護壁成樁工藝所固有那種在樁身砼和主體之間肯定會形成一層殘余泥漿隔離膜（俗稱“泥皮”）弊病，所以樁身砼和土體之間粘結會愈加牢靠。7．2因為在挖掘過程中套管幾乎不會對孔壁土體原有結構產生任何不良影響，所以樁周圍土體更能充足發(fā)揮其最大側摩阻力值；7．3貝諾特施工法清孔根本，孔底殘渣少。依據實測結果來看，孔底鉆渣可清至2－4cm，有利于提升樁端承載力，這是泥漿護壁施工法所難以達成。貝諾特施工技術在中國應用時間不長，處理過工程有限，缺乏足夠對比數據，這方面工作以后還有待加強，要立即積累必需技術資料，方便提議比較妥切貝諾特樁單樁承載力計算公式。民用建設項目，還廣泛應用于公路、鐵路及碼頭工程建設，日本所做大量統(tǒng)計資料表明，在相同地質條件下，同樁徑、同深度灌注樁采取貝諾特技術成樁時承載力比采取反循環(huán)泥漿護壁技術所成樁承載力要高出很多。8質量驗收標準現在全套管鉆孔灌注樁施工技術尚沒被列入中國現行施工規(guī)范，施工驗收時，臨時可參考《工業(yè)和民用建筑灌注樁基礎設計和施工規(guī)范（JGG4—80）》相關條文。對于其它類型構筑物如水工建筑、橋梁建筑等，可參考對應行業(yè)灌注樁施工驗收規(guī)范。實測資料表明（見本工法第十部分），采取貝諾特施工時所達成質量等級通常均遠遠高于現行規(guī)范要求值，這一點是其它鉆孔灌注樁施工法所無法比擬。提議國家建委早日將全套管施工技術列入驗收規(guī)范，同時提議相關部門立即制訂出對應綜合預算定額及取費標準，以利于這項技術在中國推廣應用。9安全生產方法9．l施工前應充足了解現場工程水文土質條件，并查明有沒有地下電纜或煤氣管道等地下障礙物；9．2配置專職安全員，建立健全生產管理組織和管理制度，加強安全教育，落實“安全第一，預防為主”方針；9．3崗位分工明確，不準混崗作業(yè)，特殊工種須持證上崗；9．4如因特殊情況，操作人員必需下到孔底時，當孔深大于15mm時，必需檢驗孔內有沒有有害氣體及供氧量能否滿足人體需要；9．5卷揚機和和抓錘抓斗（或十字沖錘）連接鋼絲繩應常常檢驗，碰到磨損斷股現象應立即更換；9．6吊裝鋼筋籠要合理選擇捆綁點，并應拉好尾繩，保持平穩(wěn)起吊，正確入孔，嚴防傷人；9．7吊起套管和對位時，嚴禁把手指伸進銷孔內；9．8對于上部有空孔灌注樁（如對于有地下室工程）?；炷凉嘧⑼瓿闪⒓从猛粱靥羁湛撞糠?，或在孔頂設醒目標護欄，以防人員掉入孔內。這種情況在夜間施工時尤應引發(fā)重視。10工程實例10．1北京阜城門立交橋工程本工程在