旋挖鉆機(jī)套管咬合樁施工工法

1、全套管鉆機(jī)+旋挖鉆機(jī)鉆孔咬合樁施工工法 第三工程有限公司 潘龍一、前言鉆孔咬合樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)主要采用全套管鉆機(jī)， 通過套筒護(hù)壁鉆進(jìn)成孔， 使用超緩凝混凝土， 使得鋼筋砼樁相鄰樁體能夠被套管切割而相互咬合， 排列而成一個(gè)整體的墻體起到良好的止水效果， 90 年代在我國(guó)出現(xiàn)的新型深基坑支護(hù)的圍護(hù)結(jié)構(gòu)。全套管鉆機(jī)又稱貝諾特（ Benoto） 鉆機(jī)， 由法國(guó)貝諾特公司于 20 世紀(jì) 50 年代初開發(fā)和研制而成，隨后日、德、英、意等國(guó)引進(jìn)和研制，機(jī)種和施工方法均有很大發(fā)展，產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代，在海內(nèi)外廣泛采用，截止到 1997 年 12 月，日本已生產(chǎn)搖動(dòng)式全套管鉆機(jī)770 臺(tái)， 全回轉(zhuǎn)式全套管鉆機(jī)433 臺(tái)

2、。 據(jù)日本基礎(chǔ)建設(shè)協(xié)會(huì) 1993 年對(duì) 31 家施工單位的 10.1 萬(wàn)根灌注樁的調(diào)查，全套管工法占26%。目前在香港全套管鉆機(jī)的成樁數(shù)的市場(chǎng)份額約占45%。我國(guó)于二十世紀(jì)七十年代開始引進(jìn)咬合樁工藝，九十年代中期由昆明捷程樁工公司首先在我國(guó)開始研制MZ系列搖動(dòng)式全套管鉆機(jī)，簡(jiǎn)稱磨樁機(jī)（樁徑為0.8、1.0和1.2m）。在昆明、溫州、深圳、北京、南京、杭州及天津等地深基坑 支護(hù)工程中采用捷程MZ全套管鉆機(jī)施工咬合樁逐漸得到廣泛應(yīng)用；但MZ套管鉆 機(jī)在地下水豐富的密實(shí)的粉細(xì)砂地層中，沖抓錐受機(jī)械設(shè)備性能限制難以抓土，即使抓上的少量砂土也在提升時(shí)被地下水從抓錐的縫隙中沖漏下， 因此無(wú)法成孔；且套管難

3、以下壓，套管超前入土深度不夠，易發(fā)生“管涌”現(xiàn)象。為此研究采用旋挖鉆機(jī)+套管鉆機(jī)相結(jié)合的新工法，解決了上述施工難題，該咬合樁的適用范圍進(jìn)一步擴(kuò)大。二、工法特點(diǎn)一）采用鋼套管護(hù)壁，不需要使用泥漿；噪聲低、振動(dòng)小和機(jī)械化程度高，施工現(xiàn)場(chǎng)整潔文明，環(huán)保效果好。二）采用旋挖鉆機(jī)取土，能在高地下水位的密實(shí)砂土層中成樁，擴(kuò)大了MZ套管鉆機(jī)的適用范圍。三）在飽和致密砂層中，套管能夠超前入土一定的深度，孔壁不會(huì)坍方，易于控制樁斷面尺寸與形狀， 成樁直徑和垂直度精度好， 能保證樁間緊密咬合， 形成良好的整體連續(xù)結(jié)構(gòu)，能起到良好的止水作用。四）在高地下水位時(shí)，采用注水反壓工藝，能有效的防止孔內(nèi)流砂和涌泥；較容易1

4、處理孔底虛土， 清底效果好； 避免了普通鉆孔灌注樁可能發(fā)生的縮頸、 斷樁及混凝土離析等質(zhì)量問題，充盈系數(shù)小，節(jié)約混凝土。五） 成樁過程中對(duì)周邊土體的擾動(dòng)可減少到最小程度， 沉降及變形容易控制， 能 緊鄰相近的建筑物和地下管線施工， 安全性好， 尤其適合于在市區(qū)內(nèi)繁華地段施工。 ；三、適用范圍旋挖鉆機(jī)+套管鉆機(jī)相結(jié)合，使套管咬合樁的適用范圍越來(lái)越大，可在各種雜填土（含有磚渣、石渣及混凝土塊等） 、粘性土、砂性土和風(fēng)化巖層中施工。四、工藝原理該工法利用轉(zhuǎn)動(dòng)液壓裝置，使鋼套管與土層間的摩阻力大大減少，邊轉(zhuǎn)動(dòng)邊壓入， 套管始終應(yīng)超前挖土面250 cm,造成一段“瓶塞”，阻止素樁的超緩凝碎的涌 入；同時(shí)

5、通過注水使套管內(nèi)水位高于地下水位，對(duì)地層產(chǎn)生反壓，防止發(fā)生“流 砂”或“管涌”現(xiàn)象，旋挖鉆機(jī)針對(duì)地層情況選用鉆頭挖掘取土，直至樁端持力 層為止，經(jīng)檢驗(yàn)合格后立即將鋼筋籠放入（素樁不放鋼筋籠），灌注水下混凝土 （素樁為超緩凝碎）成樁。最終通過素樁與鋼筋碎樁相互咬合連成深基坑圍護(hù)結(jié) 構(gòu)樁墻。同排樁的成樁順序，原則是先施工 A1樁（超緩凝碎樁），再施工A2樁（超緩凝 碎樁），后施工B1樁（鋼筋混凝土樁），形成樁間互相咬合，成樁順序：A1-A2 B1A3 B2 A4 B3,如此循環(huán)如圖所?。篈BABABABABABA112244556336同排樁施工順序.五、工藝流程與操作要點(diǎn) 一）工藝流程導(dǎo)墻施工一

6、鉆機(jī)就位對(duì)中一吊放并壓入 第一節(jié)套管、校對(duì)垂直度、沖抓取土一注水樁吊放鋼筋籠）一安裝碎導(dǎo)管一灌注 水下碎一樁機(jī)移反壓、旋挖取土一終孔檢查一（B位（重復(fù)上述工序）。二）口 序操作要點(diǎn)、導(dǎo)墻施工：為了提高鉆孔咬合樁孔口的定位精度并提高就位效率， 在樁頂上部1 2設(shè)碎導(dǎo)墻，詳見導(dǎo)墻模板安裝圖。導(dǎo)墻寬 3.5m、厚度為0.3m；定位孔直徑比樁 徑大2cm；導(dǎo)墻頂高出地面10cm,以防止地表水流入。2、鉆機(jī)就位對(duì)中：導(dǎo)墻碎達(dá)到強(qiáng)度后，重新定位咬合樁中心位置，將點(diǎn)位反到 導(dǎo)墻面上，作為鉆機(jī)定位控制點(diǎn)；移動(dòng)套管鉆機(jī)至正確位置，使套管鉆機(jī)抱管器 中心對(duì)應(yīng)咬合樁樁位中心。，導(dǎo)墻模板安裝圖3、吊放并壓入第一節(jié)套管

7、、校對(duì)垂直度、沖抓取土鉆機(jī)就位后，將第一節(jié)管吊裝在樁機(jī)鉗口中，找正套管垂直度后，磨樁下壓套管， 壓入深度約為2.5m-3.5m,然后用沖抓斗從套管內(nèi)取土，一邊抓土、一邊下壓套 管，保.。持套管底口超過開挖面的深度2.5m第一節(jié)套管全部壓入土中后（套管高， 檢測(cè)，便于接管）出導(dǎo)墻頂面1.2m-1.5m垂直度，如不合格則進(jìn)行糾偏調(diào)整，如 合 格則安裝第二節(jié)套管繼續(xù)下壓取土。、注水反壓、旋挖取土 4套管進(jìn)入中密 密實(shí)砂層時(shí)，砂砂土摩阻力大套管壓入困難，為防止出現(xiàn)涌砂，快進(jìn)入砂層時(shí)提 前向套管內(nèi)注水反壓，保持套管內(nèi)外水土壓力平衡，后移走沖抓斗吊機(jī)改用旋挖 機(jī)取土，邊壓入套管，并不 斷向套管內(nèi)補(bǔ)水，直至

8、挖至設(shè)計(jì)孔底標(biāo)高。3、終孔檢查5將孔底的虛土全部清除，然后測(cè)量孔深、垂直度，直至滿足設(shè)計(jì) 要求。6、灌注水下砂250,然后安裝小B樁須吊放鋼筋籠，鋼筋籠標(biāo)高誤差土 20 cm）終孔檢查合格后（導(dǎo)管進(jìn)行水下碎澆灌；澆筑時(shí)檢查每車碎類型與標(biāo)號(hào)、 坍落度情況，以免素樁與鋼筋樁碎混用或發(fā)生灌注事故；每根樁制取一組試件， 監(jiān)測(cè)其緩凝時(shí)間及強(qiáng)度；施工時(shí)邊澆注cm。2.5m,樁頂標(biāo)高誤差 20碎邊拔管, 但始終保持套管底低于碎面六、關(guān)鍵技術(shù)注水反壓控制1.在套管進(jìn)入地下 水位下的中密密實(shí)砂層時(shí)，應(yīng)提前向套管孔內(nèi)注水，注水標(biāo)高控在旋挖鉆機(jī)施工過程中要及水注滿后旋挖鉆機(jī)才能施工，2ml制在地下水位以上不小于 時(shí)

9、對(duì)孔內(nèi)補(bǔ)水，維持水位以保持反壓，防止發(fā)生“流砂”或“管涌”。2.超緩凝碎“管 涌”的控制在鋼筋碎樁成孔過程中因素碎樁的超緩凝碎尚處于流動(dòng)狀態(tài)，超緩凝碎有可能從素。防止方法如下：碎樁與鋼筋碎樁相交處涌入鋼筋碎樁孔內(nèi)，形 成“管涌” 。1）素樁的超緩凝碎的坍落度應(yīng)盡量小一些，不宜超過 18cm ”瓶 以便于造成一段2.5m（不宜小于），套管底口始終保持超前于開挖面一定距離 2） 塞”，阻止超緩凝碎的涌入。）要隨時(shí)往套管內(nèi)注水，并保持水位維持反壓來(lái)平衡 素碎樁碎和承壓水的壓力，阻 34止發(fā)生“管涌”事故。沖斗 磴導(dǎo)磴導(dǎo)套取土素Lx+鋼-套管底口超前管內(nèi)取土面距-硅管涌方硅Bx樁成孔）B型樁施工過程中

10、的碎管涌現(xiàn)象示意圖,3.采用砂樁法處理咬合樁接頭：在施工段的端頭設(shè)置一根砂樁（成孔后用砂灌 滿）待施工到此接頭時(shí)按常規(guī)下壓套管挖出砂， 成樁后灌上碎即可；因砂樁施工 處不可避免因此在基坑開挖前所施工的砂樁接縫外側(cè)另增加開挖后會(huì)出現(xiàn)滲水現(xiàn)象，產(chǎn)生施工縫，一至兩根旋噴樁作為防水處理。施工流向接頭1砂樁施工流向挖出砂樁旋噴樁施工流向分段施工接頭預(yù)設(shè)砂樁示意圖5七、勞動(dòng)組織每施工區(qū)（配置一臺(tái)旋挖鉆機(jī)與液壓套管鉆機(jī)），每天按8小時(shí)三班倒連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn) 作業(yè)。每班所需人員組織如下：1、旋挖鉆機(jī)+液壓套管鉆機(jī)組：由班組長(zhǎng)1人、液壓套管鉆機(jī)司機(jī)1人、旋挖 鉆機(jī)司機(jī)1人、起重機(jī)司機(jī)1人和配合人員6人等組成，負(fù)責(zé)壓、拔

11、鋼套管、套 管監(jiān)測(cè)、咬合樁成孔作業(yè)、鋼筋籠吊放和樁身碎澆搗。2、鋼筋籠加工班組20人，負(fù)責(zé)咬合樁鋼筋籠的加工和運(yùn)輸。3、機(jī)電修理班組4人，負(fù)責(zé)修理吊車、樁機(jī)等機(jī)械設(shè)備，水電設(shè)施的維護(hù)。八、材料與機(jī)械設(shè)備1、材料素樁超緩凝碎：是咬合樁施工工藝所需的關(guān)鍵性特殊材料，具作用是延長(zhǎng)素碎樁碎的初凝時(shí)間，為其相鄰鋼筋碎B樁套管鉆機(jī)素樁初凝之前切割素碎以達(dá)到的相 互咬合成孔。超緩凝碎的技術(shù)參數(shù)：碎標(biāo)號(hào) C20,三天強(qiáng)度不超過3Mp碎坍落 度：素碎樁取162cmr緩凝時(shí)間TH計(jì)算如下：TH=1.2X （Ty+2Ta+T。式中：Ty：商品碎運(yùn)輸時(shí)間（hr）;Ta：素樁單樁成樁時(shí)間（hr）Tb:鋼筋碎樁單樁成樁時(shí)

12、間（hr）2、機(jī)械設(shè)備：每施工區(qū)配置機(jī)械設(shè)備如下:序號(hào)機(jī)械設(shè)備名稱規(guī)格型號(hào)數(shù)量1履帶式起重機(jī)QU25 11 全套管7壓鉆MZ2系列1高抬式旋挖機(jī)3 SD-61031/h450m潛水泵 九、質(zhì)量控制 一）樁垂直度控制為保證咬合樁底部有足夠厚度的咬合，確保止水效果，除對(duì)樁位定位誤差嚴(yán)格控制為。施工中應(yīng)抓外，還應(yīng)對(duì)其垂直度進(jìn)行嚴(yán)格的控制，根據(jù)設(shè)計(jì)要求樁垂直度要求為3好以下工作：鋼套管垂直度檢查和校正：施工前在平整地面上首先檢查和校正單節(jié)套管的順直1.6度，然后將按照樁長(zhǎng)將所需的的套管全部連接起來(lái)進(jìn)行整根套管的順直度檢查（偏差宜小于10mm。檢測(cè)方法：在地面上測(cè)放出兩條相互平行的直線，將套管置于兩條直

13、線之間，然后用線錘和直尺進(jìn)行檢測(cè)。2.成孔過程中套管垂直度監(jiān)測(cè)和檢查： 地面監(jiān)測(cè)：在地面選擇兩個(gè)相互垂直的方 向，同時(shí)用線錘或經(jīng)緯儀監(jiān)測(cè)地面以上部分的套管垂直度，發(fā)現(xiàn)偏差隨時(shí)糾正?？變?nèi)檢查：每節(jié)套管壓完后安裝下一節(jié)套管之前，都要停下來(lái)用測(cè)斜儀或“測(cè)環(huán)” 進(jìn)行孔內(nèi)垂直度檢查，不合格時(shí)需進(jìn)行糾偏，直至合格才能進(jìn)行下一節(jié)套管施工。 如發(fā)現(xiàn)垂直度偏差過大，必須進(jìn)行糾偏調(diào)整，糾偏的方法有以下三種：，可直接利）利用鉆機(jī)油缸進(jìn)行糾偏：如偏差不大于或套管入土不深（5m以下）1用液壓套管機(jī)的兩個(gè)頂升油缸和兩個(gè)推拉油缸調(diào)節(jié)套管的垂直度，即可達(dá)到糾偏的目的。以下發(fā)生較大偏移，可先利用鉆機(jī)油缸直接）素碎樁糾偏：如果素

14、碎樁在入 土 5m2糾偏，如達(dá)不到要求，可向套管內(nèi)填砂或粘土，一邊填土一邊拔起套管， 直至將套管提 升到上一次檢查合格的地方，然后調(diào)直套管，檢查其垂直度合格 后再重新下壓。）鋼筋碎樁糾偏：與素碎樁處理方法基本相似，但不能向套管內(nèi)填砂或粘土而應(yīng)3填入與素樁相同強(qiáng)度的超緩凝碎，否則有可能在樁間留下土夾 層，從而影響排樁的防水 效果。終孔檢測(cè)：在每根樁成孔完畢，必須選兩個(gè)相 互垂直的方向進(jìn)行垂直度檢測(cè)（在 3.需注水情況下，注水前提前進(jìn)行垂直度檢 測(cè)）。 超緩凝商品硅質(zhì)量控制：二） 20%的富余時(shí)間確定緩凝時(shí)間。樁的施工 時(shí)間，考慮樁和根據(jù)碎運(yùn)輸時(shí)間和 1.AB 2.碎標(biāo)號(hào)必須服從緩凝時(shí)間要求。7 3.拌和材料符合規(guī)范要求的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。4.通過試驗(yàn)最終確定配合比與緩凝時(shí)間，同時(shí)根據(jù)條件變化及時(shí)調(diào)整。十、安全與環(huán)保措施一）安全措施因在地面作業(yè)，只需采取下列常規(guī)的安全防護(hù)措施：1 .起重吊裝安全措施。2 .機(jī)械操作安全措施。3 .電氣設(shè)備使用安全措施。二）環(huán)保措施由于套管咬合樁環(huán)保性好，但需加強(qiáng)棄土管理，防止污染周邊環(huán)境。十一、效益分析將套管咬合樁與常用地下連續(xù)墻、鉆孔灌注樁+旋噴樁止水和SMWE法樁等圍 護(hù)結(jié)構(gòu)形式相比較，列表如下：十一、工程實(shí)例南京地鐵二號(hào)線BT項(xiàng)目所街站基坑深約14ml基坑安全防護(hù)等級(jí)為一級(jí)；具圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)