全套管钻孔灌注桩施工工法

一套管孔钻井施工技术1概要22特点23适用范围24附属机械的装备35工艺流程36主要工程施工要点3关于7套灌注桩单桩承载力问题68质量检验标准69安全生产措施7十工事例71概要利用液压全管钻机施工的灌注桩在国外被称为贝尼托(Benote )桩，该灌注技术是目前国际上最受欢迎的钻孔灌注桩施工方法，是当今世界上钻孔灌注桩三大主要施工方法(贝诺特、反循环法、阿司特利法)中最先进的一种。 其中六局土木工程公司在八十年代中后期建设海外大型桥梁工程中，采用该技术成功地施工了大直径钻孔灌注桩，近年将该设备引进国内，在北京阜城门立交桥等工地投入实用。 施工速度是同条件下其他施工面的810倍，桩的质量超过了国家现行的施工检测标准，已显示出贝诺特施工技术的优秀科学性和先进性，应用前景十分广阔。 随着我国高层、超高层建筑、大型桥梁等复杂建筑物的大规模出现，对地基处理的技术质量要求也越来越高，贝诺特工艺将成为我国大直径钻井工艺的发展方向。 全管钻孔灌注桩在我国的规模化推广应用已有前途。2特征原始贝尼特钻机于五十年代初出现在法国，日本在五十年代中期引进了这项技术，六十年代初日本三菱重工业开始了技术改造。 到了80年代才形成了现在通用的MT系列贝特挖掘机，其主要工作机构如图2.l所示，有mt-120型、mt-130型、mt-150型、MT200型4种，型号的不同只是表示其挖掘的最大直径的不同(mt-150的最大挖掘直径为本工艺具有以下特点2.l无噪音，无振动2.2不用泥浆，避免泥浆加工和贮藏，工作面干净2.3钻井时可直观判别土壤和岩性特征，方便端承桩现场确定桩长2. 4钻井速度快，相对于一般土质，可达14m/小时左右2.5钻井深度大，根据土质情况，最深可达70m左右2.6孔的垂直度易于掌握，322222222222222222222由于是2.7管道钻头的组合，孔壁不产生斜坡，孔的品质高2.8钢筋周围不会像泥浆保护壁法施工那样附着泥浆，有助于提高混凝土对钢筋的抓握力2.9不使用泥浆，避免泥浆进入混凝土的可能性，桩的质量高2.10造孔直径标准，充填系数非常小，与其他造孔方法相比，可节约13%的混凝土清洁2.11孔，速度快，孔底钻头快，可清洁至2.5厘米左右2.12 MT系列钻机自力式，现场移动方便。3适用范围3.l适用于大多数土质，只要对风化岩层、砾层及砂土层及砂土层采用相应的挖掘技术，就能顺利开孔由于采用了3.2通长套管，接近现有建筑物时也可以施工，特别适合市内的作业。配备3.3相应规格的套筒，可挖出直径为l000mm的桩孔ll00mm； l200mm； l300mm； 500mm； l800mm； 2000mm。 每种形式的孔直径如下所示MT120钻头：可形成孔l000mm； l200mm；MT130钻头：可形成孔l000mm； l200mm； l300mm；MT150钻头：可形成孔T1000Inm； rpl200Inm； l500Inm；MT200钻机孔可形成l000mm； l200mm； l300mm； 1500mm； 2000mm。3.4可建立斜桩采用3.5重叠桩法可施工“桩排式”连续挡土墙。4附属机械的装备除贝诺特挖掘机外，施工时尚需要以下机器4.l第一节套筒：第一节套筒的下口有刃足，没有下沉，上端固定有销孔，与标准的连接容易4.2标准接头套筒：上下设有固定销孔，便于延长和拆卸4.3拉拔机：为加快施工速度，钻到设计深度时，可将拉拔机移至下一桩，利用拉拔机液压装置，随着混凝土的注入，套筒可逐步伸出孔外4.4汽车悬挂(或色带悬挂):用于移动投机，悬挂钢筋笼和套管连接4.5装载机：将落锤抓斗放在洞外的土放入翻斗车出厂4.6翻斗车：运输土4.7混凝土搅拌和运输设备4.8混凝土浇注管4.9真空泵：透明孔用4.10钢筋成形加工机械。5工艺流程全管钻孔灌注桩的施工顺序如图5.l所示。准备工作钻头位置第一节把套管竖起来套管钻井、推进和连接测量洞的深度打桩，将管子提升到井口吊钢筋笼清孔设置抽屉机钻头移到下一个桩子上钢筋笼加工地方运输6主要工程施工要点套管法施工最重要的是推进挖掘，连接套管-浇注悬挂作为造孔的钢筋笼的混凝土上升管道-制桩三道工序，以下分别讨论。6.l开孔方法钻头水平落座后，将第一节套筒立在桩的位置，通过自重、夹持机构的旋转力以及夹持机构的压力的复合作用，将第一节套筒沉入土中，然后在上面连接第二节套筒。 第一、二节套筒的垂直度对整个桩孔的垂直度起决定性作用，如果头一节套筒处于垂直状态，其后的挖掘方法和套筒连接方法适当，后续套筒自然处于垂直状态。 用落锤抓斗将套管内的土体从孔中取出，卸到地面上，用装载机装载到翻斗车上进行发货另外，随着套筒的下沉，继续连接套筒，直至到达孔底的高程。6.1.l对不同土层采用不同的钻井方式6.1.1.l对于软土层(N5)，套管先下沉，可超过孔内挖掘面l-1.5m。 将落锤抓斗仅在套筒内挖土，便于控制孔壁的质量和挖掘方向(图6.1.1.l )。对于6.1.1.2普通土层(N=6-30 )，挖掘时使套筒先沉入3Ocm左右是最标准的挖掘方法(图6.1.1.2 )。6.1.1.3对于硬砂层和大砾层，应先挖掘落锤抓斗20-30cm，在这样的土层中套筒的下沉非常困难，特别是对于地下水位以下的硬砂层，如果不采取先挖掘的措施，即使在夹紧压力下强行将套筒压入土层，也可以在后面将套筒压入土层。6.l.l.4特硬土层(N30 )和风化岩层利用“十字冲击锤”进行硬土土壤破碎，用落锤抓斗将土块抓住洞外。 在这种情况下，也必须采用先挖的方法，超过深度挖掘度虽大，但不能超过十字锤本身的高度。 影响孔墙质量(图6.1.1.4 )。6.1.2钻井时，请注意以下事项：6.1.2.l一般不允许在开挖途中断续开挖，必须连续开挖。 但是如果在因不可避免的原因不得不中断挖掘的情况下，必须继续摇动套管，防止套管外侧的土壤因重建而粘连有效地紧固套管会给后续施工带来困难。 在一般土壤中，摆动压力应控制在30-50kg/cm2之间6.1.2.2地下水位以下有超过5m厚的砂层时，应慎重考虑是否可以采用贝诺特施工方法至少不能使用MT150型以下的钻头。 由于套筒钻头利用摆动装置一边摆动套筒一边压入土层，因此通过厚砂层时，砂土被干扰压密，即使抱紧套筒，用先进的挖掘法将套筒压入土层，提起套筒也是非常困难的。 据某资料显示，海外在这种情况下曾发生过套筒无法拔出的重大事故6.1.2.3地下存在加压水时，挖掘加压水时请勿挖掘。 特别是加压水在沙层里的人要特别小心。 不这样的话，就会出现坑底冒沙的现象。6.2钢筋笼悬挂技术6.2.l操作点6.2.1.l长度在8m以上的钢筋笼应分节制作安装6.2.1.2应位于主筋外侧，以确保钢筋笼的中心与孔的中心重合焊接定位块。 定位块不能多，只要在各节轿厢的上下两个即可6.2.1.3检查并记录钢筋笼的安装高度和相应衬套长度，该数据可用于判断钢筋笼是否与套筒一起被抬起。6.2.2引起钢筋笼拱的原因：套管灌注桩施工过程中钢筋笼容易出现的最严重问题是钢筋笼浇灌混凝土，拉起套管时发生“上拱”现象，如果发生这种事故，处理过程相当困难，有时还会导致整个桩的废弃。引起钢筋笼拱的原因主要有：6.2.2.l成孔的直角度低，钢筋笼与套筒之间的阻力过大6.2.2.2钢筋笼制作不顺利，分节制作在连接外弯曲6.2. 2.3钢筋笼定位卡未正确安装(例如，尖端)时，插入套筒的连接销孔6.2.2.4孔不完整，钻屑卷起后，与钢筋一起提供钢筋(图6.2.2.4 )。6.2.2 .混凝土灌注时间掌握不当，混凝土凝固，混凝土与夹套之间有较大粘结力提起套筒的时候，钢筋笼也会带来6.2.2.6套筒使用后未立即清理，混凝土块粘结在内表面，卡在钢筋笼上起床6.2.2.7钢筋笼与套管之间的间隙与粗骨料的最大尺寸不一致，粗骨料卡在套管上管子和钢筋笼之间。6.2.3防止钢筋笼拱的技术措施6.2.3.l使用前检查夹套的尺寸，夹套钻孔后，立即用水清理干净6.2.3.2仔细检查加工钢筋笼的尺寸6.2.3.3钢筋笼定位卡应为圆弧形6.2.3.4在钢筋笼的长度方向每2m左右增加加强筋，增加钢筋笼的变形阻力能力6.2.3.5在钢筋笼的下端焊接钢筋网(l6150 )，在网上固定约2片厚度10cm的混凝土块，从管道注入的混凝土积存在混凝土块上，利用混凝土的自重防止钢筋笼的上坡(图6.2.2.5 )。6.2.3.6通过重复夹紧和放松使套筒摆动，使套筒向同一方向旋转2次方法消除套管与钢筋笼之间可能发生的摩擦阻力6.2.3.7注入混凝土前，前后摆动夹套，上下移动4-5cm，检查钢筋夹套是否与夹套相连管子堵住了6.2.3.8套筒内径与主筋外径之间的间隙必须大于或等于混凝土中粗骨料(砂砾)的最大粒径两倍6.2.3.9钢筋笼两对接时不得弯曲6.2.3.10彻底清洁并充分紧固套筒的锁销。6.3混凝土灌注技术一般用导管法注入混凝土(图6.3 )，施工时必须注意以下几点6.3.l导管从孔顶向下插入时，如果不用阀柱(或密封球)封闭下口，孔内淤泥可能侵入桩基混凝土，影响混凝土的质量6.3.2随着混凝土的注入，导管逐渐提升，但必须保证导管下端埋入混凝土内的深度在2m以上6.3.3管道意外从混凝土顶面拔出时，不得立即插入混凝土。 所有管道均从孔中拔出，重复上述6.3.1、6.3.2的工序6.3.4浇注混凝土的同时用拔模机提起夹套，夹套埋入混凝土内的深度应保证为1-2m，为混凝土在海拔上浇筑后，拉出所有套管6.3.5实际浇筑高度应高于设计高度0.5-1.0m。 这部分的混凝土渗入了被推上去的泥，坑被挖了之后被挖。关于7套灌注桩单桩承载力问题贝诺特施工法在我国还是一项新技术，有些用户对其单桩承载力问题还不十分了解。 实际上，用贝诺特技术打孔的桩比以往常用的泥浆保护壁技术打孔的桩承载力高。 从以下三个方面可以看出这种现象7.l型旋挖钻机施工时采用的是沿孔深通的特殊套筒为孔，因此不使用泥浆保护因此，钻孔后，避免泥浆保护墙灌注技术固有的桩身混凝土与本体之间必须形成泥浆隔离膜(通称“泥皮”)的弊端，桩身混凝土与土体之间的粘结会更加牢固。7.2在挖掘过程中套筒几乎不会对洞壁土体本来的构造产生不良影响桩周围土体能够更充分地发挥其最大侧摩擦阻力值7.3贝诺特工艺洞清，洞底残渣少。 根据实测结果，洞底挖掘渣为2-4cm有利于提高桩端承载力，这是泥浆保护壁施工法所不能达到的。贝诺特施工技术在我国的应用时间不长，处理的工程有限，缺乏足够的比较数据，这方面的工作今后需要加强，尽快积累必要的技术资料，提出比较合适的贝诺特桩承载力计算公式。民营建设项目也广泛应用于公路、铁路、码头工程建设，根据日本进行的大量统计资料，在相同地质条件下，对相同桩径、相同深度的灌注桩采用注浆技术时的承载力比采用反循环泥土保护墙技术时的承载力要高得多。8质量检查标准目前全管钻孔灌注桩施工技术尚未纳入我国现行施工规范，施工检验时可暂时参考工业与民用建筑灌注桩基础设计与施工规范（JGG480）的有关条文。 其他类型的建筑物，如水工建筑、桥梁建筑等，可以参考相应行业的灌注桩施工检验标准。 据实测资料(见本工法第十部分)，采用贝诺特工法时达到的质量等级一般远远超过现行规范要求值，这一点不能与其他钻孔灌注桩工法相比。国家建设委员会建议将所有管道工程技术列入检测标准，以利于该技术在我国的推广，同时建议有关部门尽快制定相应的综合预算定额和费用标准。9安全生产措施9.l施工前应充分理解现场工程的水文土质条件，明确是否有地下电缆和煤气管道等地下障