全套管旋挖钻孔灌注桩在临近北京地铁线的应用研究-文档资料

全套管大深度旋挖钻孔灌注桩在北京深厚卵砾石地层临近地铁线的应用研究,中国地质科学院勘探技术研究所2015.4.24,2015上海桩与深基础峰会-技术报告,宋志彬,2,3,在北京市海淀区临近地铁的砂卵石复杂地层中，大深度全套管钻孔灌注桩施工（不能使用泥浆，不能扰动临近地铁基础，大载荷摩擦桩、平衡法载荷试验，地层复杂，施工风险大）国产全回转钻机+大型岩石旋挖钻机，形成大深度全回转套管旋挖钻孔灌注桩工法。QHZ-2000型全回转套管钻机10天完成了三根直径1200mm深度61.7m的全套管灌注桩，创国内卵砾石地层全回转套管钻进的深度记录。是目前最理想的集“安全广谱和绿色环保”于一身的先进大口径桩基施工技术。,摘要,4,报告提纲,工程概况全套管全回转旋挖施工技术全套管搓管机旋挖施工技术全套管设备研发结论,5,一、工程概况,6,1.临近北京地铁6号线,北京市海淀区玉渊潭房地产桩基工程（慈寿寺地铁站西北角）场地东侧紧邻地铁10号线场地南侧紧贴地铁6号线。施工方：北京城建集团，北京筑基建设工程有限公司,（1）全回转钻机施工三根试桩。桩长62m直径1200全套管灌注桩，采用后压浆处理，桩底、桩侧复式注浆，载荷平衡法电测桩基承载力。,（2）搓管机施工80根支护桩。桩径1200mm，桩深27m，桩直线间隔分布，桩间锚索加固。排桩中心线距离地铁线路最近仅2m。,7,2.地层情况,人工填土层0-2米新近沉积层（粉质粘土、细砂层）-11米第四纪沉积层（卵石20-60mm、粉质粘土）-18米卵石层（卵石为主，粒径20-60mm最大300mm）-45米细沙层（易埋钻，桩端持力层）-65米水位：上层滞水埋深7.9m，潜水埋深2526m,8,2.地层情况,孔内取出的卵石和砾石,9,搓管机防护桩施工示意图,10,3.工程难度,45米以上为深厚卵砾石层，45米以下是粉细砂。典型复杂地层，全套管护壁，粉砂层易埋钻。（北京地区砂卵石层以往全回转钻机施工的最大深度为35m）排桩紧邻地铁线路，对地铁隧道周边地基沉降及土体变形控制较严格场地位于城市核心区，对粉尘和噪音的控制要求较高，不允许使用泥浆循环。,11,北京慈寿寺全回转套管灌注桩施工，2周内完成1200深62米的全套管灌注桩3根，创国内卵砾石地层62米深度记录,12,2014年6月5日国土资源部专家组对勘探技术研究所研制的QHZ-2000型全回转套管钻机、1200套管钻具、和全套管旋挖工法进行了现场考察和成果验收。,13,二、全套管全回转旋挖施工技术,14,1.全套管设备组成,主要包括：1-QHZ-2000型全回转钻机2-1200双壁套管3-1000旋挖钻斗4-TR250D旋挖钻机其他钻具：高强刀齿1200套管钻头10001200扩靴钻斗800嵌岩短螺旋钻头,15,设备参数,16,2.临近地铁的全回转套管施工,临近地铁施工要求：40m以浅，套管钻头超前钻进，捞砂钻斗在套管内取土；40m以深，钻斗超前套管量不超过1m，保证地铁基础不沉降。钻遇流砂层时防止埋钻，套管内注入高比重泥浆。,17,3.施工流程,18,3.施工流程,全回转套管旋挖成孔,19,3.施工流程,下笼-灌注-拔套管,20,4.施工效果,(1)施工效率高62米1200套管纯钻进时间平均为24.7h，卵石层钻速3.2m/h，创国内砂卵石层全套管深度记录。(2)垂直精度高，桩身质量好通过低应变动测法和自平衡法静载试验，3根桩均为I类桩。(3)对周边地基几乎无扰动通过对地面沉降、地铁隧道沉降和隆起的监测，各项实测值均在设计允许值范围内。,21,三、全套管搓管机旋挖施工技术,22,1.设备组成,主要包括：1-CGJ-1500S搓管机2-1200双壁套管3-1000旋挖钻斗4-TR250D旋挖钻机,23,搓管机临近北京地铁6号线线施工现场,24,旋挖钻机专用搓管机,25,搓管机施工效果,垂直度控制：第1-2节套管压入的垂直度对整个桩孔垂直度起着决定性作用。6米以内可用搓管机油缸直接纠偏，超过10米起拔套管回填土后重新下压。可达到0.3-0.5%成桩质量：搓管与旋挖取土同步进行，严格控制套管超前量，浇筑混凝土确保导管处于液面下4米左右。经检测，桩型尺寸规整，单桩承载力大，无断桩和缩径，29根桩均为类桩。,26,四、结论,在日益提倡环保的今天，城市桩基施工遇地层复杂、临近重要地下构筑物时，常规的成桩方法因扰动周边地基、桩质量和环保不达标等原因日益受到限制。采用全回转钻机或搓管机全孔下套管护壁成桩，配合大型旋挖钻机和因地制宜的旋挖钻具实现了全套管护壁的高效优质成桩。在赋存地下水的砂层、卵砾石层、淤泥质层、岩溶地层、风化岩层等，全套管灌注桩是目前理想的集“安全广谱和绿色环保”于一身的先进大口径桩基施工技术,27,五、全套管设备研发,-搓管机、全回转钻机、各类套管和钻头,28,1.全套管钻机（勘探技术研究所）,CGJ-2000型搓管机（1995年至今）,QHZ-2000型全回转钻机（2010年至今）,29,2.全回转套管工法应用,全回转冲抓（2012年深圳强风化30米）,全回转旋挖（2014年北京卵砾石62米）,30,全套管工法的优势,一是更环保、更安全（全孔套管护壁，无泥浆、对周边地基无扰动，干式成孔，绿色环保）；二是适用地层广（适用于流沙、流塑、承压水、砂卵石等易坍塌和破碎地层的钻进成桩，适用于嵌岩）；三是成桩质量好（桩孔无泥皮和沉渣，桩身无缩径和离析，承载力更高）。,31,（一）搓管机应用,全套管冲抓成孔（水下冲抓受限、30米以内）,全套管旋挖成孔（配套成本较高）,32,搓管机机型演变（2000年至今）,ZTG-1500型（2000年原型样机）,CGJ-1500型（2004年冲抓型手控）,CGJ-1500S型（2007年出口旋挖型遥控）,CGJ-2000-3000型（自动化、快速，超大直径）,33,全套管设备的应用范例,澳门轻轨1500深30m全套管灌注桩,天津600深18m灌注桩拔桩,深圳福田区1200深30m全套管咬合桩,俄罗斯跨海大桥2000深25m全套管桥桩,上海外滩1500深30m全套管清障,1500S搓管机出口美国西雅图,34,全套管设备的应用范例,35,荣誉,36,（二）全回转套管钻机,37,1.钻机结构,传扭臂