全套管钻孔灌注桩施工工法.doc

全套管钻孔灌注桩施工工法1概述22特点23应用范围24附属机械的配备35工艺流程36主要工序施工要点37关于套管灌注桩的单桩承载力问题68质量验收标准69安全生产措施710工程实例71概述 利用液压全套管钻机施工的灌注桩在国外习惯上名为贝诺特（Benote）桩，这种成桩工艺是目前国际上最为流行的钻孔灌注桩施工技术，也是目前世界上钻孔灌注桩三大主要施工工法（贝诺特、反循环法、阿司特利法）中最为先进的一种。中建六局土木工程公司于八十年代中后期在承建国外大型桥梁工程中，曾采用这种技术成功地进行了大直径钻孔灌注桩的施工，近年已将此设备引进国内，并在北京阜城门立交桥等工地投入实际应用，施工速度是同条件下其它施工方面的810倍，成桩质量高于国家现行施工验收规范标准，已经显示出了贝诺特施工技术卓越的科学性和先进性，应用前景十分广阔。随着我国高层、超高层建筑以及大型桥梁等复杂构筑物的大规模出现，对地基处理的技术质量要求也将越来越高，可以预料，贝诺特施工方法将成为我国今后大直径钻孔灌注桩施工技术的发展方向。全套管钻孔灌注桩在我国的规模化推广应用已是指日可待的。2特点 原始的贝诺特钻机于五十年代初期出现于法国，日本于五十年代中期引进了这项技术，并于六十年代初由日本三菱重工业公司开始进行技术改造。到八十年代才形成了目前通用的MT系列贝诺特钻机，其主要工作机构如图2l所示，该钻机系列有MT120型、MT130型、MT150型及MT200型四种，型号不同仅表示其钻孔的最大直径的不同，（如MT150的最大钻孔直径是1500mm），至于施工方法及应用范围几乎完全一样。 本工法具有如下特点： 2l无噪音，无振动；22不使用泥浆，避免了泥浆的加工和储运，作业面干净； 23挖掘时可以很直观地判别土壤及岩性特征，对于端承桩，便于现场确定桩长； 2 4挖掘速度快，对于一般土质，可达14m/小时左右； 25挖掘深度大，根据土质情况，最深可达70m左右； 26成孔垂直度易于掌握，可以得到35的垂直度； 27由于是全套管钻机，所以孔壁不会产生坍落现象，成孔质量高 28钢筋周围不会象泥浆护壁法施工那样附粘一层泥浆，有利于提高砼对钢筋的握裹力； 29由于不使用泥浆，避免了泥浆进入砼中的可能性，成桩质量高； 210成孔直径标准，充盈系数很小，与其它成孔方法相比，可节约13的砼； 211清孔彻底，速度快，孔底钻亟可清至25cm左右； 212 MT系列钻机是自行式，便于现场移动。3应用范围 3l可适用于几乎所有土质，在风化岩层、卵石层及砂土层及卵石层及砂土层中只需采用相应的钻挖技术，亦能顺利成孔； 32由于采用了通长套管，在接近已有建筑物时也能施工，特别适合于城区内作业。 33只要配备相应规格的套管，可以钻挖如下直径的桩孔：l000mm；ll00mm；l200mm；l300mm； 500mm；l800mm；2000mm。各种型号所能成孔的直径分别为： MT120钻机：可成孔l000mm；l200mm； MT130钻机：可成孔l000mm；l200mm；l300mm； MT150钻机：可成孔 T1000Inm；rpl200Inm； l500Inm； MT200钻机；可成孔 l000mm；l200mm；l300mm；1500mm；2000mm。 34可以做斜桩； 35采用搭接桩法可施工“桩列式”连续挡土墙。4附属机械的配备 除贝诺特钻机外，施工时尚需配备下列机械： 4l第一节套管：第一节套管下口带有刃脚，便于不沉钻进，上端有固定销孔，便于同标准连接； 42标准节套管：上、下端均有固定销孔，便于加长与拆卸； 43引拔机：为加快施工速度，当钻挖到设计深度时，可将钻机移到下一桩位，利用引拔机液压装置，随着砼的灌注，将套管逐节提出孔外； 44汽车吊（或履带吊）：用于移动引投机，吊放钢筋笼及套管就位连接； 45装载机：将落锤抓斗卸于孔外的泥土装入翻斗车内运出场外； 46翻斗车：运土；47砼搅拌与输送设备； 48砼浇注导管； 49真空泵：清孔用； 410钢筋成型加工机械。5工艺流程全套管钻孔灌注桩施工程序如图5l。6主要工序施工要点 套管法施工最关键的是挖掘推进、连接套管成孔；吊放钢筋笼；灌注砼，提升导管成桩三道工序，下面分别加以讨论。 6l成孔方法 钻机水平就位后，将第一节套管立于桩位处，在自重力、夹持机构回转力及夹持机构压力的复合作用下，将第一节套管沉入土中；然后在上边连接第二节套管。第一、二节套管的垂直度对整个桩孔垂直度起着决定性的作用，只要头一节套管成垂直状态，以后的挖掘方法及套管连接方法又适当，后续套管自然成垂直状态。利用落锤抓斗将套管内的土体抓出孔外，卸在地面上，用装载机装入翻斗车运出场外，随着套管的下沉，不断连接套管，直至钻到孔底标高。 61l对于不同土层，采取不同的挖掘方式： 611l对于软弱土层（N5），应使套管超前下沉，可超出孔内开挖面l15m。使落锤抓斗仅在套管内挖土，这样便于控制孔壁质量及开挖方向（图611l）。 6112对于一般土层（N630），开挖时应使套管超前下沉3Ocm左右，这是最标准的开挖方法（图 6112）。 6113对于硬砂土层及大卵石层，应使落锤抓斗超前下挖2030cm，因为在这种土层中套管的下沉是非常困难的，尤其是对于地下水位以下的硬砂层，如不采取超前开挖的措施，即使利用夹持压力勉强将套管压入土层中，而在以后提升套管时也将是非常困难的（图6113）。 6ll4对于特坚硬土层（N30）及风化岩层，应利用“十字冲击锤”将硬土壤击碎，再利用落锤抓斗将土块抓出孔外。此时也应采取超前下挖的方法，而且超挖深度较大，但不应超过十字锤本身的高度，否则会影响孔壁质量（图6114）。 612挖掘时应注意以下事项： 612l一般情况下，挖掘中途不允许间断，必须连续挖掘。但如果由于某一不可避免的原因必须中断挖掘时，也应继续摇动套管，防止套管外侧土壤因重塑固结效应而将套管构紧，给后续施工带来困难。对于一般土壤，摇动压力应控制在3050kgcm2之间； 6122如地下水位以下有超过5m厚的细砂层，应慎重考虑能否采用贝诺特施工法，至少不能用MT150型以下的钻机。因为套管钻机是利用摇动装置将套管边摇动边压入土层中，当穿过厚细砂层时，砂土会因受到扰动而被压密，将套管紧紧抱住，即使采用超前开挖法将套管压入土中，但在提升套管时也是非常困难的。有资料表明，国外在这种情况下曾出现过套管拔不出来的严重事故； 6123如地下有承压水的存在，那么在承压水段挖掘时不应超挖，尤其是承压水又处于砂层中的更应特别注意，否则会形成孔底涌砂现象。 62钢筋笼吊放工艺 62l操作要点 621l凡长度大于8m的钢筋笼，应分节制作安装； 6212为防止暴筋，同时也为了保证钢筋笼中心与孔中心的重合，应在主筋外侧焊定位块。定位块不宜多，每节笼子上下有两道即可； 6213检查并记录钢筋笼的安装高度与相应的套管长度，这一数据可用于判断钢筋笼是否与套管一起被提上来。 622引起钢筋笼上拱的原因： 套管灌注桩施工中，钢筋笼容易出现的最严重的问题是钢筋笼在浇注砼、提升套管时产生“上拱”现象，这类事故一旦出现，处理过程是相当困难的，有时甚至会造成整个桩的报废。 引起钢筋笼上拱的原因主要有如下几项： 622l成孔垂直度较低，钢筋笼与套管之间阻力太大； 6222钢筋笼制作不顺直，或分节制作安装在连接外出现了弯曲； 62. 23钢筋笼定位卡安装不正确（如呈尖棱状），插入了套管的连接销孔内； 6224清孔不彻底，钻渣被翻上来以后与钢筋裹在一起，将钢筋笼托起（图6224）； 622砼的灌注时间掌握不当，砼发生凝固，砼与套管之间有较大的粘着力，致使提升套管时连钢筋笼一同带起； 6226套管使用后没有及时清理，有砼残块粘结在内表面上，与钢筋笼卡在一起； 6227钢筋笼与套管间的间隙与粗骨料的最大尺寸不相匹配，粗骨料卡在了套管与钢筋笼之间。 623防止钢筋笼上拱的技术措施； 623l使用前检查套管的尺寸，套管提出孔后及时用水清理干净； 6232仔细检查加工好的钢筋笼尺寸； 6233钢筋笼定位卡应做成圆弧形；