全套管鉆孔法施工技術(shù)

尼加提·沙塔爾

(新疆維吾爾自治區(qū)交通建設(shè)工程招標(biāo)投標(biāo)中心)

1 全套管鉆機(jī)適用范圍

全套管鉆機(jī)適用于各類土質(zhì)、風(fēng)化巖層、卵石層及砂土層中采用相應(yīng)的鉆挖技術(shù)，完成鉆孔樁成孔，但在孤石、泥巖層或軟巖層成孔時(shí)，成孔效率將明顯降低。當(dāng)?shù)叵滤幌掠泻窦?xì)砂層(厚度5 m以上)時(shí)，由于搖動(dòng)作業(yè)使砂層壓密，將造成壓進(jìn)或抽拔套管困難，故應(yīng)避免在有厚砂層的地層中使用。

2 工藝流程圖

全套管鉆孔法施工工藝流程圖。

全套管鉆孔法施工工藝流程圖

3 工藝原理介紹

3.1 工藝原理

全套管鉆孔法是利用鉆機(jī)裝有液壓驅(qū)動(dòng)的抱管、晃管、壓入(或拔出)機(jī)械，成孔過(guò)程中將套管邊晃邊壓，壓入土中，同時(shí)利用重錘式?jīng)_抓斗在鋼套管中挖掘取土或砂石，直至鋼套管下沉至設(shè)計(jì)深度，成孔后灌注混凝土的同時(shí)，逐節(jié)將鋼套管拔出并拆除。

3.2 工藝特點(diǎn)

(1)施工無(wú)噪音、無(wú)振動(dòng)，鉆孔過(guò)程中不使用泥漿護(hù)壁，避免了泥漿的加工、儲(chǔ)存、運(yùn)輸、施工現(xiàn)場(chǎng)潔凈清爽，有利于文明施工。

(2)鉆孔過(guò)程中采用全套管跟進(jìn)，落錘式?jīng)_抓斗挖掘，成樁作業(yè)速度快，孔壁不會(huì)坍塌，成孔質(zhì)量高。

(3)鉆孔過(guò)程中不使用泥漿護(hù)壁，避免泥漿污染鋼筋和進(jìn)入混凝土的可能，鋼筋周圍不會(huì)附粘一層泥漿，有利于提高混凝土對(duì)鋼筋的握裹力，成樁質(zhì)量高。

(4)成孔速度快，挖掘深度大，成孔垂直度容易控制，垂直度偏差小，可以控制到3‰。

(5)成孔直徑標(biāo)準(zhǔn)，擴(kuò)孔率小，與其他成孔方法比較，節(jié)約混凝土，清孔徹底，孔底殘?jiān)伲岣吡藰兜某休d力。

(6)套管鉆機(jī)為自行式，現(xiàn)場(chǎng)移動(dòng)方便。(7)可做斜度15°以內(nèi)的斜樁。

4 鉆孔前的施工準(zhǔn)備

(1)熟悉樁基工程施工圖紙，編制樁基施工組織設(shè)計(jì)或施工方案。

(2)進(jìn)行施工現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，弄清施工場(chǎng)地和鄰近區(qū)域內(nèi)的地下管線、地下構(gòu)筑物等的調(diào)查資料。

(3)進(jìn)行場(chǎng)地平整，對(duì)局部松軟、淤泥進(jìn)行換填夯實(shí)處理，保證鉆機(jī)位置處平整、夯實(shí)，避免在鉆進(jìn)過(guò)程中鉆機(jī)產(chǎn)生機(jī)械傾斜，致使成孔偏心;清除雜物，清除施工范圍內(nèi)的電線、電纜、地下水管及其他障礙物;雨季施工應(yīng)做好排水措施。

(4)場(chǎng)地平整后進(jìn)行樁位放樣，樁位采用全站儀測(cè)設(shè)，樁位放出后釘好十字護(hù)樁，做好測(cè)量校核工作。

5 施工步驟

施工步驟如圖所示：

(1)鉆機(jī)就位后應(yīng)將鉆機(jī)水準(zhǔn)儀校正找平，成孔機(jī)具中心必須與樁中心一致。

(2)壓入第一、二節(jié)套管必須豎直，這是決定樁孔垂直度的關(guān)鍵。在套管壓入過(guò)程中，應(yīng)用經(jīng)緯儀不斷校核垂直度。當(dāng)套管發(fā)生傾斜時(shí)應(yīng)拔出來(lái)重新埋設(shè)。

(3)根據(jù)地質(zhì)情況，確定套管刃尖與挖掘底面的關(guān)系。

全套管鉆孔法施工步驟圖

6 設(shè)備安裝與走行

(1)安裝要點(diǎn)

①將前車架吊放在一平整堅(jiān)實(shí)的平地上，用專用長(zhǎng)高壓膠管把前支腿與后車架上的油管連接起來(lái)。②主機(jī)慢慢地向前車架靠攏，墊塊可先用螺栓固定在前車架上，用支腿液壓缸調(diào)整前車架的高度，對(duì)齊前后車架的螺栓孔后，將它們連接起來(lái)。③用前支腿液壓缸與引拔提升液壓缸調(diào)整夾卡的高度，使搖動(dòng)大臂與搖動(dòng)液壓缸相連。④平著吊起立柱，用卡瓦將立柱液壓缸與立柱連在一起。立柱頂部落在車后的托架上。⑤用立柱液壓缸將立柱頂起豎直，安裝斜撐桿。⑥下套管時(shí)，斜撐處于后傾斜狀態(tài)，挖掘時(shí)，斜撐處在豎直位置，連接抓斗鋼絲繩套，吊起抓斗后便可進(jìn)行挖掘。

(2)走行

全套管鉆機(jī)在施工場(chǎng)內(nèi)短距離走行時(shí)可依靠走行裝置驅(qū)動(dòng)履帶，鉆機(jī)自行移機(jī)就位。MT-150型套管鉆機(jī)每小時(shí)可行走700 m左右。

7 鉆孔施工

(1)不同地質(zhì)地層的開(kāi)挖方法

①軟土地層作業(yè)(標(biāo)貫值N小于5)。對(duì)于軟弱土層(標(biāo)貫值N小于5)，應(yīng)使套管超前下沉，可超出孔內(nèi)開(kāi)挖面1.0～1.5 m，使落錘抓斗僅在套管內(nèi)挖掘取土，這樣可以很好地控制孔壁質(zhì)量及開(kāi)挖方向。若由于地下水壓力使砂粒從孔底向上隆起，可向孔中投入比重較大的黏土以阻止砂土的上翻。②普通土層作業(yè)(標(biāo)貫值N小于6～12)。對(duì)于一般土層(標(biāo)貫值N小于6～12)，開(kāi)挖時(shí)應(yīng)使套管超前下沉0.3 m左右，這是全套管鉆機(jī)最標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)挖的方法。③堅(jiān)實(shí)砂地層作業(yè)。對(duì)于堅(jiān)實(shí)砂地層，由于在這種地層中套管的下沉式非常困難的，應(yīng)使用落錘抓斗超前下挖0.2～0.3 m，尤其是對(duì)于地下水位以下的堅(jiān)實(shí)砂層，鉆進(jìn)中應(yīng)將超前挖掘量控制在最小量。④碎石地層作業(yè)。對(duì)于碎石地層，由于地層中存在碎石，應(yīng)使用落錘抓斗超前下挖0.3～0.5 m，否則套管下壓過(guò)程中可能出現(xiàn)套管傾斜，不易控制套管的垂直度。⑤堅(jiān)硬土層作業(yè)。對(duì)于堅(jiān)硬土層，應(yīng)先利用“十字沖擊錘”將硬土層擊碎，再利用落錘抓斗將土塊挖出孔外。此時(shí)也采用抓斗超前下挖的方法，而且超挖深度相對(duì)較大，但不宜超過(guò)十字錘本身的高度，否則會(huì)影響孔壁質(zhì)量。

(2)鉆孔開(kāi)挖中的操作注意事項(xiàng)

①鉆機(jī)腳下地基須平整、穩(wěn)固，一般鋪設(shè)厚鋼板或枕木，以滿足地基應(yīng)力的要求。②開(kāi)孔下壓套管，起始鉆進(jìn)速度宜慢，并反復(fù)校正套管，對(duì)其垂直度取決開(kāi)挖后的5～6 m深，否則再深就難以校正。③在掘進(jìn)過(guò)程中應(yīng)隨時(shí)檢查鉆機(jī)的水平情況并及時(shí)調(diào)整。在調(diào)整時(shí)應(yīng)特別注意前支腿的操作要求，即抱管裝置必須抱緊套管后，才能收前支腿，并在前支腿落實(shí)后才能松抱管器，以免造成機(jī)身突然向前方傾斜及引起機(jī)身的平面移動(dòng)。④一般情況下，開(kāi)挖過(guò)程中途不允許間斷，必須連續(xù)開(kāi)挖。如果由于某一不可避免的原因必須中斷開(kāi)挖時(shí)，應(yīng)繼續(xù)搖動(dòng)套管，防止套管外側(cè)土壤因重塑固結(jié)而將套管夾緊，給后續(xù)施工帶來(lái)困難。⑤如地下水位以下有超厚的細(xì)砂層，特別是層厚超過(guò)5 m時(shí)，若采用抓斗施工困難的，宜采用高壓射水吸泥下沉并輔以套管驅(qū)壓。⑥如地下有承壓水存在時(shí)，在承壓水段開(kāi)挖時(shí)不能超挖，嚴(yán)格保證孔內(nèi)水頭，特別是在承壓水又處于砂層中更應(yīng)特別注意，否則可能出現(xiàn)孔底涌砂現(xiàn)象。⑦套管起吊時(shí)，應(yīng)使用專用工具吊裝，避免損壞套管螺紋。⑧抽拔套管困難或不能拔出的原因、措施和對(duì)策見(jiàn)表1。

表1 抽拔套管困難或不能拔出的原因、措施和對(duì)策

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［1］高冬光.公路橋涵設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.人民交通出版社，2000.

［2］王慧東.橋梁墩臺(tái)與基礎(chǔ)工程［M］.中國(guó)鐵道出版社，2005.［3］公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范(JTG D60-2008)［S］.

［4］陳驥.鋼結(jié)構(gòu)穩(wěn)定理論與設(shè)計(jì)［M］.科學(xué)出版社.

［5］公路橋涵地基與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D63-2007)［S］.

［6］公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范(JTJ041-2000)［S］.