全套管鉆孔法在橋梁鉆孔灌注樁施工中的應(yīng)用

■冉百榮

（中鐵一局集團(tuán)有限公司廈門分公司，廈門 361008）

1 工程概況

廈門市仙岳路與成功大道立交改造提升工程B 標(biāo)段，項(xiàng)目起點(diǎn)位于仙岳路與臺(tái)灣街交叉口附近，起點(diǎn)樁號(hào)ZK3+728.844，終點(diǎn)位于金尚路高架橋上，終點(diǎn)樁號(hào)為ZK5+661.95（左線），全長約2km。其中橋梁工程有主線新建混凝土現(xiàn)澆箱梁6 聯(lián)，鋼箱梁4 聯(lián)，鉆孔樁97 根，匝道橋有2 聯(lián)混凝土現(xiàn)澆箱梁，3 聯(lián)拼寬橋，鉆孔樁35 根，橋梁鉆孔樁共計(jì)132 根，直徑有2.0m、1.8m、1.5m、1.2m。

本項(xiàng)目合同工期270 天，其中匝道橋梁要求3 個(gè)月內(nèi)完工通車，35 根鉆孔樁要求1 個(gè)月內(nèi)完成，匝道橋梁通車后，將主線車輛改道匝道繞行，開始施工主線剩余4 聯(lián)現(xiàn)澆箱梁。

2 方案比選

本項(xiàng)目工期比較緊，從地勘圖上反映出地質(zhì)情況復(fù)雜，孤石較多，同時(shí)根據(jù)本單位以前在仙岳路地段施工經(jīng)驗(yàn)，鉆孔樁能否順利施工是保證工期的關(guān)鍵因素。

由于設(shè)計(jì)為嵌巖樁，以往通常采用沖擊鉆成孔法，但沖擊鉆遇到孤石時(shí)進(jìn)度緩慢，尤其是遇到斜面巖和探頭石，需要多次回填大量片石和粘土，鉆進(jìn)速度會(huì)更慢，一根40m 長的樁有時(shí)需要兩個(gè)月左右，對(duì)工期影響很大，再加上沖擊鉆鉆到巖層時(shí)震動(dòng)大，對(duì)周邊距離較近的建筑物干擾較大。而全套管回轉(zhuǎn)鉆機(jī)是一種集全液壓動(dòng)力和傳動(dòng)、機(jī)電液壓聯(lián)合控制于一體的新型鉆機(jī)，施工噪音小、無振動(dòng)，遇到孤石時(shí)，用安裝在套管前端的鉆頭一邊回轉(zhuǎn)切削，一邊用落錘砸碎，然后用沖抓斗抓出，工效較高，且適應(yīng)任何地層，但它與沖擊鉆成孔法相比，費(fèi)用較高。

經(jīng)綜合考慮兩種施工方法的優(yōu)缺點(diǎn)，決定在孤石地段及距離周邊建筑物較近的地段采用全套管鉆孔法，其它地段采用沖擊鉆成孔法。

3 施工方法

全套管鉆孔法主要用套管鉆機(jī)錘式抓斗進(jìn)行鉆孔施工，抓斗在初始狀態(tài)時(shí)，抓斗瓣呈打開狀態(tài)。當(dāng)套管壓入土中，卷揚(yáng)筒突然放松，抓斗以落錘(自由落體)方式向套管內(nèi)沖入切土。收縮鋼絲繩，提升抓斗,繼續(xù)卷揚(yáng)收縮，抓斗被提出套管。松開卷揚(yáng)筒，動(dòng)滑輪靠自重下滑，帶動(dòng)專用鋼絲繩向下。專用鋼絲繩上凸緣滑過下棘爪斜面，使抓斗松開棄土，如此循環(huán)成孔。然后插入鋼筋籠，灌注混凝土而制成樁。

圖1 全套管鉆機(jī)工作原理流程示意圖

全套管鉆孔樁施工過程中必須對(duì)施工人員進(jìn)行技術(shù)交底，將技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、施工方法、工藝要求、技術(shù)措施和必要的操作規(guī)程、注意事項(xiàng)及安全、質(zhì)量要求對(duì)施工人員進(jìn)行交底并講解清楚。

4 施工操作要點(diǎn)

全套管法施工最關(guān)鍵的三道工序分別是∶（1）挖掘推進(jìn)、連接套管—成孔；（2）吊放鋼筋籠；（3）灌注混凝土、提升導(dǎo)管—成樁。下面就各道工序施工要點(diǎn)分別進(jìn)行介紹。

4.1 成孔方法

鉆機(jī)水平就位后，將第一節(jié)套管立于樁位處，在自重力、夾持機(jī)構(gòu)回轉(zhuǎn)力及夾持機(jī)構(gòu)壓力的復(fù)合作用下，將第一節(jié)套管沉入土中；然后在上邊連接第二節(jié)套管。利用落錘抓斗將套管內(nèi)的土體抓出孔外，卸在地面上，用裝載機(jī)裝入翻斗車運(yùn)出場外，隨著套管的下沉，不斷連接套管，直至鉆到孔底標(biāo)高。需要注意的是，第一、二節(jié)套管的垂直度對(duì)整個(gè)樁孔垂直度起著決定性的作用，應(yīng)嚴(yán)格加以控制。

(1)對(duì)于軟弱土層，應(yīng)使套管超前下沉，可超出孔內(nèi)開挖面l～1.5m。使落錘抓斗僅在套管內(nèi)挖土，這樣便于控制孔壁質(zhì)量及開挖方向。

(2)對(duì)于一般土層，開挖時(shí)應(yīng)使套管超前下沉30cm左右，這是最標(biāo)準(zhǔn)的開挖方法。詳見圖2。

圖2 全套管鉆在軟土層 （左）和一般土層 （右）中的掘進(jìn)方法

(3)對(duì)于硬砂土層及大卵石層，應(yīng)使落錘抓斗超前下挖30cm 左右，因?yàn)樵谶@種土層中套管的下沉是非常困難的，尤其是對(duì)于地下水位以下的硬砂層，如不采取超前開挖的措施，即使利用夾持壓力勉強(qiáng)將套管壓入土層中，而在后面提升套管時(shí)會(huì)比較困難。

(4)對(duì)于特堅(jiān)硬土層及風(fēng)化巖層，應(yīng)先用安裝在套管前端的鉆頭回轉(zhuǎn)切削，將套管壓入風(fēng)化巖層，然后用“十字沖擊錘”將巖層擊碎，再利用落錘抓斗將碎塊抓出孔外。詳見圖3。

圖3 全套管鉆在卵石層 （左）和風(fēng)化巖層 （右）中的掘進(jìn)方法

4.2 鋼筋籠吊放工藝

鋼筋籠吊裝工藝操作要點(diǎn)主要有：

(1)為防止暴筋，同時(shí)也為了保證鋼筋籠中心與孔中心的重合，應(yīng)在主筋外側(cè)焊定位塊；

(2)檢查并記錄鋼筋籠的安裝高度與相應(yīng)的套管長度，這一數(shù)據(jù)可用于判斷鋼筋籠是否與套管一起被提上來；

(3)值得注意的是，套管灌注樁施工過程中，鋼筋籠容易出現(xiàn)的最嚴(yán)重的問題是鋼筋籠在澆注砼、提升套管時(shí)產(chǎn)生“上拱”現(xiàn)象，這類事故一旦出現(xiàn)，處理起來是相當(dāng)困難的，有時(shí)甚至?xí)斐烧麄€(gè)樁的報(bào)廢。防止鋼筋籠上拱的技術(shù)措施有：

①使用前檢查套管的尺寸，套管提出孔后及時(shí)用水清洗干凈；

②沿鋼筋籠長度方向每2m 增加一道加強(qiáng)箍筋，增加鋼筋籠的抗變形能力；

③在鋼筋籠下端焊一個(gè)鋼筋網(wǎng)片（Φl6＠150），并在網(wǎng)片上固定兩塊厚約10cm 的砼塊，由導(dǎo)管注入的砼積壓在砼塊上，用砼自重防止鋼筋籠的上浮；

④用反復(fù)夾緊與放松的辦法讓套管搖動(dòng)，用在相同方向轉(zhuǎn)動(dòng)套管l～2 次的辦法消除套管與鋼筋籠之間可能出現(xiàn)的摩阻力；

⑤灌注砼之前，讓套管上下移動(dòng)4～5cm，檢查鋼筋籠是否與套管卡在了一起；

⑥混凝土灌注前先將套管從孔底拔起1～1.5m，然后立即混凝土灌注。

4.3 混凝土灌注工藝

一般均采用導(dǎo)管法灌注混凝土，灌注時(shí)需注意以下幾點(diǎn)：

（1）導(dǎo)管由孔頂向下插入時(shí)，必須用滑閥（或密封球）將下口封住，否則孔內(nèi)的泥渣有可能進(jìn)入樁身砼中，影響砼質(zhì)量；

圖4 采用導(dǎo)管法澆筑混凝土的順序

（2）隨著砼的灌入，慢慢提升導(dǎo)管，但應(yīng)保證導(dǎo)管下端埋入砼內(nèi)的深度不小于2m，砼澆筑到標(biāo)高后將套管全部撥出；

（3）實(shí)際澆筑高度應(yīng)比設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高高出1.0m，這部分砼中滲進(jìn)了被頂上來的泥渣，基坑開挖后再予以鑿除。詳見圖4。

5 實(shí)施效果評(píng)價(jià)

5.1 工效對(duì)比

在本工程項(xiàng)目中，沖擊鉆鉆機(jī)在沒有孤石的情況下，需要至少10 天左右才能完成1 根35m 長的鉆孔樁，有孤石的情況下進(jìn)度會(huì)更慢。而全套管回旋鉆機(jī)工效較高，完成相同類型的鉆孔樁只需要3 天左右，且不受孤石影響，工期比較有保證。對(duì)比而言，全套管鉆孔法工效大幅提升。

5.2 環(huán)保方面

施工中噪音小、無振動(dòng)，鉆孔過程中不使用泥漿護(hù)壁，避免了泥漿的加工、儲(chǔ)存及運(yùn)輸，施工現(xiàn)場潔凈清爽，有利于文明施工。

5.3 質(zhì)量方面

鉆孔過程中采用全套管跟進(jìn)，采用落錘式?jīng)_抓斗挖掘，成樁作業(yè)速度快，孔壁不會(huì)坍塌，垂直度容易控制，成孔質(zhì)量高。鉆孔過程中不使用泥漿護(hù)壁，避免了泥漿污染鋼筋和進(jìn)入混凝土的可能，鋼筋周圍不會(huì)附粘一層泥漿，提高了混凝土對(duì)鋼筋的握裹力，成樁質(zhì)量高。

5.4 經(jīng)濟(jì)方面

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，但鉆孔費(fèi)用相比沖擊鉆成孔法較高。

6 結(jié)束語

綜上所述，全套管鉆孔法施工具有噪音小、無振動(dòng)，不使用泥漿護(hù)壁，成孔速度快，成樁質(zhì)量高，與沖擊鉆成孔法相比費(fèi)用較高等特點(diǎn)，在地質(zhì)復(fù)雜、工期緊、環(huán)保要求高、防止震動(dòng)影響既有建筑物等各種既定條件下，建議采用全套管鉆孔法施工，將會(huì)取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

[1]JTG/T F50-2011,公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范[S].

[2]JGG4-80，工業(yè)與民用建筑灌注樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與施工規(guī)范[S].