全回轉套管鉆機施工灌注樁試樁方案

莊志勇

廈門市海路港建設集團有限公司（361000）

全回轉套管鉆機施工灌注樁試樁方案

莊志勇

廈門市海路港建設集團有限公司（361000）

結合某工程實例，主要介紹全回轉套管鉆機施工工藝流程,對全回轉套管鉆機的施工注意事項作了詳細描述。

全回轉套管鉆機；注意事項；施工

1 工程概況

本次全回轉套管鉆機試樁的目的是為了進行工藝的檢驗，包括成孔速率、是否塌孔、進度是否受潮水影響、混凝土充盈系數、混凝土成孔質量等，但不下放鋼筋籠。試樁樁位擬定于830段的59樁與58樁之間。

2 全回轉套管鉆機的施工工藝步驟

全回轉套管灌注成樁和全回轉套管鉆進成孔是構成全回轉套管成孔灌注樁施工流程的兩個階段。其中，套管起拔灌注和套管鉆進成孔屬一次完成，這兩個階段聯系緊密。

圖1 全回轉套管鉆機的施工工藝步驟

2.1 全回轉套管鉆進成孔階段

為了更好地分析全回轉套管鉆進成孔階段可從三個方面進行分析:第一，中樁位與鉆機應合理對應，確保下壓套管過程中同時落實回轉驅動套管相應操作，從而達到套管快速鉆入地下的目的；第二，在孔底實現吊機沿套管內壁下放或在套管內采用回轉鉆機旋挖取土的同時，進行套管鉆入底層操作，確保鉆進套管時套管內實現旋挖或沖抓，采用套管靴邊切割法處理鉆入底層過程中出現障礙物或孤石問題；第三，在套管內遇到障礙物或孤石時，可采用沖錘法將障礙擊碎，而孤石會隨著鉆進深度而逐漸擠入孔壁，面對這種情況需要用抓斗將碎石取出。在挖的同時要不斷鉆進套管，直到樁深與工程需求相符為止，確定深度符合工程標準后應對孔底沉渣進行清理（厚度＜5 cm）。

2.2 套管灌注成樁階段

套管灌注成樁階段可從兩個方面進行分析:第一，安裝灌注串筒應在終孔施工結束后，并在拔套管同時進行混泥土灌注工作；第二，灌注管要在灌注結束且灌注成功后方可拔出。

3 360°全回轉套管鉆機鉆孔灌注樁施工內容

在360°全回轉套管鉆機鉆孔灌注樁施工前，需根據鉆孔灌注樁的具體結構圖紙，進一步確定鉆孔灌注樁樁基分布位置，并確定所需施工的樁基的樁位、樁徑及深度。

3.1 設備配套，到位，鉆進

確定鉆孔灌注樁樁位、大小，將360°全回轉套管鉆機置于樁位的正上方后，用履帶吊將鋼套管置于360°全回轉套管鉆機的夾具內，夾具抱緊后開始把鋼套管旋回轉往下壓，在鋼套管回轉下壓時專職看垂直度的人員同步進行調整鋼套管的垂直度，在垂直度控制在≤2%H后將第一節鋼套管壓入。

3.2 套管鉆進及沖抓斗取土（穿透拋石層）

為了使套管鉆進與抓斗取土操作更具實效性，應確保下壓套管與抓土操作在吊裝安放第二節鋼套管古城中保持一致，并對抓土過程中的套管垂直度等變量隨時進行監管與調整，并對偏移現象及時更正，直至套管穿透拋石層停止鉆進套管。

3.3 “二次成孔”

采用挖掘機一邊回填建筑水泥塊，吊車和主機一邊上拔套管，并夯實建筑水泥塊。當建筑水泥塊面和套管底面上拔至地面標高時，再次調整套管垂直度，并下壓套管至回填前深度。同時監測套管內建筑水泥塊的沉降量。當套管內建筑水泥塊沉降量大于1 m時，重復“二次成孔”作業，直至套管內建筑水泥塊沉降量小于1 m。從而保證建筑水泥塊盡量充填于拋石層的間隙內,對樁孔內制造一道護壁，防止成樁灌注混凝土時因拋石層間隙較大而導致混凝土充盈系數過大，并引起樁身質量問題。同時保證主機作業面不會沉降。

3.4 再次套管鉆進及沖抓斗取土

采用邊下壓套管邊抓土形式進行再一次的抓斗套內取土操作，并對操作過程中套管垂直度隨時進行監管，一旦出現位移或偏離，則需要利用垂直度控制用線垂對角線方向控制并調整套管。在施工操作達到設計標準時，應立刻落實清孔操作，對內在沉渣厚度進行測量，確保清孔直徑與工程承建需求相符，并在工程監理監督下對孔深與孔內沉渣再次檢測，從而保證工程質量不受影響。

4 全回轉套管鉆進施工注意事項

通過套管鉆機對孔內套管施加垂直載荷和扭矩，是全回轉套管鉆進主要施工理念，同時在底層中鉆進的套管是通過套管鉆頭（套管靴）切削操作實現的；而鉆掘取土是與其運用旋挖鉆機或沖抓斗同時在套管內部進行的操作，達到套管內部土塞摩阻力可有效降至最低，從而滿足工程需求；由于循環液與泥漿均不出現于鉆進過程中的全孔套管護壁內部，因此可運用干式鉆掘取土策略，而鉆進速度則與套管鉆進速度同步，而具體鉆進速度則依照工程地實際地層而靈活設定。接頭連接是在套管柱內多層套管連接形式，為了確保施工符合設計樁深，應在鉆進的同時加接套管。在澆筑混凝土前安裝灌注串筒，而拔出套管與灌注混凝土的操作應間隔交替落實，當設計樁頂標高鄰近1 m時則停止灌注，并清除工程內的套管。

全回轉套管鉆進施工灌注柱應注意以下事項:在進行套管回轉操作時，應運用全回鉆機，加之拔管與旋轉相伴而行的方法達到套管回轉目的。套管進行排渣操作時，可利用套管沖抓成孔工法以及履帶起重機沖抓取土法來落實排渣目的。其中，在套管內采用履帶起重機吊放沖抓斗土時，同時運用灌注混凝土、安裝灌注串筒等形式落實排渣目的。在進行此操作時，應確保配套設備方便實用,且通過吊放形式對現場機具進行布控。

鉆機結構主要由三個部分構成,即液壓泵站、主體部分、配套部分。

一是主體部分。在鉆機進行套管回旋施工中接地底盤由調平單元同底盤構成，且將墊叉式反力臂桿槽孔和連接地錨箱設在側面，在確保工程質量的同時,起到承受套管回轉扭矩的作用，而下夾持圈設在內部，起到防止接卸套管過程中套管出現下滑以及拔套管過程中套管出現下滑的輔助作用；為了保證套管可垂直鉆進，在設備上設置了具有自動調平功能的支腿油缸。針對主體部分來講，核心驅動箱體是套管回轉驅動主要單元，加之減速器、液壓馬達并設有回轉支撐和大齒圈回轉套管。套管垂直楔塊是套管夾持單元主要結構，包括夾持動盤、變徑卡瓦、夾持楔塊、夾持連桿以及夾持油缸等部分。其中，用于操作工人完成接卸套管的工作平臺是上部護欄走臺主要功能。為了使鉆進和拔出管在豎向載荷方面更具科學性、穩定性，將四個壓拔油缸安裝在四個導向伸縮立柱內，是套管壓拔單元主要結構。在電控與液壓單元內則有電氣自動控制系統、鉆機遙控單元以及大流量負荷敏感液壓系統等。而壓入、回轉、起拔以及夾緊均可在鉆機內同時完成，而運作動力由液壓泵提供，且驅動方式為全液壓式。為了使液壓和電動單元運行更加高效，在此基礎上構建了可調角度套管搖動系統、垂直度自動調整系統、套管鉆研自動控制系統、泵站智能散熱系統以及可調角度套管搖動系統。

二是配套部分。在配套部分可從三個方面進行分析:第一由于在配套設備中安裝了可以實現直徑變徑卡瓦，因此鉆機可依據工程建設需求自由調整套管直徑（施工在Φ1 000 mm~2 000 mm范圍內）。第二，運用墊叉式反力臂桿加之地錨箱構成了鉆機反力裝置,且可依據施工場地實際情況而靈活進行調用，其中為了給套管提供回轉轉矩下壓力以及反力，可用地錨箱上放置配重塊形式進行操作，而當施工現場地面較窄時，則可利用反力裝置。由于反力臂具有一定長度，可以將全回轉鉆機與履帶起重機分別連接在設備兩頭，并按照施工要求結合工程實際情況靈活設置，其實效性可見一斑。此外，地錨箱因占地面積不大,比較適用于套管鉆進在30 m以內的工程；第三，為了使鉆機基座與鉆機套管更穩固，孔口機臺板應運而生，加之起拔油缸和支腿的設計而成的定位槽，使得定位槽與中間設置可保證導向孔與套管直徑相符。

三是液壓泵站。構成液壓泵站的主要單元有液壓控制單元、柴油機控制單元、液壓油箱及相關附件、2臺液壓主泵、2臺輔泵、分動箱、255 kW柴油機、液壓儀表盤、降噪外罩、柴油機外接油管快插單元構成。與此同時設有油溫、節能、過載停車以及高油位等自我保護系統。為了使顯示發動機、鉆機輸出載荷和控制更加高效，在液壓泵站中還設立了具有優先遙控操作的操作面板，并設有節能散熱系統對大流量負荷下產生的敏感液壓系統進行防護，促使液壓系統更具可靠性與安全性。

[1]王斌.鉆孔灌注樁施工質量控制措施[J].建筑技術,2010 (10):902-904.

[2]宋剛.全回轉套管施工工藝拓展研究及應用[J].建筑機械, 2010(7)82-86.