鉆孔灌注樁大直徑鋼護筒精準定位與安裝技術

摘要：通過鋼護筒定位糾偏裝置、旋挖鉆頭以及十字叉架擰管器下放鋼護筒，實現了旋挖出土和鋼護筒跟進護壁循環作業，提升了鉆孔灌注樁鋼護筒的定位精度和安裝施工效率。利用定位平臺的四角定位孔確定了樁基中心點，實現了鋼筋籠的精準下放。利用鋼筋籠吊架安裝鋼筋籠，可有效降低鋼筋籠吊裝施工的難度。將鋼護筒進行密封并預留加壓孔，通過往密閉的鋼護筒內施加空氣壓力就能實現鋼護筒的頂升拔除，減小摩阻力的同時消除動靜摩阻力的突變影響，提高了施工效率。向密閉的空間持續通入空氣，當頂升力超過鋼護筒自重及側摩阻力之和時，鋼護筒上升，解決了復雜地質條件下鋼護筒的拔除難題。

關鍵詞：鋼護筒;糾偏;鋼筋籠;頂升拔除

0" "引言

鉆孔灌注樁以其優異的特點，目前已廣泛應用于建筑工程和橋梁工程中。然而在灌注樁諸多施工環節中，遇到的固定護筒精確定位、鋼筋籠快速吊裝、孔渣高效提取、樁頭綠色截樁等問題尚未得到完全解決[1]。目前常用的一種鉆孔灌注樁的施工方法，是將鉆機安裝就位，待泥漿量和泥漿技術指標達標后開始鉆進。鉆孔深度達到要求后，采用灌注樁孔徑檢測系統進行檢查并清孔，然后安裝導管并進行第二次清孔。樁孔的施工順序安排上采用跳樁法施工，并待相鄰孔混凝土強度達到要求后方可施鉆。

該方法雖然解決了孔渣提取效率低的問題，并在一定程度上提高了施工效率，但是在如何降低鋼筋籠吊裝難度、提高施工護筒安裝定位精度提高等方面尚存改進之處。此外，在樁體快速截斷等方面尚存可進一步提升之處[2]。

為有效降低灌注樁鋼筋籠吊裝難度，提高現場施工效率，改善樁身施工質量，根據鉆孔灌注樁施工出現的缺陷，本文提出了一種可以提升鉆孔灌注樁固定護筒的定位精度和安裝施工效率的方法[3]。即使用“五點式”鋼護筒實時定位和糾偏裝置，實現鋼護筒精準下放，并在固定護筒的外側設置裝配式承載體、淺層固化體和墩頂平臺，通過橫向校位體和豎向校位體對固定護筒進行精確定位保持。

1" "工藝原理

1.1 “五點式”鋼護筒定位

使用“五點式”鋼護筒實時定位和糾偏裝置，在固定護筒上設置監測點，進行實時定位下放和糾偏。使用工字鋼作為滑索，確定鋼筋籠的精準下放。振動錘原則上按照順時針隔位循環法（A→B→C→D→E→A）的方式，對鋼護筒施加振動力。在護筒下沉過程中，在不同觀測點進行護筒位移觀測，按照護筒的實際偏位狀態選取最有效的振擊點（A、B、C、D、E五點之一）進行糾偏、調整，如此循環，直至鋼護筒正確就位。

鋼護筒精準監測和糾偏點設置如圖1所示。在鋼護筒內側均勻吊設工字鋼作為滑索，使得鋼護筒內徑減去工字鋼截面高度后，比鋼筋籠外徑大2cm。而后將鋼筋籠沿工字鋼吊放入孔內[4-5]。鋼筋籠精準吊裝結構放置如圖2所示。

1.2" "鋼筋籠吊裝架安裝

采用鋼筋籠吊裝架進行灌注樁鋼筋籠的吊裝和接長施工。鋼筋籠吊裝架由內側環板、外側環板、橫向緊固螺栓、定位立桿、鋼筋籠內撐板、轉動撐桿和固定撐桿組成，橫向緊固螺栓采用不銹鋼螺栓[6]。

固定撐桿與轉動撐桿之間設置頂壓轉軸，頂壓轉軸采用球鉸。在內側環板、外側環板和鋼筋籠內撐板上均設置鋼筋嵌入槽，鋼筋嵌入槽呈圓弧形。預先在灌注樁鑿除段豎向鋼筋的外側，設置柔性隔離層和柔性分隔體。采用豎向定位板對灌注樁超灌段進行輔助定位后，先將柔性分隔體取出，再將灌注樁截斷，然后采用樁頭吊具將灌注樁超灌段吊離。

2" "鋼護筒定位與安裝施工技術

2.1" "制備裝配式承載體、鋼筋籠吊裝架

制備滿足現場承載要求的裝配式承載體和墩頂平臺，在墩頂平臺的下表面設置裝配式承載體嵌入槽，根據灌注樁的直徑分別制備鋼筋籠吊裝架。鋼筋籠吊裝架由內側環板、外側環板、橫向緊固螺栓、定位立桿、鋼筋籠內撐板、轉動撐桿和固定撐桿組成。固定撐桿與轉動撐桿之間設置頂壓轉軸。鋼護筒頂部采用20mm厚鋼板（預留送風口）作封口板，環向與鋼護筒側壁整體焊接，周邊設加強勁板補強。

2.2" "現場測量定位

施工現場進行調整整平后，根據設計和現場施工要求，現場測繪確定灌注樁、固定護筒的平面坐標，以及裝配式承載體和墩頂平臺的位置。對于測量的點位需要認真保護，避免破壞點位，防止其對精度造成影響。

2.3" "鋼護筒固定

在護筒加工時，在護筒上邊緣焊接安裝“夾具”。護筒安裝時與鉆機外側動力頭連接，確保在護筒安裝及拔出施加動力轉動時受力良好，不出現“打滑”現象。在固定護筒埋設過程中，采用十字叉架擰管器順時針隔位循環法，對鋼護筒施加振動力。

在護筒邊緣設置 5個監測和調整點，在觀測到護筒偏移后，按照護筒的實際偏位狀態選取最有效的監測點作為振擊點進行糾偏、調整，如此循環，直至鋼護筒正確就位。鋼護筒固定與下放如圖3所示。護筒埋深10～12m，根據現場情況選擇合適的護筒深度，至此完成護筒埋設作業。

2.4" "鋼護筒跟進與定位平臺安裝

采用全液壓驅動雙動力頭螺旋鉆機進行灌注樁鉆孔施工，在灌注樁鉆孔過程中同步采用掏渣器進行孔渣提取施工。內側動頭驅動螺旋鉆桿，外側動力頭驅動鋼護筒，鋼護筒和螺旋鉆桿同步進行逆向鉆進。鋼護筒和螺旋鉆桿同部鉆進如圖4所示。鉆進時，孔內渣土沿著鉆桿上的螺旋葉片排出，鋼護筒上留有排渣孔，使用小挖配合渣土清理。小挖配合渣土清理如圖5所示。

現場挖設裝配式承載體的布設槽孔，將裝配式承載體布設完成后，對其周邊土層進行固化使其形成淺層固化體。在裝配式承載體的頂部設置墩頂平臺，并在裝配式承載體與墩頂平臺相接處設置彈性填充體，在墩頂平臺上設置限位立板。現場鉆設固定護筒的布設孔，將固定護筒吊入其布設孔內后，在固定護筒上設置限位橫板和鋼筋定位板。在墩頂平臺上設置橫向校位體和豎向校位體，使橫向校位體的兩端分別與固定護筒和限位立板相接。

安裝定位平臺之前，先測量放樣出4個定位孔位置，并做好標記，以保證樁基中心位置的準確。定位平臺隨著鋼筋籠運輸車運至施工現場，根據4個點位調整安裝定位平臺，在四角的定位孔插上鋼筋頭加以固定。定位平臺安裝如圖6所示。

2.5" "灌注樁鋼筋籠吊裝就位

定位平臺就位后，開始進行鋼筋籠吊裝作業施工。在鋼護筒內側均勻搭設4根工字鋼作為滑索，使鋼護筒內徑減去工字鋼截面高度后，比鋼筋籠外徑大1～2cm，而后將鋼筋籠沿工字鋼吊放入孔內。

調整鋼筋籠定位時，將鋼筋籠吊裝架插入灌注樁鋼筋籠的內部，先下壓定位立桿，使鋼筋籠內撐板，頂壓灌注樁鋼筋籠的縱向鋼筋。再通過橫向緊固螺栓，將內側環板和外側環板共同夾緊灌注樁鋼筋籠的縱向鋼筋。灌注樁鋼筋籠吊裝至設定位置后，轉動固定護筒頂部的鋼筋定位板，使內側環板和外側環板分別嵌入鋼筋定位板上表面的環板連接凹槽。

灌注樁鋼筋籠吊裝完成后，根據灌注樁截除段的標高情況，在灌注樁鑿除段鋼筋籠豎向鋼筋的外側設置柔性隔離層，在灌注樁鑿除段鋼筋籠的外側設置柔性分隔體。再固定撐桿與轉動撐桿之間設置頂壓轉軸，在內側環板、外側環板和鋼筋籠內撐板上均設置鋼筋嵌入槽。內側環板和外側環板的鋼筋嵌入槽位置相向設置。固定撐桿自定位立桿的底端向上均勻間隔布設，橫向緊固螺栓設于定位立桿的上端部。

2.6" "混凝土灌注與護筒拔出

下灌注導管后，進行二次清孔，確保孔底沉渣厚度符合規范要求，灌注工藝與傳統灌注樁基灌注一致。灌注樁鋼筋籠吊裝就位后，進行灌注樁的樁身混凝土灌注施工。灌注樁基完成拔出護筒，將驅動器的外套筒體與第一節護筒頂部固定，用驅動器鏈接護筒反旋往上提，然后提起護筒至第N節護筒底部提出樁孔。

對現場泥漿池進行清理，轉運到棄土場或主泥漿池，并按照原有的邊坡坡比對施工區域進行恢復。根據鋼護筒規格、入土深度以及土層性質，可計算獲得實現鋼護筒頂升的臨界空氣壓力值，并以此值選取合適的空氣壓縮機及配套設施。

通過空氣壓縮機將鋼護筒內壓力加至臨界值。鋼護筒開始上升時，立即停止空壓機加壓。振動錘夾緊鋼護筒往上提升，上升時履帶吊緩慢起鉤，帶動鋼護筒緩慢上升。此過程中應密切關注鋼護筒的提升情況，以便隨時控制履帶起重機的提升速度。當鋼護筒內氣壓降至與大氣壓相同時，利用履帶起重機將鋼護筒安穩拔出并放置在指定位置。

3" "質量保證措施

護筒的對接焊縫等級需達到一級標準，保證焊縫整齊順滑，焊縫金屬與母材的過渡平順，焊縫不得有裂紋、未熔合等缺陷。鋼護筒頂部采用鋼材焊接進行密封，一方面要保證焊縫的外觀質量，確保其密封嚴實，另一方面需要保證焊縫抗剪強度大于需要施加的臨界氣壓值，確保焊縫在空壓機施壓過程中不被破壞。

鋼筋籠在起吊、運輸和安裝中應采取措施防止其變形。起吊時吊點宜設在鋼筋籠加強筋部位。鋼筋籠安裝入孔時，應保持垂直狀態，對準孔內慢慢輕放，避免碰撞孔壁。下籠中若遇阻礙不得強行下入，應查明原因酌情處理后再繼續下籠。鋼筋籠全部安裝入孔后，應檢查安裝位置，確認符合要求后將鋼筋籠吊筋進行固定，以使鋼筋籠定位，避免混凝土灌注時鋼筋籠上拱。十字叉架擰管器及配套鋼護筒、提吊桿、銷子等應嚴格按設計規格、尺寸制作，材料材質應符合設計要求。混凝土材料、拌合、運輸設備及現場作業人員、機械等應能保證混凝土灌注的連續進行。

4" "結語

為有效降低灌注樁鋼筋籠吊裝難度，提高現場施工效率，改善樁身施工質量，根據鉆孔灌注樁施工出現的缺陷，本文提出了一種可以提升鉆孔灌注樁固定護筒的定位精度和安裝施工效率的方法。

通過“五點式”定位和糾偏裝置、旋挖鉆頭旋帶動跟進式護筒以及十字叉架擰管器下放鋼護筒，實現了旋挖出土和鋼護筒跟進護壁循環作業，提升了鉆孔灌注樁鋼護筒的定位精度和安裝施工效率。通過向密閉的空間持續通入空氣，空氣對鋼護筒頂部封口板的壓力（頂升力）逐漸增大，當頂升力超過鋼護筒自重及側摩阻力之和時，鋼護筒持續上升，解決大型設備進場受限、復雜地質條件下鋼護筒的拔除難題。利用定位平臺的四角定位孔確定了樁基中心點，實現鋼筋籠的準確定位，可大幅提升固定護筒的定位精度和安裝效率，減少了工程質量問題和返工現象的發生。

參考文獻

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[3] 孫大奎，劉沖堯，劉躍，等.灌注樁鋼護筒接樁法數值分析與工程應用[J].施工技術，2020（19）：27-32.

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[6] 游天亮，呂欣豪，魏建輝，等.復雜地質條件下旋挖樁全鋼護筒施工[J].施工技術，2020（6）：54-57.