全套管鉆孔法施工技術

尼加提·沙塔爾

(新疆維吾爾自治區交通建設工程招標投標中心)

1 全套管鉆機適用范圍

全套管鉆機適用于各類土質、風化巖層、卵石層及砂土層中采用相應的鉆挖技術，完成鉆孔樁成孔，但在孤石、泥巖層或軟巖層成孔時，成孔效率將明顯降低。當地下水位下有厚細砂層(厚度5 m以上)時，由于搖動作業使砂層壓密，將造成壓進或抽拔套管困難，故應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裝有液壓驅動的抱管、晃管、壓入(或拔出)機械，成孔過程中將套管邊晃邊壓，壓入土中，同時利用重錘式沖抓斗在鋼套管中挖掘取土或砂石，直至鋼套管下沉至設計深度，成孔后灌注混凝土的同時，逐節將鋼套管拔出并拆除。

3.2 工藝特點

(1)施工無噪音、無振動，鉆孔過程中不使用泥漿護壁，避免了泥漿的加工、儲存、運輸、施工現場潔凈清爽，有利于文明施工。

(2)鉆孔過程中采用全套管跟進，落錘式沖抓斗挖掘，成樁作業速度快，孔壁不會坍塌，成孔質量高。

(3)鉆孔過程中不使用泥漿護壁，避免泥漿污染鋼筋和進入混凝土的可能，鋼筋周圍不會附粘一層泥漿，有利于提高混凝土對鋼筋的握裹力，成樁質量高。

(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)成孔直徑標準，擴孔率小，與其他成孔方法比較，節約混凝土，清孔徹底，孔底殘渣少，提高了樁的承載力。

(6)套管鉆機為自行式，現場移動方便。(7)可做斜度15°以內的斜樁。

4 鉆孔前的施工準備

(1)熟悉樁基工程施工圖紙，編制樁基施工組織設計或施工方案。

(2)進行施工現場調查，弄清施工場地和鄰近區域內的地下管線、地下構筑物等的調查資料。

(3)進行場地平整，對局部松軟、淤泥進行換填夯實處理，保證鉆機位置處平整、夯實，避免在鉆進過程中鉆機產生機械傾斜，致使成孔偏心;清除雜物，清除施工范圍內的電線、電纜、地下水管及其他障礙物;雨季施工應做好排水措施。

(4)場地平整后進行樁位放樣，樁位采用全站儀測設，樁位放出后釘好十字護樁，做好測量校核工作。

5 施工步驟

施工步驟如圖所示：

(1)鉆機就位后應將鉆機水準儀校正找平，成孔機具中心必須與樁中心一致。

(2)壓入第一、二節套管必須豎直，這是決定樁孔垂直度的關鍵。在套管壓入過程中，應用經緯儀不斷校核垂直度。當套管發生傾斜時應拔出來重新埋設。

(3)根據地質情況，確定套管刃尖與挖掘底面的關系。

全套管鉆孔法施工步驟圖

6 設備安裝與走行

(1)安裝要點

①將前車架吊放在一平整堅實的平地上，用專用長高壓膠管把前支腿與后車架上的油管連接起來。②主機慢慢地向前車架靠攏，墊塊可先用螺栓固定在前車架上，用支腿液壓缸調整前車架的高度，對齊前后車架的螺栓孔后，將它們連接起來。③用前支腿液壓缸與引拔提升液壓缸調整夾卡的高度，使搖動大臂與搖動液壓缸相連。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，斜撐處于后傾斜狀態，挖掘時，斜撐處在豎直位置，連接抓斗鋼絲繩套，吊起抓斗后便可進行挖掘。

(2)走行

全套管鉆機在施工場內短距離走行時可依靠走行裝置驅動履帶，鉆機自行移機就位。MT-150型套管鉆機每小時可行走700 m左右。

7 鉆孔施工

(1)不同地質地層的開挖方法

①軟土地層作業(標貫值N小于5)。對于軟弱土層(標貫值N小于5)，應使套管超前下沉，可超出孔內開挖面1.0～1.5 m，使落錘抓斗僅在套管內挖掘取土，這樣可以很好地控制孔壁質量及開挖方向。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(標貫值N小于6～12)。對于一般土層(標貫值N小于6～12)，開挖時應使套管超前下沉0.3 m左右，這是全套管鉆機最標準的開挖的方法。③堅實砂地層作業。對于堅實砂地層，由于在這種地層中套管的下沉式非常困難的，應使用落錘抓斗超前下挖0.2～0.3 m，尤其是對于地下水位以下的堅實砂層，鉆進中應將超前挖掘量控制在最小量。④碎石地層作業。對于碎石地層，由于地層中存在碎石，應使用落錘抓斗超前下挖0.3～0.5 m，否則套管下壓過程中可能出現套管傾斜，不易控制套管的垂直度。⑤堅硬土層作業。對于堅硬土層，應先利用“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。此時也采用抓斗超前下挖的方法，而且超挖深度相對較大，但不宜超過十字錘本身的高度，否則會影響孔壁質量。

(2)鉆孔開挖中的操作注意事項

①鉆機腳下地基須平整、穩固，一般鋪設厚鋼板或枕木，以滿足地基應力的要求。②開孔下壓套管，起始鉆進速度宜慢，并反復校正套管，對其垂直度取決開挖后的5～6 m深，否則再深就難以校正。③在掘進過程中應隨時檢查鉆機的水平情況并及時調整。在調整時應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，并在前支腿落實后才能松抱管器，以免造成機身突然向前方傾斜及引起機身的平面移動。④一般情況下，開挖過程中途不允許間斷，必須連續開挖。如果由于某一不可避免的原因必須中斷開挖時，應繼續搖動套管，防止套管外側土壤因重塑固結而將套管夾緊，給后續施工帶來困難。⑤如地下水位以下有超厚的細砂層，特別是層厚超過5 m時，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壓。⑥如地下有承壓水存在時，在承壓水段開挖時不能超挖，嚴格保證孔內水頭，特別是在承壓水又處于砂層中更應特別注意，否則可能出現孔底涌砂現象。⑦套管起吊時，應使用專用工具吊裝，避免損壞套管螺紋。⑧抽拔套管困難或不能拔出的原因、措施和對策見表1。

表1 抽拔套管困難或不能拔出的原因、措施和對策

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［1］高冬光.公路橋涵設計手冊［M］.人民交通出版社，2000.

［2］王慧東.橋梁墩臺與基礎工程［M］.中國鐵道出版社，2005.［3］公路橋涵設計通用規范(JTG D60-2008)［S］.

［4］陳驥.鋼結構穩定理論與設計［M］.科學出版社.

［5］公路橋涵地基與基礎設計規范(JTG D63-2007)［S］.

［6］公路橋涵施工技術規范(JTJ041-2000)［S］.