全護筒鉆孔灌注樁成樁施工工法

裴艷PEI Yan

（安徽省新路建設工程集團有限責任公司，阜陽236000）

0 引言

鉆孔灌注樁是指在工程現場通過機械鉆孔、鋼管擠土或人力挖掘等手段在地基土中形成樁孔，并在其內放置鋼筋籠、灌注混凝土而做成的樁。由于其施工工藝成熟、承載力高、適用范圍廣已被廣泛應用于公路、鐵路橋梁等結構工程基礎中。鉆孔灌注樁的施工，因其所選護壁形成的不同，有泥漿護壁方式法和全護筒施工法兩種。其中全護筒鉆孔灌注樁施工過程中可以克服各土層與護筒之間的摩擦力，該技術利用專用設備使鋼護筒穿過不利地層直至到達穩定的樁端持力層，在樁機鉆孔施工中，利用鉆孔設備掏除護筒中的渣土，確保鉆孔灌注樁較好成樁的施工技術。這種方式不需要使用泥漿護壁，無泥漿污染，施工現場干凈整潔，且不污染地下水，對周圍居民、企業的生活與生產不產生影響，能滿足高級別環保要求；且在細角礫土層、松散的砂層、流砂層、厚淤泥質層等特殊地質條件下，采用泥漿護壁也很難做到孔壁穩定，此種境況下采用全護筒施工技術就能很好的解決問題，可以使孔壁規則，無塌孔、擴孔現象。

現有的全護筒施工技術中，分段護筒普遍采用焊接，焊接時間較長，影響施工進度，且難以保證壓入護筒的垂直度，需要隨時用水準儀及鉛垂校核其垂直度，費時費力。

因此，目前亟需尋求一種能施工快捷，保證垂直度，且具有反力系統的全護筒鉆孔灌注樁成樁結構。

1 工藝特點

①全護筒鉆孔灌注樁施工不需要使用泥漿護壁，無泥漿污染，施工現場干凈整潔，且不污染地下水，對周圍居民、企業的生活與生產不產生影響，能滿足高級別環保要求。

②因地層等原因無法采用傳統的鉆孔灌注樁施工時，可采用該施工工藝，保證樁基工程的順利進行。

③可解決常規全護筒鉆孔灌注樁施工中分段護筒采用焊接，焊接時間較長，影響施工進度，且難以保證壓入護筒的垂直度的問題。通過反力樁和反力地梁，讓機械設備在設備固定梁上更穩固，增加了結構整體的抗浮力。

④全護筒結構體系簡單，拼接和拆裝快捷，節約工期且回收利用率高。

2 適用范圍

①適用于細角礫土層、松散的砂層、流砂層、厚淤泥質層等特殊地質條件下。

②適用于泥漿護壁也很難做到孔壁穩定時。

3 工藝原理

全護筒鉆孔灌注樁施工過程中可以克服各土層與護筒之間的摩擦力，該技術利用專用設備使鋼護筒穿過不利地層直至到達穩定的樁端持力層，在樁機鉆孔施工中，利用鉆孔設備掏除護筒中的渣土，確保鉆孔灌注樁較好成樁的施工技術。

4 工藝流程及操作要點

4.1 施工工藝流程

施工準備→放線定位→施工孔口穩固圈梁→施工反力樁→施工反力地梁→安裝設備固定梁→安裝頂壓（上拔）機械設備→頂壓設備打設護筒→鉆機成孔→下放鋼筋籠、灌注混凝土→上拔設備拔出護筒。

圖1 全護筒鉆孔灌注樁成樁體系的施工步驟圖

4.2 操作要點

4.2.1 施工準備

①施工前，組織人員編制施工方案，方案按照要求審批完成后方可實施，組織人員做好材料、設備準備工作，對參與施工的人員做好技術交底，要求參與人員能掌握各工序的施工要點。②根據作業面多少及已編制施工進度計劃，進行材料、機械設備的進場、安裝、調試工作。

4.2.2 放線定位

按照設計圖紙，做好樁位的測定且做好標記，以樁位為中心設置孔口穩固圈梁的直徑范圍，反力樁的樁位，為下一步施工做準備。

4.2.3 施工孔口穩固圈梁

孔口穩固圈梁為鋼筋混凝土圓筒結構，孔口穩固圈梁的內壁設有凹槽，凹槽的形狀、數量配合T 型鋼的形狀、數量設置，用于插設分段護筒的T 型鋼翼緣。施工時采用預制鋼筋混凝土圓筒，內徑大于全護筒的外徑，當全護筒進入孔口穩固圈梁時，孔口穩固圈梁將全護筒定位在打設位置。圓筒壁厚為10cm 厚，深度為3-10m，一般為5m，具體預制施工可參照市政井圈施工圖集。開挖孔坑可采用旋挖轉機，孔坑開挖好后進行孔口穩固圈梁的下放，下放時需注意好圈梁的垂直度。采用孔口穩固圈梁可以確保護筒定位準確，不但能防止由于護筒偏差造成的樁位偏差，還能確保護筒順利入孔，減少下放護筒的摩擦力，保證護筒入孔的垂直度與穩定性，縮短全護筒插入時間，確保全護筒順利插入。

4.2.4 施工反力樁

反力樁采用混凝土預制樁，不僅僅可提供靜壓全護筒時的抗拔力，以及上拔全護筒時的壓力，在后期，混凝土預制樁能作錨樁使用，輔助完成樁體的靜載試驗。反力樁打設可采用打樁機，打設深度為10m，位于鉆孔灌注樁的四角處，打設到位后地面上部要預留出1m，做為豎向錨固嵌入后期施工的反力地梁中澆筑成一個整體。

圖2 反力系統的布置的平面圖

4.2.5 施工反力地梁

反力樁施工完成后，可進行反力地梁的施工。施工時在反力樁上部施工橫向地梁，將一側的反力樁通過地梁連接一個整體。施工時先將反力梁預留鋼筋與地梁鋼筋整體安裝，預留好地腳螺栓，再進行模板的安裝，最后進行混凝土的澆筑。

4.2.6 安裝設備固定梁

地梁施工完養護到期后即可進行設備固定梁的安裝，安裝設備固定梁通過地腳螺栓橫跨固定在反力地梁兩端，安裝時應牢固穩定。

4.2.7 安裝頂壓（上拔）機械設備

機械設備包括用于打設護筒的頂壓設備和用于拔除護筒的上拔設備。頂壓設備可以是液壓振動錘，當分段護筒11 靠自重無法下沉時，通過液壓振動錘打設分段護筒11，直至鋼筒14 底部到達設計深度的硬層。上拔設備可以是旋挖鉆通過安裝的機械設備進行打設和拔出護筒，不但能確保護筒的垂直度，還能防止因護筒垂直度的變化導致的樁體夾泥。

圖3 護筒頂進與上拔的施工示意圖

4.2.8 頂壓設備打設護筒

打設護筒前，先進行護筒加工，鋼護筒宜采用10mm或12mm 的螺旋管制作，首段伸入土層的護筒伸入端應安裝環形切削刀頭，減小全護筒下放的阻力。分段護筒由內側的鋼管和設置在鋼管的外側的T 型鋼組成，每一分段護筒的上、下部端部各設一組T 型鋼，每組T 型鋼呈四等分對稱布置。T 型鋼設有螺栓孔，高強螺栓穿過T 型鋼上的螺栓孔和連接鋼板，連接分段護筒。相鄰的分段護筒之間設有密封套環，確保鉆孔施工時不漏水。

頂壓設備可以用液壓振動錘，當分段護筒靠自重無法下沉時，通過液壓振動錘打設分段護筒，直至鋼筒底部到達設計深度的硬層。

4.2.9 挖鉆成孔

移除頂進設備，開始全護筒挖鉆，鉆進過程中每進尺5m，應檢查孔位、孔徑和鉆孔傾斜度小于1%，若不滿足應及時調整；鉆孔應連續施工，停頓時間不宜過長。挖鉆至設計樁孔深度，成孔鉆機重新就位，施鉆至設計樁底標高。

4.2.10 下放鋼筋籠和灌注混凝土

當挖鉆至離樁底設計標高約2-3m 時，技術人員進行驗孔，鉆孔驗收合格后，開始鋼筋籠下放，下放完成后應進行孔底清理，以確保沉渣符合設計或規范要求，及時進行混凝土灌注，混凝土灌注采用汽車泵，輔以樁基灌注施工方法進行灌注，為保證混凝土質量，混凝土應超灌0.5-1m 左右，護筒拔至最后一節時，應檢查護筒內混凝土標高，如樁頂標高不夠，應將護筒內泥漿清理干凈，進行二次灌注。

4.2.11 上拔設備拔出護筒

混凝土混灌注完成后可進行拔除護筒。上拔設備可以是旋挖鉆機，也可以是由夾持總成、遙控總成以及提供動力的動力總成，組成的起拔結構。通過機械設備拔出護筒，能保證護筒的垂直度，防止因護筒垂直度的變化導致樁身局部夾渣。在分段護筒的周側設置頂進與上撥的反力系統，增加了結構整體的抗浮力，通過插入反力樁、澆筑反力地梁，可提供靜壓全護筒時的抗拔力，以及上拔全護筒時的壓力。

5 材料與設備

5.1 材料

5.1.1 混凝土

水泥采用硅酸鹽水泥；粗骨料選用堅硬碎石或卵石；細骨料選用級配合理、質地堅硬、顆粒潔凈的天然中粗砂。制備好的混凝土坍落度為180-220mm，2 小時內析出的水分不大于混凝土的1.5%，由輸送泵輸送。

5.1.2 鋼護筒

每節長6m，厚10mm，混凝土預制樁，預制圈梁。

5.2 設備

使用機具設備如表1。

表1 機具設備明細表

6 質量控制

6.1 工程質量控制標準

本施工方法嚴格遵照施工技術規范和行業施工技術規程等進行施工和質量控制。執行規范：《混凝土結構設計規范》（GB 50010-2010）、《建筑地基基礎設計規范》（GB 50007-2011）、《鉆孔灌注樁施工技術規程》（DB 42/T 831-2012）、《鋼筋焊接及驗收規程》（JGJ 18-2012）等規范。

6.2 質量保證措施

6.2.1 注意事項

①開工前應該熟悉圖紙，勘察施工場地，合理進行施工平面布置，提前確定機械進場路線。②開工前施工場地進行平整，地面標高應高于樁頂標高0.5-1m 為宜。③孔口穩固圈梁安置要位置準確、豎向垂直。④每次護筒使用完畢拔出后，及時安排人員清洗、修補，以提高周轉率，進而提高經濟效益。⑤施工過程中，應及時將鉆渣清出場。安排專人負責清運，同時做好成品保護，且做好已測放樁位的保護。

6.2.2 技術措施

①樁位偏差控制措施：采用全站儀進行樁基放線前，先仔細審核圖紙，保護好樁位點，鉆機就位開鉆前進行復核，鉆機設備就位場地應平整，穩定。②鉆孔垂直度控制措施：確保施工場地平整、壓實。安裝鉆機時，利用經緯儀、全站儀對設備鉆桿的垂直度進行校核，滿足規范要求方可使用。定期檢查鉆頭、鉆桿、鉆桿接頭，發現問題及時維修或更換，發現鉆頭偏斜，應及時回填黏土沖平后再低速低壓鉆進。③鋼筋籠安裝措施：成孔驗收后，立即吊放鋼筋籠，吊放鋼筋籠選擇好吊點位置，吊放鋼筋籠時應勻速慢放。在鋼筋籠上安裝混凝土預制件作為保護層的導向，用鋼筋焊接在鋼筋籠外側。

7 安全措施

①實行項目安全責任制，并制定安全責任分級負責制，使安全責任落實到人。②每次拆換鉆桿或鉆頭時，要迅速快捷，并保證聯接牢靠。嚴防工具、鐵器及螺帽等掉入孔內，必要時孔口應加護蓋。③施工人員進入現場必須佩戴安全帽，登高作業必須穿防滑鞋，嚴禁酒后上崗作業。④安全標志、標識齊全，夜間施工，注意照明安全、交通安全、超重安全、用電安全幾項措施，夜間施工有值班領導在場，特別在灌注水下混凝土時，必須有項目領導值班。⑤鉆孔樁基坑要用護欄圍起，并用較醒目的標記，以防人員和機械掉進基坑中。⑥施工時應提前做好防止惡劣天氣影響施工的工作，遇惡劣天氣時，應停止工作，加強對現場材料、機具的保護。⑦針對現場實際情況，經常分析施工中可能出現的不安全因素，制定預防對策。⑧樁基移動要有專人指揮，樁基司機與泵車要有可靠的聯絡信號。

8 環保措施

①嚴格遵守國家和地方的有關控制環境污染的法規，做到文明施工。②合理布置施工現場，做到工完場清。③嚴禁向現場拋擲建筑廢料、殘渣。各類廢棄物應統一運至指定地點處理，并滿足環保要求，防止機械棄油污染土壤及地下水。④組織現場施工人員開展環境保護培訓教育，提高參建人員的環保意識。⑤施工現場必須平整、堅實，斜度不得過大，對于軟弱地基，進行地基硬化。

9 效益分析

9.1 技術效益 采用孔口穩固圈梁可以確保護筒定位準確，不但能防止由于護筒偏差造成的樁位偏差，還能確保護筒順利入孔，減少下放護筒的摩擦力，保證護筒入孔的垂直度與穩定性，縮短全護筒插入時間，確保全護筒順利插入。

9.2 環境效益 本方法與現有全護筒施工技術相比，具有結構簡單，拼接和拆裝快捷，節約工期且回收利用率高。不需要使用泥漿護壁，無泥漿污染。現場整潔文明，適合在市區施工，噪聲污染較小。

9.3 經濟效益 孔壁規則，無塌孔、擴孔現象，無混凝土超方浪費。施工便捷，護筒材料可重復利用，可有效控制成本。

9.4 工期效益 能適用于多種復雜地質條件，鉆孔高效，成孔率高，操作便捷，工期能有效得到保證。