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超詳細！全套管鉆機+旋挖鉆機鉆孔咬合樁施工工法

鉆孔咬合樁圍護結(jié)構(gòu)主要采用全套管鉆機，通過套筒護壁鉆進成孔，使用超緩凝混凝土，使得鋼筋砼樁相鄰樁體能夠被套管切割而相互咬合，排列而成一個整體的墻體起到良好的止水效果，90年代在我國出現(xiàn)的新型深基坑支護的圍護結(jié)構(gòu)。

全套管鉆機又稱貝諾特（Benoto）鉆機，由法國貝諾特公司于20世紀50年代初開發(fā)和研制而成，隨后日、德、英、意等國引進和研制，機種和施工方法均有很大發(fā)展，產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代，在海內(nèi)外廣泛采用，截止到1997年12月，日本已生產(chǎn)搖動式全套管鉆機770臺，全回轉(zhuǎn)式全套管鉆機433臺。據(jù)日本基礎(chǔ)建設(shè)協(xié)會1993年對31家施工單位的10.1萬根灌注樁的調(diào)查，全套管工法占26%。目前在香港全套管鉆機的成樁數(shù)的市場份額約占45%。

我國于二十世紀七十年代開始引進咬合樁工藝，九十年代中期由昆明捷程樁工公司首先在我國開始研制MZ系列搖動式全套管鉆機，簡稱磨樁機（樁徑為0.8、1.0和1.2m）。在昆明、溫州、深圳、北京、南京、杭州及天津等地深基坑支護工程中采用捷程MZ全套管鉆機施工咬合樁逐漸得到廣泛應(yīng)用；但MZ套管鉆機在地下水豐富的密實的粉細砂地層中，沖抓錐受機械設(shè)備性能限制難以抓土，即使抓上的少量砂土也在提升時被地下水從抓錐的縫隙中沖漏下，因此無法成孔；且套管難以下壓，套管超前入土深度不夠，易發(fā)生“管涌”現(xiàn)象。為此研究采用旋挖鉆機+套管鉆機相結(jié)合的新工法，解決了上述施工難題，該咬合樁的適用范圍進一步擴大。

一、工法特點

一）采用鋼套管護壁，不需要使用泥漿；噪聲低、振動小和機械化程度高，施工現(xiàn)場整潔文明，環(huán)保效果好。

二）采用旋挖鉆機取土，能在高地下水位的密實砂土層中成樁，擴大了MZ套管鉆機的適用范圍。

三）在飽和致密砂層中，套管能夠超前入土一定的深度，孔壁不會坍方，易于控制樁斷面尺寸與形狀，成樁直徑和垂直度精度好，能保證樁間緊密咬合，形成良好的整體連續(xù)結(jié)構(gòu)，能起到良好的止水作用。

四）在高地下水位時，采用注水反壓工藝，能有效的防止孔內(nèi)流砂和涌泥；較容易處理孔底虛土，清底效果好；避免了普通鉆孔灌注樁可能發(fā)生的縮頸、斷樁及混凝土離析等質(zhì)量問題，充盈系數(shù)小，節(jié)約混凝土。

五）成樁過程中對周邊土體的擾動可減少到最小程度，沉降及變形容易控制，能緊鄰相近的建筑物和地下管線施工，安全性好，尤其適合于在市區(qū)內(nèi)繁華地段施工。

二、適用范圍

旋挖鉆機+套管鉆機相結(jié)合，使套管咬合樁的適用范圍越來越大，可在各種雜填土(含有磚渣、石渣及混凝土塊等)、粘性土、砂性土和風(fēng)化巖層中施工。

三、工藝原理

該工法利用轉(zhuǎn)動液壓裝置，使鋼套管與土層間的摩阻力大大減少，邊轉(zhuǎn)動邊壓入，套管始終應(yīng)超前挖土面＞250㎝，造成一段“瓶塞”，阻止素樁的超緩凝砼的涌入；同時通過注水使套管內(nèi)水位高于地下水位，對地層產(chǎn)生反壓，防止發(fā)生“流砂”或“管涌”現(xiàn)象，旋挖鉆機針對地層情況選用鉆頭挖掘取土，直至樁端持力層為止，經(jīng)檢驗合格后立即將鋼筋籠放入（素樁不放鋼筋籠），灌注水下混凝土（素樁為超緩凝砼）成樁。最終通過素樁與鋼筋砼樁相互咬合連成深基坑圍護結(jié)構(gòu)樁墻。

同排樁的成樁順序，原則是先施工A1樁（超緩凝砼樁），再施工A2樁（超緩凝砼樁），后施工B1樁（鋼筋混凝土樁），形成樁間互相咬合，成樁順序：A1—A2—B1—A3—B2—A4—B3??，如此循環(huán)

四、工藝流程與操作要點

一）工藝流程

導(dǎo)墻施工→鉆機就位對中→吊放并壓入第一節(jié)套管、校對垂直度、沖抓取土→注水反壓、旋挖取土→終孔檢查→（B樁吊放鋼筋籠）→安裝砼導(dǎo)管→灌注水下砼→樁機移位（重復(fù)上述工序）。

二）工序操作要點

1、導(dǎo)墻施工：為了提高鉆孔咬合樁孔口的定位精度并提高就位效率，在樁頂上部設(shè)砼導(dǎo)墻，詳見導(dǎo)墻模板安裝圖。導(dǎo)墻寬3.5m、厚度為0.3m；定位孔直徑比樁徑大2cm；導(dǎo)墻頂高出地面≥10cm，以防止地表水流入。

2、鉆機就位對中：導(dǎo)墻砼達到強度后，重新定位咬合樁中心位置，將點位反到導(dǎo)墻面上，作為鉆機定位控制點；移動套管鉆機至正確位置，使套管鉆機抱管器中心對應(yīng)咬合樁樁位中心。

3、吊放并壓入第一節(jié)套管、校對垂直度、沖抓取土：鉆機就位后，將第一節(jié)管吊裝在樁機鉗口中，找正套管垂直度后，磨樁下壓套管，壓入深度約為2.5m-3.5m，然后用沖抓斗從套管內(nèi)取土，一邊抓土、一邊下壓套管，保持套管底口超過開挖面的深度≥2.5m。

第一節(jié)套管全部壓入土中后（套管高出導(dǎo)墻頂面1.2m-1.5m，便于接管），檢測垂直度，如不合格則進行糾偏調(diào)整，如合格則安裝第二節(jié)套管繼續(xù)下壓取土。

4、注水反壓、旋挖取土：套管進入中密～密實砂層時，因砂土摩阻力大套管壓入困難，為防止出現(xiàn)涌砂，快進入砂層時提前向套管內(nèi)注水反壓，保持套管內(nèi)外水土壓力平衡，后移走沖抓斗吊機改用旋挖機取土，邊壓入套管，并不斷向套管內(nèi)補水，直至挖至設(shè)計孔底標高。

5、終孔檢查：將孔底的虛土全部清除，然后測量孔深、垂直度，直至滿足設(shè)計要求。

6、灌注水下砼：終孔檢查合格后（B樁須吊放鋼筋籠，鋼筋籠標高誤差±20㎝），然后安裝φ250導(dǎo)管進行水下砼澆灌；澆筑時檢查每車砼類型與標號、坍落度情況，以免素樁與鋼筋樁砼混用或發(fā)生灌注事故；每根樁制取一組試件，監(jiān)測其緩凝時間及強度；施工時邊澆注砼邊拔管，但始終保持套管底低于砼面≮2.5m，樁頂標高誤差±20㎝。

五、關(guān)鍵技術(shù)

1.注水反壓控制

在套管進入地下水位下的中密～密實砂層時，應(yīng)提前向套管孔內(nèi)注水，注水標高控制在地下水位以上不小于2m；水注滿后旋挖鉆機才能施工，在旋挖鉆機施工過程中要及時對孔內(nèi)補水，維持水位以保持反壓，防止發(fā)生“流砂”或“管涌”。

2.超緩凝砼“管涌”的控制

在鋼筋砼樁成孔過程中因素砼樁的超緩凝砼尚處于流動狀態(tài)，超緩凝砼有可能從素砼樁與鋼筋砼樁相交處涌入鋼筋砼樁孔內(nèi)，形成“管涌”。防止方法如下：

1）素樁的超緩凝砼的坍落度應(yīng)盡量小一些，不宜超過18cm。

2）套管底口始終保持超前于開挖面一定距離（不宜小于2.5m），以便于造成一段“瓶塞”，阻止超緩凝砼的涌入。

3）要隨時往套管內(nèi)注水，并保持水位維持反壓來平衡素砼樁砼和承壓水的壓力，阻止發(fā)生“管涌”事故。

3.采用砂樁法處理咬合樁接頭：在施工段的端頭設(shè)置一根砂樁（成孔后用砂灌滿），待施工到此接頭時按常規(guī)下壓套管挖出砂，成樁后灌上砼即可；因砂樁施工處不可避免產(chǎn)生施工縫,開挖后會出現(xiàn)滲水現(xiàn)象,因此在基坑開挖前所施工的砂樁接縫外側(cè)另增加一至兩根旋噴樁作為防水處理。

六、勞動組織

每施工區(qū)（配置一臺旋挖鉆機與液壓套管鉆機），每天按8小時三班倒連續(xù)運轉(zhuǎn)作業(yè)。每班所需人員組織如下：

1、 旋挖鉆機+ 液壓套管鉆機組：由班組長1人、液壓套管鉆機司機1人、旋挖鉆機司機1人、起重機司機1人和配合人員6人等組成，負責壓、拔鋼套管、套管監(jiān)測、咬合樁成孔作業(yè)、鋼筋籠吊放和樁身砼澆搗。

2、鋼筋籠加工班組20人,負責咬合樁鋼筋籠的加工和運輸。

3、機電修理班組4人，負責修理吊車、樁機等機械設(shè)備，水電設(shè)施的維護。

七、材料與機械設(shè)備

1、材料

素樁超緩凝砼：是咬合樁施工工藝所需的關(guān)鍵性特殊材料，其作用是延長素砼樁砼的初凝時間，為其相鄰鋼筋砼B樁套管鉆機素樁初凝之前切割素砼以達到的相互咬合成孔。超緩凝砼的技術(shù)參數(shù)：砼標號C20，三天強度不超過3Mpa；砼坍落度：素砼樁取16±2cm。

緩凝時間TH計算如下：TH=1.2×（Ty+2Ta+Tb）

式中：Ty：商品砼運輸時間（hr）；

Ta：素樁單樁成樁時間（hr） Tb：鋼筋砼樁單樁成樁時間（hr）

八、質(zhì)量控制

一）樁垂直度控制

為保證咬合樁底部有足夠厚度的咬合，確保止水效果，除對樁位定位誤差嚴格控制外，還應(yīng)對其垂直度進行嚴格的控制，根據(jù)設(shè)計要求樁垂直度要求為3 ?。施工中應(yīng)抓好以下工作：

1.鋼套管垂直度檢查和校正：施工前在平整地面上首先檢查和校正單節(jié)套管的順直度，然后將按照樁長將所需的的套管全部連接起來進行整根套管的順直度檢查（偏差宜小于10mm）。

檢測方法：在地面上測放出兩條相互平行的直線，將套管置于兩條直線之間，然后用線錘和直尺進行檢測。

2.成孔過程中套管垂直度監(jiān)測和檢查：地面監(jiān)測：在地面選擇兩個相互垂直的方向，同時用線錘或經(jīng)緯儀監(jiān)測地面以上部分的套管垂直度，發(fā)現(xiàn)偏差隨時糾正。

孔內(nèi)檢查：每節(jié)套管壓完后安裝下一節(jié)套管之前，都要停下來用測斜儀或“測環(huán)”進行孔內(nèi)垂直度檢查，不合格時需進行糾偏，直至合格才能進行下一節(jié)套管施工。

如發(fā)現(xiàn)垂直度偏差過大，必須進行糾偏調(diào)整，糾偏的方法有以下三種：

1）利用鉆機油缸進行糾偏：如偏差不大于或套管入土不深（5m以下），可直接利用液壓套管機的兩個頂升油缸和兩個推拉油缸調(diào)節(jié)套管的垂直度，即可達到糾偏的目的。

2）素砼樁糾偏：如果素砼樁在入土5m以下發(fā)生較大偏移，可先利用鉆機油缸直接糾偏，如達不到要求，可向套管內(nèi)填砂或粘土，一邊填土一邊拔起套管，直至將套管提升到上一次檢查合格的地方，然后調(diào)直套管，檢查其垂直度合格后再重新下壓。

3）鋼筋砼樁糾偏：與素砼樁處理方法基本相似，但不能向套管內(nèi)填砂或粘土而應(yīng)填入與素樁相同強度的超緩凝砼，否則有可能在樁間留下土夾層，從而影響排樁的防水效果。

3.終孔檢測：在每根樁成孔完畢，必須選兩個相互垂直的方向進行垂直度檢測（在需注水情況下，注水前提前進行垂直度檢測）。

二） 超緩凝商品砼質(zhì)量控制：

1.根據(jù)砼運輸時間和A樁和B樁的施工時間，考慮20%的富余時間確定緩凝時間。

2.砼標號必須服從緩凝時間要求。

3.拌和材料符合規(guī)范要求的質(zhì)量標準。 

4.通過試驗最終確定配合比與緩凝時間，同時根據(jù)條件變化及時調(diào)整。

九、安全與環(huán)保措施

一）安全措施

因在地面作業(yè)，只需采取下列常規(guī)的安全防護措施：1. 起重吊裝安全措施。2. 機械操作安全措施。3. 電氣設(shè)備使用安全措施。

二）環(huán)保措施

由于套管咬合樁環(huán)保性好，但需加強棄土管理，防止污染周邊環(huán)境。

十、工程實例

南京地鐵二號線BT項目所街站基坑深約14m，基坑安全防護等級為一級；其圍護結(jié)構(gòu)設(shè)計為直徑Φ1000@800mm的套管咬合鉆孔灌注樁，樁間咬合20mm，最深樁長達28m。

根據(jù)地質(zhì)資料，在樁長范圍內(nèi)地面以下6～8m出現(xiàn)中密～密實的飽和3d2-3粉細砂層；地下水位在地面以下1m左右，并具有承壓性，易出現(xiàn)突涌、流砂等不良地質(zhì)現(xiàn)象。

來源： 基礎(chǔ)工程網(wǎng)服務(wù)平臺

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