旋挖钻机+套管咬合桩施工工法

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全套管钻机+旋挖钻机钻孔咬合桩施工工法

第三工程有限公司潘龙

一、前言

钻孔咬合桩围护结构主要采用全套管钻机，通过套筒护壁钻进成孔，使用超缓凝混凝土，使得钢筋砼桩相邻桩体能够被套管切割而相互咬合，排列而成一个整体的墙体起到良好的止水效果，90年代在我国出现的新型深基坑支护的围护结构。

全套管钻机又称贝诺特（Benoto）钻机，由法国贝诺特公司于20世纪50年代初开发和研制而成，随后日、德、英、意等国引进和研制，机种和施工方法均有很大发展，产品不断更新换代，在海内外广泛采用，截止到1997年12月，日本已生产摇动式全套管钻机770台，全回转式全套管钻机433台。据日本基础建设协会1993年对31家施工单位的10.1万根灌注桩的调查，全套管工法占26%。目前在香港全套管钻机的成桩数的市场份额约占45%。

我国于二十世纪七十年代开始引进咬合桩工艺，九十年代中期由昆明捷程桩工公司首先在我国开始研制MZ系列摇动式全套管钻机，简称磨桩机（桩径为0.8、1.0和1.2m）。在昆明、温州、深圳、北京、南京、杭州及天津等地深基坑支护工程中采用捷程MZ全套管钻机施工咬合桩逐渐得到广泛应用；但MZ套管钻机在地下水丰富的密实的粉细砂地层中，冲抓锥受机械设备性能限制难以抓土，即使抓上的少量砂土也在提升时被地下水从抓锥的缝隙中冲漏下，因此无法成孔；且套管难以下压，套管超前入土深度不够，易发生“管涌”现象。为此研究采用旋挖钻机+套管钻机相结合的新工法，解决了上述施工难题，该咬合桩的适用范围进一步扩大。

二、工法特点

一）采用钢套管护壁，不需要使用泥浆；噪声低、振动小和机械化程度高，施工现场整洁文明，环保效果好。

二）采用旋挖钻机取土，能在高地下水位的密实砂土层中成桩，扩大了MZ套管钻机的适用范围。

三）在饱和致密砂层中，套管能够超前入土一定的深度，孔壁不会坍方，易于控制桩断面尺寸与形状，成桩直径和垂直度精度好，能保证桩间紧密咬合，形成良好的整体连续结构，能起到良好的止水作用。

四）在高地下水位时，采用注水反压工艺，能有效的防止孔内流砂和涌泥；较容易处理孔底虚土，清底效果好；避免了普通钻孔灌注桩可能发生的缩颈、断桩及混凝土离析等质量问题，充盈系数小，节约混凝土。

五）成桩过程中对周边土体的扰动可减少到最小程度，沉降及变形容易控制，能紧邻相近的建筑物和地下管线施工，安全性好，尤其适合于在市区内繁华地段施工。；三、适用范围

旋挖钻机+套管钻机相结合，使套管咬合桩的适用范围越来越大，可在各种杂填土(含有砖渣、石渣及混凝土块等)、粘性土、砂性土和风化岩层中施工。

四、工艺原理

该工法利用转动液压装置，使钢套管与土层间的摩阻力大大减少，边转动边压入，套管始终应超前挖土面＞250㎝，造成一段“瓶塞”，阻止素桩的超缓凝砼的涌入；同时通过注水使套管内水位高于地下水位，对地层产生反压，防止发生“流砂”或“管涌”现象，旋挖钻机针对地层情况选用钻头挖掘取土，直至桩端持力层为止，经检验合格后立即将钢筋笼放入（素桩不放钢筋笼），灌注水下混凝土（素桩为超缓凝砼）成桩。最终通过素桩与钢筋砼桩相互咬合连成深基坑围护结构桩墙。

同排桩的成桩顺序，原则是先施工A1桩（超缓凝砼桩），再施工A2桩（超缓凝砼桩），后施工B1桩（钢筋混凝土桩），形成桩间互相咬合，成桩顺序：A1—A2—B1—A3—B2—A4—B3……，如此循环如图所示：

同排桩施工顺序

五、工艺流程与操作要点

一）工艺流程

导墙施工→钻机就位对中→吊放并压入第一节套管、校对垂直度、冲抓取土→注水反压、旋挖取土→终孔检查→（B桩吊放钢筋笼）→安装砼导管→灌注水下砼→桩机移位（重复上述工序）。

二）工序操作要点

1、导墙施工：为了提高钻孔咬合桩孔口的定位精度并提高就位效率，在桩顶上部设砼导墙，详见导墙模板安装图。导墙宽3.5m、厚度为0.3m；定位孔直径比桩径大2cm；导墙顶高出地面≥10cm，以防止地表水流入。

2、钻机就位对中：导墙砼达到强度后，重新定位咬合桩中心位置，将点位反到导墙面上，作为钻机定位控制点；移动套管钻机至正确位置，使套管钻机抱管器中心对应咬合桩桩位中心。

导墙模板安装图

3、吊放并压入第一节套管、校对垂直度、冲抓取土

钻机就位后，将第一节管吊装在桩机钳口中，找正套管垂直度后，磨桩下压套管，压入深度约为 2.5m-3.5m，然后用冲抓斗从套管内取土，一边抓土、一边下压套管，保持套管底口超过开挖面的深度≥2.5m。

第一节套管全部压入土中后（套管高

出导墙顶面1.2m-1.5m，便于接管），检测

垂直度，如不合格则进行纠偏调整，如合

格则安装第二节套管继续下压取土。

4、注水反压、旋挖取土

套管进入中密～密实砂层时，因砂土

摩阻力大套管压入困难，为防止出现涌砂，

快进入砂层时提前向套管内注水反压，保

持套管内外水土压力平衡，后移走冲抓斗

吊机改用旋挖机取土，边压入套管，并不

断向套管内补水，直至挖至设计孔底标高。

5、终孔检查

将孔底的虚土全部清除，然后测量孔深、垂直度，直至满足设计要求。

6、灌注水下砼

终孔检查合格后（B桩须吊放钢筋笼，钢筋笼标高误差±20㎝），然后安装φ250导管进行水下砼浇灌；浇筑时检查每车砼类型与标号、坍落度情况，以免素桩与钢筋桩砼混用或发生灌注事故；每根桩制取一组试件，监测其缓凝时间及强度；施工时边浇注砼边拔管，但始终保持套管底低于砼面≮2.5m，桩顶标高误差±20㎝。

六、关键技术

1.注水反压控制

在套管进入地下水位下的中密～密实砂层时，应提前向套管孔内注水，注水标高控制在地下水位以上不小于2m；水注满后旋挖钻机才能施工，在旋挖钻机施工过程中要及时对孔内补水，维持水位以保持反压，防止发生“流砂”或“管涌”。

2.超缓凝砼“管涌”的控制

在钢筋砼桩成孔过程中因素砼桩的超缓凝砼尚处于流动状态，超缓凝砼有可能从素砼桩与钢筋砼桩相交处涌入钢筋砼桩孔内，形成“管涌”。防止方法如下：1）素桩的超缓凝砼的坍落度应尽量小一些，不宜超过18cm。

2）套管底口始终保持超前于开挖面一定距离（不宜小于2.5m），以便于造成一段“瓶塞”，阻止超缓凝砼的涌入。