大直径管桩随钻跟管桩施工工艺及试验研究

2004
CRG桩成功 应用
该工法在广州市跑 马地小区B1栋楼应 用成功。大楼沉降 稳定后，平均沉降 为2.94mm
2007
随钻跟管 桩
取消了CRG桩成孔过 程中的泥浆护壁工 艺，将CRG桩的由成 孔、管桩安装、清 渣等分步施工工艺 改进为跟管钻进的 连续施工工艺
大直径随钻跟管桩的施工 1、冲孔
CRG桩的施工 2、安装管桩
s (mm)
s-lgQ 曲线
4600 23500 0.00
Q (kN) 6.50 13.00 19.50 26.00 32.50 39.00 45.50 52.00 58.50 65.00
s (mm)
图4-4 Z2#试验桩试验Q~s曲线
图4-5 Z2#试验桩试验s-lgt曲线 图4-6 Z2#试验桩试验s-lgQ曲线
第三步 跟管钻进到设计标高
2-扩孔钻头（可收缩钻头） 4-高强预应力混凝土管桩 5-钻机 6-钻机动力头 7-钻杆 8-高强预应力混凝土管桩焊接接头或机 械接头 9-钻孔壁与管壁之间空隙
第四步 可收缩钻头退出孔口
2-扩孔钻头（可收缩钻头） 4-高强预应力混凝土管桩 5-钻机 6-钻机动力头 7-钻杆 8-高强预应力混凝土管桩焊接接头或机 械接头 9-钻孔壁与管壁之间空隙
58.50
65.00
s (mm)
5 0.00
6.50
s-lgt 曲线
15 30 45 60 75 150 t (min)
4600 kN
13.00 19.50 26.00 32.50 39.00 45.50 52.00 58.50 65.00
23500 kN
9200 kN 11500 kN
13800 kN 14950 kN 16100 kN 17250 kN 18400 kN 19550 kN 20700 kN 21850 kN 23000 kN
随钻跟管桩的施工
沉桩后桩侧灌注水泥浆。
桩侧灌注水泥浆28天成桩 后上部开挖2m的情况。
第三部分：技术指标
技术指标
钻头成孔直径可达820～1420mm，跟管桩直径为 800～1400mm。
土层中的钻进速度可达10m/h，在微风化软岩中的钻 进速度可达4m/h，能穿过强风化硬质岩，全断面嵌 入中～微风化硬质岩，
20571
60.90 45.70
Z3
1000
15.04 中风化花岗岩 16000
15100
55.34 45.32
36
0 0.00
6.50
Q-s 曲线
4600 9200 13800 18400 2233050000 Q (kN)
13.00
19.50
26.00
32.50
39.00
45.50
Hale Waihona Puke Baidu
52.00
Q (kN) 6.00 12.00 18.00 24.00 30.00 36.00 42.00 48.00 54.00 60.00
s (mm)
图4-8 Z3#试验桩试验s-lgt曲线 图4-9 Z3#试验桩试验s-lgQ曲线
38
2015年1月份新施工的三根Φ1000 mm的大直径随钻 跟管桩，于3月27日经高应变检测均达到设计要求，极 限承载力超过20000KN。如下图所示。
随钻跟管桩的施工
控桩器。其作用是定桩位， 固定管桩，调整管桩至竖 直状态，亦可向上拔管桩。
随钻跟管桩的施工
用带螺旋叶片的钻杆从管桩桩芯穿过， 钻杆底端连接扩孔钻头，正钻时打开 钻头的两翼，扩孔钻进，利用螺旋叶 片把钻出的岩土带到地面。
随钻跟管桩的施工
钻进到设计标高后，通过长螺旋钻杆 芯高压灌注混凝土（C40～C60 ），同 时反转钻杆，收缩钻头的两翼，向上 拔出钻杆0.5m左右后，利用钻机的激 振器，向下振动管桩（40cm～60cm）， 使管桩坐落在混凝土垫层的中、微风 化基岩面上，桩底继续灌注混凝土 2m～5m。
37
0 0.00
6.00
Q-s 曲线
3000 6000 9000 12000 15160000 Q (kN)
12.00
18.00
24.00
30.00
36.00
42.00
48.00
54.00
60.00
s (mm)
图4-7 Z3#试验桩试验Q~s曲线
5 0.00 6.00 12.00 18.00 24.00 30.00
图4-3 Z3#桩现场静载荷试验
35
表4-1 Φ1000 mm大直径随钻跟管桩静载荷试验结果汇总表
试验桩号 (#)
桩径 (mm)
入土桩长 (m)
桩端持力层
最大试验 单桩竖向抗压 最大沉降 残余沉降 荷载 (kN) 极限承载力 (kN) 量 (mm) 量(mm)
Z2
1000
16.80 中风化花岗岩 23500
随钻跟管桩施工步骤
第一步：钻机跟管初始钻进
2-扩孔钻头（可收缩钻头） 4-高强预应力混凝土管桩 5-钻机 6-钻机动力头 7-钻杆
第二步：跟管钻进时接管
2-扩孔钻头（可收缩钻头） 4-高强预应力混凝土管桩 5-钻机 6-钻机动力头 7-钻杆 8-高强预应力混凝土焊接接头或机械接 头 9-钻孔壁与管壁之间空隙
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
SWDP100 型大直径随钻跟管钻机主要技术参数 （1/2)
项目 最大钻孔直径 最大预制管桩规格 最大成桩深度 动力头额定扭矩 动力头转速 动力头上下移动行程 液压振动器垂直激振力 控桩器夹桩力 控桩器控桩能力 桩架左右调整角度 桩架前后调整角度 工作半径 主卷扬钢绳合成拉力(2倍率) 主卷扬钢绳合成速度 主卷扬钢绳直径 加压卷扬钢绳拉力+动力头压力 加压卷扬加压速度
单位 mm mm m kN·m rpm m kN kN kN ° ° mm kN m/min mm kN m/min
参数 φ1020 D1000×12000
60 220 6～32 12.8 400 2500 500 ±3 ±5 4500 420 25 26/32 320 25
SWDP100 型大直径随钻跟管钻机主要技术参数 （2/2)
18 加压卷扬钢绳直径 19 竖架卷扬钢绳合成拉力(6倍率) 20 竖架卷扬钢绳合成速度 21 竖架卷扬钢绳直径 22 吊篮卷扬提升能力 23 吊篮卷扬升降速度 24 发动机型号 25 发动机功率 26 发动机最大扭矩 27 液压系统工作压力 28 液压系统最大流量 29 回转平台回转角度 30 回转平台回转速度 31 最大行走速度 32 最大爬坡能力 33 外形尺寸 34 总重
大直径随钻跟管桩施工工艺及试验研究
广州市建筑科学研究院有限公司 胡贺松
二○一五年四月
报告内容
1.技术背景 2.随钻跟管桩施工技术 3.随钻跟管桩经济技术指标 4.随钻跟管桩的现场高应变和静载荷试验
第一部分：技术背景
常用工程桩型的缺点
人工挖孔桩 钻（冲）孔灌注桩
人工挖孔桩施工易发生坍塌和 气体中毒等安全事故，也常因 降水破坏周边环境，很多国家 和地区（包括香港）禁止使用 或淘汰，广东省出台了严格限 制人工挖孔桩使用条件的文件 大直径钻（冲）孔灌注桩因 废泥浆量大、污水排放污染 环境，易塌孔、混凝土浇灌 质量不宜控制等原因使用受 到限制
第五步 管内灌注混凝土和管外注浆
4-高强预应力混凝土管桩 8-高强预应力混凝土管桩焊接接头或机 械接头 9-钻孔壁与管壁之间空隙 13-灌注混凝土料斗 14-注浆管 15-管内灌注混凝土 16-管外注浆体
第六步 成桩
8-高强预应力混凝土管桩焊接接头或机械接 头 15-管内灌注混凝土 16-管外注浆体
施工桩长超过50m，直径1000 mm的单桩承载力特征 值15000～20000kN。
第四部分：现场高应变和静载荷试验
(a) Z2#桩
(b) Z3#桩
图4-1 大直径随钻跟管桩现场高应变试验（20t锤）
33
图4-2 Z2#和Z3#试验桩附近地质钻孔柱状图
34
图4-2 Z2#桩现场静载荷试验
图4-4 2015年新施工的3根桩现场高应变试验
39
谢 谢！
40
锤击打入式预制桩 静压桩
沉管灌注桩
打入式预制桩、静压桩、沉 管灌注桩等桩型单桩承载力 低，适合多层和小高层建筑， 难以满足高层和超高层建筑 的使用要求
第二部分：随钻跟管桩施工技术
第二部分：总体思路
随钻跟管桩发展历程
2001
成孔预制注 浆桩-CRG
通过冲（钻）孔法成孔 ，将预应力高强混凝土 管桩插入孔底，采用气 孔反循环工艺从管桩内 将桩底沉渣清理干净， 再在管壁与土体之间充 填细石和灌注水泥浆形 成的预制注浆嵌岩桩
CRG桩的施工 3、清孔
CRG桩的施工 4、成桩后，开挖检验
CRG桩应用工程效果图
CRG桩的开发改进
定桩位 钻进成孔
安装吊放管桩 反循环桩 底清渣
灌浆 成桩
定桩位
跟管钻进连续 施工工艺
灌浆 成桩
大直径随钻跟管钻机
大直径随钻跟管钻机正常钻进
优点：大直径随钻跟管桩综合了人工挖孔桩、钻（冲）孔灌注桩、 预应力管桩的优点，对地质条件适应性强、施工速度快、质量可 靠、材料消耗少、桩的承载力高、机械化作业、无施工泥浆排放 问题，保护环境。
mm kN m/min mm kN m/min
kW/rpm N·m/rpm
MPa l/min
。 r/min km/h
。 m t
20 660
9 18/32
10 25 QSL9-C325 242/2100 1424/1500 主32/副28 主520/副120 360 3 1.75 15（1：25） 13×4.5×21.55 ≈83
s-lgt 曲线
15
30 45 60 120
3000 kt N(min)
6000 kN 7500 kN 9000 kN 10500 kN
12000 kN
13500 kN 14300 kN
15100 kN
36.00
42.00
48.00
54.00 60.00
16000 kN
s (mm)
s-lgQ 曲线
3000 16000 0.00