全套管全回转钻孔咬合灌注桩施工工法

全套管全回转钻孔咬合桩施工工法简介

陈建海

（徐州盾安重工机械制造有限公司徐州 221000）

摘要：全套管全回转钻机是一种可以驱动套管做360度回转的全套管施工设备，全套管全回转钻孔咬合桩是近年来在我国区应用和发展起来的一项新技术，主要针对于地下围护结构如地铁站、地下智能车库、地下建筑结构、水库加固挡水墙等施工等，施工顺序为先施工B桩两侧的两根桩体A桩，然后利用全套管全回转钻机的切割能力切割掉相邻A桩相交部分的混凝土，浇筑混凝土后形成咬合桩。

关键词：全套管全回转钻孔咬合桩工法

一、全套管全回转钻机简介

全套管全回转钻机（见图一）是集全液压动力和传动、机电液联合控制于一体、可以驱动套管做360度回转的的新型钻机，压入套管和挖掘同时进行，具有新型、高效、环保的钻进技术，近年来在城市地铁、深基坑围护咬合桩、废桩（地下障碍）的清理、高铁、道桥、城建桩施工、水库水坝加固等项目中得到广泛的应用。

全套管全回转钻机适合在卵、漂石地层、含溶洞地层、厚流沙地层、强缩颈地层、残留各类桩基础、钢筋混凝土结构等障碍还没有清除的情况下实现灌注桩、置换桩、柱列式桩排挡土墙的施工以及清除地下障碍五保证顶管及盾构隧道无障碍穿越各类桩基础，解决了复杂特殊环境工况下的施工难题。

图一全套管全回转钻机

全套管全回转钻机包括动力站、工作装置和辅助钻具三大部分。动力站为外置，工作装置包括底座、动力支承平台、立柱、升降平台和套管夹紧装置，底座内有支腿油缸进行调平。拉拔油缸、液压马达、变速箱、夹紧油缸和齿轮传动装置是传递动力到套管的主要装置，驱动套管回转、上升和下降的。辅助钻具包括各种规格的套管、抓斗、多头抓爪、重锤等。

二、全套管全回转钻机施工工艺原理

全套管全回转钻机施工工艺原理为:利用全套管全回转钻机的回转装置的回转使钢套管与土层间的摩阻力大大减少，边回转边压入，同时利用冲抓斗、冲击锤挖掘取土或旋挖钻取土，直至套管下到桩端持力层为止。挖掘完毕后立即进行挖掘深度的测定，并确认桩端持力层，然后清除虚土。成孔后将钢筋笼放入，接着将导管竖立在钻孔中心，最后灌注混凝土成桩。

全套管全回转钻机主要针对高回填地层、岩溶地层、地下水丰富的砂层、卵砾石地层以及沿海地区软基或硬岩地区钻进成孔、复杂破碎的填石填海地层、沿海滩涂等特殊地层和复杂环境进行全套管成孔灌注桩施工。由于钻机具有强大的扭矩、压入力，可有效对岩层进行切削，且套管本身具有护壁作用，无需回填块石或另下保护护筒，即可在完成成桩作业，目前国内已完成深度120米以上的桩基施工。全套管全回转钻机施工具有一下优势：

1、无噪音、无振动，安全性能高；

2、不使用泥浆，作业面干净，可避免泥浆进入混凝土中的可能性，成桩质量高，有利于提高混凝土对钢筋的握裹力；

3、施工时可以很直观的判别地层及岩石特性；

4、钻进速度快，对于一般土层，可达14m/小时左右；

5、钻进深度大，根据地层情况，最深可达到120米以上；

6、成孔垂直度便于掌握，垂直度可以精确到1/500；

7、不易产生塌孔现象，成孔质量高；

8、成孔直径标准，充盈系数小，与其它成孔方法相比，可节约大量混凝土用量；

9、清孔彻底，速度快，孔底钻渣可清至30mm左右。

三、全套管全回转钻孔咬合桩施工工法要点

1、应用领域

全套管全回转钻孔咬合桩可用于基坑工程的挡墙结构、止水帷幕和主体承重结构，配合各种类型抓斗，可在各种土层、强风化与中风化岩层中施工，适用于各种直径、深度在60米以内的桩孔施工。主要针对于地下围护结构如地铁站、地下智能车库、地下建筑结构、水库加固挡水墙等施工等。

2、全套管全回转钻孔咬合桩施工工艺特点

1）避免了采用超缓凝混凝土咬合桩（软咬合）工艺在完成切割咬合时，容易产生相邻孔混凝土管涌现象的发生而造成质量事故，同时由于采用了常规混凝土，降低了对混凝土的要求，节约了成本。

2）由于采用硬切割工艺，允许混凝土A桩强度正常发展，无需依赖缓凝剂控制混凝土强度，并且不会出现由于单桩成桩时间过长（超过超缓凝剂能够控制的混凝土凝结时间），A桩混凝土强度过高导致无法进行B桩咬合施工的弊病。

3）当遇到较坚硬的大面积地下障碍物时，全回转钻机成桩的过程中可以直接清除地下岩层及障碍物，达到一次成桩。

4）全套管全回转钻机施工中本身具有止水护壁功能，无需另加护壁措施，是一种节能环保的是施工工艺。

5）根据抓斗取土深度，可确切分清土层，选择适宜的桩端持力层。

6）孔内所取泥土，含水量较低，方便外运，而且无泥浆污染环境的忧虑；施工现场整洁文明，市区内施工极为合适。

7）对沉降及变位容易控制，能够紧邻相近的建筑物、地下管线施工。

8）全回转的跟管钻进与其他掘进方法比较，有效的防止了孔内流沙、涌泥，并可进行嵌岩，保证了成桩质量。

9）第二次施工的桩在已成的第一次两桩间实施切割咬合，全套管的护孔方式保证了桩间紧密咬合，桩砼凝成一体，形成良好的整体连续结构。

10）配筋率较低，这是因为钻孔咬合桩可以采用钢筋混凝土桩和素混凝土桩间隔布置的排列方式；

11）抗渗能力更强，这是因为钻孔咬合桩是连续施工的，桩间不存在施工缝，而地下连续墙分幅接头处的施工缝往往是防渗的薄弱环节；

12）施工灵活，这是因为钻孔咬合桩施工时可根据需要转折变线，更适合于施工一些平面多变的几何图形或呈各种弧形的基坑。

3、全套管全回转钻孔咬合桩施工工艺原理

全套管全回转钻孔咬合桩是采用全套管全回转钻机钻孔施工，在桩与桩之间形成相互咬合排列的一种基坑支护结构（图二），为便于切割，桩的排列方式一般为一根第一序列桩即 A 桩（素混凝土桩或矩形钢筋笼混凝土桩）和一根第二序列桩即 B 桩（圆形钢筋笼混凝土桩）间隔布置，施工时先施工 A 桩后施工 B 桩，待A桩混凝土达到一定强度后用全套管全回转钻机切割掉相邻 A 桩相交部分的混凝土实现咬合成孔（图三），然后下放钢筋笼浇灌混凝土形成咬合桩（图四）。