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全套管嵌岩钻孔灌注桩施工施工工法

中交四航局第一工程有限公司

中交第四航务工程局有限公司

潘建谋黄国忠林冠桥杨振湘杨光彩

1.前言

桩基础是目前基础施工中的主要形式，具有承载力大、刚度大、造价低等优点被广泛应用。但其施工环保措施难以保证，成桩过程容易对周边建筑及原有地层造成破坏，影响周边建筑，存在很多未知性和高风险性。如何减少对周围环境的污染及噪音对周边居民的影响，提高质量,加快成桩速度是桩基施工亟待解决的难题。

由中交第四航务工程局有限公司承建的澳门轻轨C370项目，桩基设计直径为

Ф1200mm，Ф1500mm两种，项目施工位于澳门沊城填海区，地质情况复杂，基岩起伏大、岩面倾斜

角度大，基岩最深位置达到-68m，最浅位置仅为-2.0m。桩基施工采用澳门《基础设计指引》和《建筑桩基技术规范》标准，要求施工界面取芯“零”沉渣及噪音污染小工艺，要求所有桩基均嵌入

50～100MPa微风化岩达2～4m，施工技术要求高、难度大。针对以上特点、难点中交第四航务工程

局有限公司及中交四航局第一工程有限公司通过技术创新，采用搓管机将钢护筒埋设到岩面持力层利用蛤式抓斗取土RCD机磨岩的工艺，解决了上述技术难题。

依托本工法开发的“一种大型钢筋笼专用吊具系统”、“一种钢筋笼悬挂装置”二项专利技术获国家

实用新型专利；“全套管嵌岩钻孔灌注桩施工关键技术” 于2016年7月通过中国公路建设行业协会组织的鉴定，该研究成果总体上达到了“国内先进”水平，并获得2016年度获协会科学技术奖“三等奖”。

本工法已成功应用于澳门轻轨C370项目1标段和2标段桩基施工，实现了良好的经济效益和

社会效益。

2.工法特点

2.1环保性能好。采用搓管机将钢护筒埋设到岩面持力层利用蛤式抓斗取土，渣土可直接利用回填路基，RCD机磨岩钻进，振动小，噪音低，对周边居民噪音影响小。

2.2全套管钢护筒埋至岩面，孔壁不会产生坍落，成孔直径标准。

2.3成桩质量好。采用全套管护壁施工，气举反循环清孔彻底，速度快，砼灌注质量有保障。

2.4机械化施工，速度快，成本低。采用搓管机将钢护筒，利用蛤式抓斗取土，RCD机磨岩，气举反循环机清孔，桩基施工过程均采用机械化，机械化施工程度高，有利于降低成本。

3.运用范围

本工法适用于不同地质条件下的桩基施工，特别适用于对减少周边建筑物及原有地层扰动的桩基施工。

4.工艺原理

全套管嵌岩钻孔灌注桩施工机械主要有搓管机、蛤式抓斗、RCD磨岩机、气举反循环设备组成。

利用搓管机将带有钻头功能的套管逐节往返搓动并压入土层，同时利用蛤式抓斗取土，交替进行边搓管边取土，待钢套管下至桩端持力层后用RCD机磨岩，并采用气举反循环设备清孔，成孔后放入钢筋笼，边灌注混凝土边拔起套管，最后成桩。

5.工艺流程及操作要点

5.1施工工艺流程

施工工艺流程详见图5.1全套管嵌岩钻孔灌注桩基施工总体施工工艺流程图。

图5.1全套管嵌岩钻孔灌注桩施工工艺流程图

5.2操作要点

5.2.1地质钻探和施工前准备

（1）准备施工前应获取桩位的地质钻探资料，原则上每个承台至少一孔、地质复杂的一桩一孔。对照地质报告，查清桩长及覆盖层厚度，确定钢护筒埋入深度，制定施工方案，安排设备进场。

（2）地质钻探的岩样需妥善标记和保管，钻芯的位置和水平标高应按正确的顺序排列，并用芯样盒保存，方便桩基施工中随时查看岩样变化情况。

（3）机械就位前，应把工作区域地面进行硬地化平整处理，可在施工的墩位上浇筑一层0.1m钢筋混凝土层工作垫层，作为机械承重作用；垫层可采用C20混凝土，钢筋采用Φ16，现场绑扎成钢筋网，钢筋间距为0.20×0.20m，混凝土垫层宽度应至桩边1.0m。

5.2.2测量及放样

桩中心控制点采用全站仪测量放样，采用油漆喷出桩边缘线，方便摇管机的摆放,并拉“十字”交叉线对桩位进行保护；搓管机固定后，应进行搓管机桩心测量定位。

5.2.3搓管机定位、设置泥箱及沉淀箱

（1）待测量放样复核无误后，采用80t履带吊把搓管机吊放至桩位位置，定位后用钢尺检查，在搓管机就位前须检查地面平整度，如不平整将会导致调整钢套管垂直度困难。

（2）进行抓土成孔作业前，应在施工位置附近设置一个2×6×2m（宽×长×高）的泥箱、一个

2×6×2m（宽×长×高）的沉淀箱、一台抽排泵及一组排放导管，有地下水位高时应设置多个沉淀箱，以作泥渣沉淀之用。

（3）在进行抓土成孔时，将孔上的泥土抓出放置泥箱里，然后用挖掘机装车运至指定的地点。

图5.2沉淀箱和泥箱

5.2.4钢护筒下放及抓土

机械就位后，采用液压式搓管机把首节钢套管压入土中，然后利用蚬式抓斗把套管内抓土，再压入第二节钢套管，继续取土。重复以上步骤，直至将钢套管压入岩面。护筒每节8m，现场使用吊机对接，接口使用铆钉连接。护筒下放过程中，使用经纬仪对准钢护筒外侧进行垂直度检测。

钢护筒下放过程中必须保持筒底在开挖面2m 以下，有效控制垂直度。当出现护筒倾斜时应立即停止作业，采用土回填，将套管重新拔起，重新下放。当底部出现不明障碍物使套管发生倾斜时，采用冲击锤或者人工将障碍物破除后，再进行套管纠偏处理。当钢护筒底穿过软弱岩层，到达基岩顶部后，采用RCD机磨岩，并采用气举反循环设备配合清孔，钢护筒随着钻头的钻进位置下放桩底，直至达设计标高为止。各工序详见-搓管机钢护筒下放及抓土流程图。

套管下放过程中清除障碍物主要方法：

（1）搓管机通过来回“搓动”钢筒外壁使钢筒下沉，可以磨断较为薄弱的石层。

（2）可以使用冲击锤击打岩体成碎石，再用泥夹从桩孔内夹出即可。护筒下放出现困难时，应及时查明，清除障碍物，避免出现护筒断裂情况。同时应控制护筒下放的垂直度，防止护筒倾斜造成的

损坏。

1. 测量定位、安装首节带牙靴的钢护筒。

2. 边下沉钢护筒，边采用蛤式抓斗开挖

护筒内覆盖层，并保护水头与内外侧平

衡。

3. 逐节接长钢护筒到覆盖层深度标高。

4. 逐节安装钢筋笼到设计长度。

5. 逐安装导管及料斗，浇筑砼过程中需

确保任何时候混凝土面都高于钢护筒底

标高。

6.在浇筑砼过程中根据浇筑砼的速度，

拆除导管及钢护筒。

图5.3搓管机钢护筒下放及抓土流程图

5.2.5 RCD机磨岩

钢护筒下放至基岩层后，采用RCD机磨岩。钻孔前先将孔内注满清水，加水的主要作用是与钻渣混合并以气举反循环排渣，磨岩过程中要注意水压，如出现孔内水位低于孔外地面常水位时，需往孔内注水，增加水压；在进行磨岩时，RCD机的压力控制50kg/cm²,扭力控制50kg/cm²，转速控制每分钟0～20转，风压控制（5～7 bar）。成孔期间利用水泵及风压及时把渣土及石碎排出。