钢套管成孔灌注桩施工方法

井海滨

(国网黑龙江省送变电工程有限公司，哈尔滨 150001)

钢套管成孔灌注桩施工方法

井海滨

(国网黑龙江省送变电工程有限公司，哈尔滨 150001)

套管成孔施工法是利用液压摇管装置，将大直径厚壁钢管左右摇动加压压入土层中，同时用抓斗不断抓取管内土块，使钢管下沉达到设计深度的成孔方法。

钢套管；成孔；灌注桩；施工

1 工程概述

对于孔径大、桩孔深、地质情况复杂的承台式群桩基础，采用钢套管成孔施工法进行成孔施工。钢套管成孔施工方法的优点是：适用于各种土层、卵砾石层、漂石层，没有孔壁坍塌问题，无噪音，无振动，施工速度快，效率高，可清楚地判定持力层土质情况，无泥浆作业，现场干净。

2 施工准备

人力配备情况见施工人员配备表：

表1 施工人员配备表Tab.1 Construction staff allocationTable

3 主要施工方法

摇动式—自行式全套管钻机机械性能指标具体如下：钻孔直径(m)：1.0～1.5；钻孔深度(m)：40～60；作业时外型尺寸(m)：长度10.57，宽度3.18，高度16.06；重量(t)：5.1；摇动扭距(kN·m)：1 480；摇动角度(°)：12；发动机额定功率(kW)：125；卷扬机起重力(kN)：50；卷扬机提升速度(m/min)：85；单根套管长度(m)：2、3、4、6、第一节1.8；套管直径(外径)(mm)：980～1 280；GS13冲抓斗容量(m3)：0.08～0.14。

3.1 施工工艺流程

第一步，准备工作：设备检修购置、复测分坑、场地平整、现场临建。培训、材料调查、材料检验、设备与材料进场。第二步，埋设第一节短套管—摇管转机就位、对中—加紧第一节套管试摇管—根据孔内情况送入冲洗液，抓斗入管内挖掘并摇管压入套管—套管压入预定深入抓斗挖掘停止，连接套管抓斗挖掘摇管压入套管—测量孔深确定持久层、清底—泵吸反循环二次清孔—放入钢筋笼校正标高、居中—清除桩头浮浆、养护—隐蔽项目三级检查，隐蔽项目报监理验收—上报监理验收转序。

3.2 定位

A.确认桩位，埋设第一节短套管，并使套管中心、钻机摇管装置的通孔中心与桩位点保持在同一轴线上。B.经常检查套管及桩孔的垂直度，防止孔斜超标。

3.3 成孔

A.根据孔径大小选用适当套筒与冲抓斗进行成孔施工。B.在遇硬层套管压入较困难时，应用抓斗超前挖掘，不可强行压入套管，以免损坏刃角使套管弯曲。C.在砂层中摇管，宜在套管外涂抹润滑油膏，并超前挖掘，使套管能顺利跟进。D.卵石层钻进应投入黏土，以稳定卵石层及上部土层。E.进入持力层时，应谨慎操作抓斗挖掘，不得超挖，以免造成持力层松动，影响承载力。F.到达设计深度后，停止摇管及放入抓斗，等待15～20 min，使钻渣沉落孔底后，再轻放抓斗，慢慢抓取。G.经常检查抓斗的磨损情况，及时修复。H.套管钻机成孔作业过程见图1。

套管钻机挖掘过程示意图描述了全套管施工的挖掘过程。先用抓斗进行抓土后将其提出(图a)，抓斗将土提出套管后(图b)，排土板液压缸将其顶向外侧将土排出，此时抓斗的抓瓣张开(图c)，排土板液压缸收回，抓斗回到套管上方(图d)，开始重新挖掘(图e)。

3.4 清孔

A.干孔作业。可采用投入素混凝土或碎石捣实的方法，清理孔底虚土，并可捣实孔底持力层可能出现的松动。B.湿孔作业。可采用泵吸反循环清孔。

套管钻机挖掘过程示意图 a提土过程 b抓斗将土提出套筒 c排土液压缸将抓斗顶向外测排土 d抓斗回到套管上方 e放松钢丝绳，重新开始挖掘 图1 套管钻机成孔作业过程图Fig.1 Casing drilling hole-forming operating process map

套管施工法施工程序示意图 a插入套管 b开始挖掘 c连接套管 d插入钢筋笼 e插入导管 f灌注混凝土 g拔出套管与导管 h完成混凝土灌注 图2 全套管施工法主要工序Fig.2 Main process of full casing construction method

3.5 混凝土灌注

A.全套管施工法的主要工序见图2。图c为套管的连接，连接好的套管继续由夹卡、摇动、引拔液压缸使其下沉。当套管达到标高且内部泥土被挖掘干净时，则可在套管内插入钢筋笼见图d。注意，采用套管施工，钢筋笼应插到孔底。图e为插入导管。图f为边灌注混凝土边用夹卡引拔装置提升套管。拔出一节套管与导管后，将其拆除见图g，最后完成混凝土灌注。B.在钢筋笼与导管就位后，应进行首次压浆。混凝土首次压浆的砼量应保证导管的初埋深。C.混凝土灌注应保持连续进行，不能间隔时间过长。D.为防止钢筋笼上拔，在混凝土灌注过程中，根据不同刚度的钢筋笼采用不同的措施进行防范。E.边灌注混凝土边起拔套管时，应保持摇管均匀，慢速起拔，防止带动钢筋笼上窜及影响混凝土灌注质量。F.上拔套管需左右摇动，以便混凝土流入套管所占空间。G.采用双钩起重机进行拆除套管和导管的作业，用大钩吊住套管，小钩吊住导管，确认钢筋笼未上拱后，拆除第一节的套管。套管分开后，下节套管管头用卡环保险以防套管下滑。根据测量混凝土面高度决定拆除导管长度。拆完导管后吊机一并将套管移开，继续灌注混凝土，进行下一个工作循环。

3.6 摇管成孔施工常见事故及处理

A.造成桩孔偏斜的主要原因。第一节套管埋设后挖掘不当造成偏斜。在软土地基上安装钻机，即使已呈水平，但在吊起套管竖立埋设时，由于重心位置向桩位方向前移，使钻机前方下倾。可采取以下处理方法：挖掘适当，确保第一节和第二节套管竖直埋设。挖掘开始后，应随挖掘测定套管是否竖直，一旦套管倾斜就要拔出套管，并重新将钻机调平。

B.造成钻机滑动的主要原因。当摇动套管的反力比钻机自重和钻机与地面之间的摩擦力还大时，将使钻机向后部产生滑动，特别是雨雪天，黏性土地面比较泥泞时，这种滑动倾向尤甚。可采取以下处理方法避免套管卷曲。反复上下转动套管、向套管内外注水、在套管外周灌注膨润土泥浆、在钻机后部打设防滑桩、在钻机液压支架上安装凸状防滑体、加配重、事先对安装钻机的地基采取加固措施。

C.造成孔径扩大过多的主要原因。由于地下水压力的作用，套管外部的土砂呈流动状，流砂将沿套管外的缝隙下降，经由钻头与套管接合部位侵入管内，导致土层松动，并留有孔隙，造成孔径过大。可采取以下处理方法：在孔内注水，将孔内水位抬高，使其比地下水位高一些。

D.造成遇后砂层时进尺缓慢的主要原因。套管在含有地下水的土层中各向摇动时，周围的细砂被振实，进尺缓慢。当地下水位以下有5 m以上的后砂层时，套管不能压进。可采取以下处理方法：避免在有厚砂层的土层中使用贝诺特法，此时用反循环法施工最合适。

E.造成在漂石层中钻进困难的主要原因。漂石粒径大(200～300 mm)不易挖掘。可采取以下处理方法：采用先行挖掘施工法，既先超挖400 mm左右，把漂石抓出来。挖掘时要比孔径扩大一些，再在孔内放入黏土或膨润土，以阻止地下水的上涌，如此反复操作，就能突破大漂石层。

Constructionmethodofcast-in-placepilewithsteelsleeve

JING Hai-bin

(State Grid Heilongjiang Transmission and Distribution Engineering Co., Ltd., Harbin 150001, China)

The construction method of casing is made by pressing the large-diameter thick-walled steel pipe into the soil layer by means of a hydraulic shroud device. At the same time, it grabs the soil in the pipe with a grab bucket, so that the steel pipe can reach the design depth.

Steel casing; Hole; Pouring pile; Construction

TU753.3

B

1674-8646(2017)19-0072-02

2017-07-12