贵港市六八村景观桥梁全套管基桩施工研究

杨毅

摘要：文章以贵港市六八村景观桥梁基桩施工为例，介绍了全套式基桩的施工理念，研究了全套管基桩施工设备、施工技术要求、质量检验和风险管理措施。

关键词：景观桥;全套管;基桩施工

0 引言

基桩依其施工方式不间，大致可分为两大类，即打击式基桩及钻掘式基桩。钻掘式基桩又依其施工时对孔壁保护方式的不同分为无套管式及下套管式两类。无套管式钻掘系以干孔、水中钻掘或利用稳定液钻掘;套管式钻掘则是在有明孔的地层中钻掘时，孔壁以套管保护，以保障孔径及基桩质量。下套管的方式包括振动下套管、打击式下套管及静力式下套管等三类，振动式及打击式因会造成震动，易影响质量，故较少使用，目前在国内使用最广的为静力式下套管的方式。静力式下套管的钻掘施工方式，一般即称为全套管工法。

1 项目概况

位于罗泊湾大桥南端的贵港市六八村棚户区改造项目，总投资约11.1亿元，用地面积约109.6亩，高层住宅楼17栋，有幼儿园一所及小区相关园林景观配套设施等。其中园林景观设计有景观桥梁一座，长80m，宽8m，采用钢箱梁结构，下部共有3墩，每墩4柱。根据区域地质勘察报告，此处为典型的贵州岩溶地层，采用常规泥浆护壁将大量丧失浆液，无法起到成桩作用，故本项目基桩施工采用全套管施工。

2 全套管施工理念

全套管工法的施工理念，是在可能开孔或过量变形的地层中进行钻孔时，用套管保护钻孔孔壁，以确保基桩质量，故一般全套管基桩的施工规范规定，在软弱土层或卵砾石层中，钻孔时必须配合下套管以保护孔壁。当套管到达基岩时，应将套管压入基岩表面的风化层，获得良好的水密性后，即可停止压入[1]。

根据上述理念，有两种施工方式被发展出来，其一为以套管为切削工具并保护孔壁

的工法，另一种则纯将套管视为保护孔壁的工具的工法，分别叙述如下：

（1）以套管为切削工具，一路切削到桩底，灌浆时将套管回收，此种做法的套管外径大致与桩径相同，使灌浆时的混凝土填充套管缝隙而使桩径与套管外径相同。但这种做法不考虑地质状况，必须将套管一直下到桩底，有时将造成切削困难及在费用与时间上不必要的浪费。

（2）以钻头为切削、取土的工具，将套管视为保护孔壁的工具，此种做法，是将套管底部贯入岩层地层后，再以钻头完成以下的钻孔。由于全套管的套管均有相当厚度，因此在下套管与不下套管的部分，桩径上稍有差异。

3 施工设备

本次景观桥梁桩基施工的设备包括套管、取土设备、钻头、套管驱动设备及钻齿等。现分别叙述如下：

3.1 套管

由于基桩的长度并非一定数，套管的长度亦非定数，因此套管必须分段，在施工时，再将各段连接，以达到必要的深度。套管与套管的联结，采用套管接头连接。套管接头完全是以高强度硬化钢制造而成，主要分成两大部分，即公接头与母接头，公母接头间以螺丝方式合而为一。套管接头与单壁套管连接，其内外径的差距均在4～6cm之间。套管另一个重要的部分，则是套管靴，其上部有接头与其他套管相接，下部则排有钻齿，方便钻入地层中。

3.2 取土设备

本次施工采用的取土设备为旋挖机，此型机具主要是将施钻用的析架、钻杆、齿轮变速箱等配于吊车底盘上，形成一台完整的基桩掘进机，作业时则以取土工具将土取出，以达到钻孔的目的。由于基桩施钻时，需要极大的扭力，因此多采用油压式钻机，延伸钻杆为固定式，在固定卡槽后，可将扭力及下压力完全传递至钻头。因其力量较大，磨损率亦较大。

3.3 套管驱动设备

套管驱动设备是指将套管压入地下及将套管拔出的设备，除旋挖机的齿轮变速箱可将套管驱动外，这里所指的套管驱动设备主要是全旋式回转器。全旋式回转器是同一方向

360°旋转套管并压下或上举套管的机具[2]。

4 施工技术要求

4.1 定位

除采用一般基桩定位方式外，本次施工额外增加角度控制加以定位。

4.2 钻掘

钻掘首先以钻机钻入第一节套管，随后进行取土，再接次节套管后取土，直到达到桩底为止。若钻机本身无法将套管钻到底时，则需加设斜角平台并利用全旋式回转器将套管送至设计标高。

4.3 吊放钢筋笼

钢筋笼以吊车吊放，必要时配置滑槽以利吊放。钢筋笼本身应加設足够数量的微型滑动间隔器使得钢筋笼在正确位置，不致因拔套管而拔起钢筋笼。混凝土浇筑用的特密管宜特别处理，避免卡在钢筋笼上，无法灌浆。

5 桩基质量检验

5.1 施工

现浇基桩施工时，规范及说明书往往对垂直度等有所规定，全套管基桩施工属现浇的一种，因此其规范要求与一般现浇基桩大同小异，现分项讨论如下：

5.1.1 垂直度

一般现浇桩采用超音波测试，全套管则常因施钻后为干孔而无法以超音波测试，所以一般全套管基桩施工的垂直度检测采用水平气泡尺检视套管垂直度控制。

5.1.2 中心偏差

所谓中心偏差指实际桩中心点与设计桩中心点因基桩定位时所造成的偏差。一般中心偏差规定在±7.5～15cm之间。

5.1.3 钻掘

若钻掘过程中存在软弱土层，则套管的底端应保持在钻头开挖面以下约1倍桩径。若挖掘处的土质为紧密卵石层或坚硬土壤，则套管的底端可保持在钻头开挖面以上，但以不超过0.5倍桩径为原则。当套管到达基岩时，应将套管压入基岩表的风化层，获得良好的水密性后，即可停止压入，而后继续挖掘至设计深度。

5.1.4 底泥清除

钻掘至设计深度时，往往孔底会存留松软土壤或沉淀物，而沉淀物过多可能对基桩造成不良影响，施工时需注意将其清理干净。

5.2 钢筋笼

全套管基桩对钢筋笼的要求与一般基桩相同，须注意的是：

（1）由于全套管基桩在施工时施放套管，而套管有相当厚度，因此钢筋笼的外径与套管内缘必须有足够距离供钢筋笼上下，这一点需在设计时加以考虑。

（2）由于全套管基桩施工时，偶有钢筋笼上浮的情况，因此在钢筋笼设计时，可在钢筋笼底加设弯钩，防止此现象发生。

（3）钢筋笼制作完成后，必须检查确保拉结筋与主筋连接良好，避免在灌浆时拉结筋爆裂，造成钢筋笼卡在套管内的情况发生[3]。

6 施工风险管理

全套管基桩施工时，可能碰到套管无法拔起等困难，现分别探讨其原因及对策如下：

（1）套管无法拔起。全套管基桩采用套管保护孔壁，防止坍塌，因此在基桩浇筑混凝土前，因套管埋在地下，在施工时偶尔会发生套管无法拔离地下的情况[4]，推究其原因如下：

①摇管器选择不当;②摇管器机具故障;③套管变形，以致无法夹紧;④灌注混凝土后，摩擦力过大;⑤套管靴形状不当;⑥摇管器不水平;⑦埋在地下时间太长，以致摩擦力增加;⑧受附近其他工程影响。

（2）钢筋笼上浮。在全套基桩浇注混凝土或拔套管时，偶有钢筋笼自动上浮或随着套管一起拔起的情况发生，其原因可能如下：

①底部沉砂过多，由于沉砂与套管间的摩擦力过大，将钢筋笼抬起;②钢筋笼制作不良，钢筋松散脱落，钢筋抵住套管，拔套管时一起带上来;③超挖，灌浆时侧边土崩落，将钢筋笼上推;④护耳或骨材太大，卡在钢筋籠与套管之间，使之拔起。

（3）机具故障。全套管施工的机具基本为全油压机具，其压力极高，若缺乏适当的维修，机具故障的可能性极高，故障若不能迅速排除，则将影响工期。

（4）场地太小或地面不堪负荷。全套管基桩的施工机具均为重机械，本身尺寸极庞大，因此，若施工场所太小，机具变换施工位置不易，存放套管、工具、弃土场所过于狭小时，将影响其工作效率，对工地安全亦有不良影响。

7 结语

展望全套管工法在国内的发展仍有以下三点必须注意：

（1）桩径大小的标准化。国内目前基桩设计的桩径规格极多，若施工单位备齐各种尺寸的工具、套管，投资甚巨，因此若能制定标准的数种桩径，施工单位仅需备好相应的工具，将降低成本，有助于该工法的发展。

（2）施工技术的改进。全套管工法在国内尚属较新的工法，经常有人认为只需购入机器即可施工，而忽略施工技术的重要性，导致施工失败。施工失败后，造成业主、设计单位及施工单位对该工法丧失信心，认为该工法不可行，从而阻碍该工法的发展。

（3）安全系数的选取。根据国外数据显示，全套管式基桩的承载力优于其他工法的钻掘桩，其原因可能在于其质量较佳。但一般基桩设计中，安全系数的选取并未因施工方式的不同而有所改变。这对质量较佳，但造价稍高的全套管工法而言，在经费评估时较为不利，设计者需要考虑安全系数的选取，增加承载力，减少基桩数，以降低成本。

参考文献：

[1]陈李红.浅析全套管大直径振动取土灌注桩施工新技术[J].科学与财富，2017（13）：180.

[2]李建文.全套管全回旋钻咬合桩的应用研究[J].四川建材，2014（2）：199-201.

[3]“全套管冲抓施工设备、器具及施工工艺研究”项目通过部级鉴定[J].探矿工程-岩土钻掘工程，2001（1）：52.

[4]天津二十冶建设有限公司.深厚软土地基桥梁混凝土灌注桩施工结构[P].中国专利：CN201320153333.9，2013-10-23.