摘要：在城市市政工程桩基施工中，不可避免的会遇到桩基紧邻地铁、高架桥等建（构）筑物、周边限制因素较多、环境复杂等施工条件，常规的桩基施工工法无法施工，360°全回转套管钻孔灌注桩施工工法能够克服各种条件限制，快速、高效、安全的满足现场施工。
关键词：360°；全回转套管；钻孔灌注桩；工法；紧邻建（构）筑物；桩基
0 引言
全套管钻进工艺是由法国贝诺特（Benoto）公司于20世纪50年代初研制开发的一种灌注桩施工法，所用的钻机为摇管钻机（又称摆管钻机或搓管钻机），其套管在液压装置的驱动下以一定角度（一般为15°～24°）进行往复摇动，边摇动边压入。全回转套管施工工艺是相对于摇管施工工艺而言的，该工艺是20世纪80年代由日本、德国相继在摇管机工艺的基础上开发的一种钻孔灌注桩施工新工艺，其套管可回转360°。全回转钻机集全液压动力和传动、机电液联合控制于一体，具有强大的扭矩、压人力和刀头，可在坚硬岩石、卵石、漂石、溶洞中钻孔，也可施工地下连续墙咬合桩，进行地下废桩（障碍物）的清理等，被称为钻孔灌注桩施工的“万能工法”。【1-2】全回转钻机以前只有日本、德国、意大利等少数国家生产，国内同类设备不多，对该工艺的应用也较少，主要用于旧桩拔除清理等，目前国内同类设备已研制成功，应用范围也不断扩展，其先进性逐步得到体现。【3-4】
近年来，随着国内经济快速发展，大中型都市的城市建设再开发项目、旧城区改造、地铁隧道等项目的不断增加，不可避免地会遇到桩体结构紧邻高大建筑物或其他构筑物施工的问题，而这类问题常常无法采用常规桩基施工设备进行解决。因此采用360°全回转套管钻孔桩灌注桩施工工法对于市政工程施工已有建筑物的安全性、桩基质量保证、施工效率提升具有极大地意义。
本文以成都市火车北站扩能改造市政配套工程商贸大道高架桥匝道桩基施工为实例，详细介绍了360°全回转套管钻孔桩灌注桩施工工法。
1 工程概况
商贸大道高架桥是成都市火车北站扩能改造市政配套工程的重要组成部分，本工程N匝道位于商贸大道与二环路高架桥之间右转进出城的连接通道，与成都地铁7号线并行。
N匝道桩基距二环BRT桥面距离为0.3-1.39m，距既有7号线火北区间1.25-3.45m，基础深度35-40米，施工现场操作空间极小，且桩基穿越砂层、卵石层到达下伏基岩为白垩系上统紫红色泥岩层，为自稳性较差地质，地下水位常年保持在5-8m，施工要求高、难度大。
图1 N匝道桥桥墩桩基与周边建(构)筑物关系总平面图
2 桩基钻孔灌注桩施工工法
2.1 工法原理
360°全回转套管钻孔桩灌注桩施工工法是利用全回转套管钻机，将预制好的钢套管360°回转压入地层一定深度，通过冲抓斗将钢管内的土体取出，再逐步压入钢套管成孔，最后吊人钢筋笼、灌注混凝土、拔出钢套管的施工方法。这种技术不需要泥浆护壁，具有环境友好、使用地层广、对周边土层影响小等优点，特别适用于淤泥、砂卵石及全风化基岩等多种地层。【5-7】
表1 360°全回转套管机设备主要参数
2.2施工工艺流程及操作要点
2.2.1施工工艺流程
360°全回转套管钻孔灌注桩施工工艺流程图参见图6。
图2 360°全回转套管钻孔灌注桩施工工艺流程图
2.2.2 操作要点
2.2.2.1 定位器调平就位
根据图纸放样定位桩中心点位，桩位放样完成后吊放钻机定位器。先调整定位器至水平，再反复调整定位器中心与桩位中心对齐后吊放钻机。
2.2.2.2 全回转套管机就位
保证定位器中心对准桩中心并保持水平后吊放钻机。过程中调整钻机的水平度，报现场测量监理验收通过后安放套管。
2.2.2.3 套管检查及安装
在成孔套管使用前，应进行套管顺直度的检查和校正。首先检查和校正单节套管的顺直度，然后按桩长配置的全部套管的顺直度、连接坡口，施工时按序拼装套管。套管之间必须连接牢固，防止回转过程中断管。
2.2.2.4 钻孔灌注桩成孔作业
1 钻孔灌注桩成孔
施工区域为砂卵石，局部夹杂细砂层透晶体，土体相对比较松散，因此在360°全回转套管机在钻孔施工中应防止出现流沙管涌及对周边建（构）筑物土体的扰动现象，尽可能将钢套管钻深超过钢套管内的土体面。360°全回转套管机施工中旋转钢套管时用抓斗清除钢套管内的土体，旋转沉入并取土至设计深度，停止沉入，检查孔底沉渣符合要求后下放钢筋笼灌注混凝土；
2 成孔监测
在成孔过程中，采用两台测量设备随时对钢套管的垂直度进行双向监测，每加接一节钢套管进行一次垂直度测量，全过程监控，当垂直度发生偏差时及时调整，确保垂直度小于0.5%
3 清孔
成孔后采用清渣筒清孔，经量测验收合格后方可进行钢筋笼吊放操作。
2.2.2.5 钢筋笼加工
根据工程现场实际情况，钢筋笼宜以定尺长度分节制作。主筋钢筋采用焊接连接，同一截面内主筋焊接接头保证至少50%错开。钢筋笼制作前，将主筋校直、除锈，下料长度准确。
2.2.2.6 混凝土灌注
1 安装混凝土导管
混凝土灌注导管必须进行闭水试验，闭水试验压力不少于3Mpa，混凝土导管采用Φ300螺纹联接钢导管，各节导管采用橡胶圈扣紧，防止漏气堵管，混凝土导管底部离孔底约300-500mm。
2 灌注混凝土
由于全回转钻机机身高度影响，在混凝土施工时需采用混凝土天泵进行灌注。灌注过程中连续进行，不得中断，尽量压缩砼灌注时间，以防桩孔内顶层砼失去流动性，难以提升，进而引发质量事故。灌注前做好施工准备工作，单桩砼灌注时间不宜超过8h。
2.2.2.7 套管拔出
为保证套管拔除段不产生塌孔、缩径现象，在套管提升的过程中，勤量测混凝土灌注面深度及控制拔管速度，计算出套管底部距混凝土浇筑面的实际距离。根据实践经验，套管底部距混凝土浇筑面的距离不宜超过6m，在砂砾石或土体相对比较松散的地区其距离宜保持在3～4m能有效防止坍孔导致混凝土浇灌超量的情况出现。
2.2.2.8监控量测
桩基施工时，由于临近既有线路以及其他建构筑物，在冲抓取土及压入钢套管期间会对基底以下土体造成扰动，对周边构建筑物容易造成影响。特别是地下水丰富的地基岩层中，成孔直径大，围岩自稳、成孔能力差，所以在施工中应建立严密的监控量测是保证安全的主要手段，同时也是检验施工工法、钻进参数是否合理的信息来源，因此在钻进施工过程中把临近构建筑物收敛及沉降变形等监控量测作为重点工序管理。
3 质量控制
3.1桩位测量：
1 桩位采用高精度全站仪根据坐标引点，由十字交叉等距定量控制法进行定位测量；
2 套管垂直度由固定锤球及全站仪进行垂直度双向复测。
3.2套管机就位：
反复调整钻机定位器对齐桩位中心后安放套管机，并调整钻机的水平度，保证套管的垂直度。
3.3套管安放：
套管吊装至钻机后，经测量定位及报监理验收合格后开始下压施工。
3.4成孔施工：
1 钻孔过程中尽量压缩套管连接时间，钻孔前对套管卡槽、螺栓必须进行润滑清理，以防出现螺栓不能正常连接的情况；
2 严格控制钻孔流程，先压管再取土，先取土桩侧土体容易受到扰动进而坍塌，导致浇筑时浪费混凝土进行填充。
3.5钢筋笼制作及吊装：
1 根据工程现场实际情况，钢筋笼宜分节制作；
2 钢筋笼设置圆形混凝土垫块，每组垫块纵向间距4m，每组三块，均匀分布于同一截面的主筋上，既能保证砼保护层的厚度也防止混凝土浇筑套管提升时钢筋笼随之提升移位。
3.6混凝土灌注：
1 根据公式计算，首次上料保证不少于初灌量，且保证导管埋入混凝土面1.5m以上；
2 灌注过程中及时用测绳测量混凝土面的高度，以指导导管的起拔和拆卸；
3 混凝土浇筑开始拔管时，严格控制套管底至混凝土浇筑面的距离，在套管提升的过程中，勤量测混凝土灌注面的具体位置，宜始终保持在3～4m，小于1m管底易拔出混凝土面造成桩壁坍塌，大于6m管底混凝土容易初凝继而与套管形成整体，回转提升困难；
4 灌注过程导管始终埋入混凝土2～6m，严禁将导管拔出砼面；
5 导管勤提勤拆，一次提管拆管不得超过6m；
4 结论与讨论
360°全回转套管钻孔桩灌注桩施工工法综合具有以下优点：施工过程中噪音小，振动小，安全性高；占用空间小，钻进过程中无需降水，不使用泥浆，可干钻或湿钻作业，作业面干净，环保性好；施工钻进时可以很直观的判别地层及岩石特性，给予后续工程对地质情况的具体要求以保障；钻进深度大，成孔垂直度便于掌握，不会产生塌孔现象，成孔质量高；成孔直径标准，充盈系数小；本工法可以广泛适用于复杂地层的地铁地基、深基坑围护桩、城市改造拔桩、城市中心立交高架桥桩等紧邻既有建构筑物且常规设备无法正常操作的钻孔灌注桩施工。
参考文献:
【1】张志华，曹薛平.旋挖工艺在嵌岩钻孔灌注桩的应用【J】.建筑技术开发，2010,37（4）：39-41
【2】宋刚.全回转套管施工工艺拓展研究及应用【J】.建筑机械,2010,7:82-86.
【3】吕同根，张志华.钻孔灌注桩的全回转套管钻进技术【J】.建筑技术开发，2014（12）：18-20
【4】宋志彬，冯起赠，和国磊，等.全回转套管钻进和全套管施工工艺的研究【J】.探矿工程（岩土钻掘工程），2013.（9）：29-36.
【5】周学民，王兴康，赵建立，等.复杂地质及周边环境超长全回转全套管灌注桩施工技术【J】.施工技术，2017（8）:28-31
作者简介：姜冲（1982-），男，湖北随州人，2005年毕业于郑州大学土木工程系道路与桥梁专业，本科，工程师，从事铁路及市政地铁工程施工工作。
论文作者:姜冲
论文发表刊物:《基层建设》2019年第6期
论文发表时间:2019/4/28
标签：套管论文; 钻孔论文; 混凝土论文; 钻机论文; 桩基论文; 导管论文; 钢筋论文; 《基层建设》2019年第6期论文;