淺談全套管振動灌注樁

(山東科技大學巖土工程專業(yè))

淺談全套管振動灌注樁

李 濤 劉學洋

(山東科技大學巖土工程專業(yè))

簡述了全套管灌注樁的發(fā)展歷史，論述了全套管灌注樁所需鉆機的種類、優(yōu)缺點、適用范圍。針對全套管灌注樁的施工，闡述了兩種鉆機施工條件下的施工順序、施工要點。分析了全套管灌注樁在我國的現狀，給出一些意見。

全套管灌注樁；搖動式鉆機；回轉式鉆機

樁基礎發(fā)展歷史悠久，隨著我國經濟的發(fā)展，高層、超高層的建筑不斷出現，樁基礎的應用在近些年來應用越來越廣泛。進入21世紀以來，樁基礎在當前高層建筑中仍是許多公司的首選，由此促進了樁基礎的發(fā)展［1］。

當前樁基礎發(fā)展特點：（1）樁基直徑越來越大，長度越來越長（2）各種新型樁基不斷出現發(fā)展（3）樁基的施工工藝不斷更新（4）樁基向組合樁發(fā)展。全套管振動灌注樁近年來在我國運用逐漸廣泛，全套管振動灌注樁施工技術作為一種新型的樁基施工方法，施工時對環(huán)境影響小，易于操作方便，對周圍土體影響較小。全套管振動灌注樁又被叫做貝諾特樁，通過套管與相應機械的組合完成樁基的施工，因此全套管振動灌注樁的發(fā)展是相關機械的發(fā)展，是對應施工技術的發(fā)展。

1 全套管振動灌注樁機械的發(fā)展歷史

全套管振動灌注樁的施工需要相應施工機械的輔助，這些年來得到了很大的改進，全套管鉆機也被稱為貝諾特鉆機。全套管鉆機是隨著工程運用而產生，上世紀五十年代法國公司將第一臺貝諾特鉆機運用于工程中，隨后其他國家相繼引進并不斷的改進，產品機械不斷更新換代，日本的三菱重工和德國的壘法公司等公司不斷對其機種和施工工藝進行了較大改進，以滿足不斷變化的工程需要［2］。

早期貝諾特公司生產的全套管鉆機存在著許多的缺點，由于是固定不能移動，存在機動性不足和不宜排土，隨后許多公司對其不斷優(yōu)化。德國巴特公司首先對其鉆機機動性進行改進，研制了履帶式全套管鉆機，隨后其他公司也進行仿制。上世紀七十年代歐美公司針對鉆機進行改進，先后開發(fā)了新型搖管裝置，對鉆機抓斗進行優(yōu)化，全面的提高了全套管鉆機的工作性能和施工效率。目前貝諾特鉆機鉆孔直徑已達3m，最大扭矩已達8350kN.m，而回轉式鉆機扭矩達到4200kN.m，不斷的滿足工程的需要。

當前許多工程都已用到了全套管鉆機，全套管鉆機以自己獨特的優(yōu)勢逐漸占據一定的市場份額，到目前為止，日本針對樁基施工進行調查，全套管法施工已超過三成，香港地區(qū)全套管法施工市場份額已達40%。我國引入全套管法施工較晚，但發(fā)展較為迅速，目前我國徐州重工在上世紀九十年代開始生產搖動式全套管鉆機［3］。

2 全套管鉆機分類

全套管鉆機有搖動式和回轉式兩類鉆機。

搖動式全套管鉆機特點就在搖動裝置，搖動裝置主要由搖動臂、夾管裝置等組成，當套管壓入土體中，抓斗在自由狀態(tài)切入土體，啟動抓斗片，向上取出土體完成取土工作，抓斗片的外徑一定要與套筒直徑相匹配。搖動式全套管鉆機主要由主機、抓斗、套管等組成，施工過程中要根據工程情況、樁長、樁直徑選擇合理的動力裝置和套管裝置，套管在入土過程中還需要承受扭矩，因此要根據扭矩大小選取套管。

回轉式全套管鉆機與搖動式全套管鉆機區(qū)別主要在全套管裝置，回轉式全套管鉆機套管裝置主要由回轉體、升降平臺等組成，通過液壓裝置將整體連接。通過儀表盤來反饋施工各項情況，通過對儀表盤上反力、扭矩分析進而調整施工部署。

3 全套管振動灌注樁

全套管振動灌注樁施工法與普通灌注樁施工方法的不同主要在鉆孔，全套管振動灌注樁施工法通過套管進行施工，因此也被稱為全套管施工方法。首先將套管部分壓入土體，利用裝置的搖動或回轉使得套管與接觸土層接觸阻力減小，逐漸將套管壓入土層達到設計深度，于此同時對套管內土體利用抓斗清土。吊放鋼筋籠，固定好位置，澆筑混凝土完成樁基施工。

3.1 全套管振動灌注樁優(yōu)缺點

全套管振動灌注樁在施工中有自身獨特的優(yōu)勢。通過套管完成施工，減小了打樁機施工噪音，對周圍建筑物影響小，不用泥漿清孔，減少了對環(huán)境的污染。在施工過程中由于套筒的存在使得任何情況下孔壁不會坍塌，鉆孔質量高，施工質量有保證。在清除土層時可以靈活運用抓斗，在各種地層都滿足施工需要，清孔效率高。在施工中可以時時了解地層情況，可以清除套筒內較小石塊，可以打斜樁。

全套管振動灌注樁有自身獨特優(yōu)點，但也有自身局限性。地下水的存在對于全套管振動灌注樁施工工法有較大影響，套管的搖動使得含有地下水的土層地基松軟，尤其在砂土層甚至會發(fā)生管涌現象使得施工無法進行。該工法由于需要大型施工機械輔助，對場地要求較大，場地必須寬闊。施工企業(yè)受經濟條件限制，不能購買多種直徑套筒，使得施工樁徑受限制［4］。

3.2 全套管振動灌注樁適用范圍

全套管振動灌注樁施工法強大的功能性適應于各種地質條件，但在巖質地層施工施工效率較慢，效率大大降低。當土層地下水為較高時，需要注意套管的搖動和回轉會使周圍土體固結，套筒下進和上拔受阻施工難以進行，在沙質地層中更會對工程造成嚴重影響，因此施工中要注意這些因素。由于該工法振動小對周圍建筑影響小，可以在城區(qū)施工，但受制于套筒直徑限制，并可打斜樁。

4 全套管振動灌注樁施工

4.1 搖動式全套管鉆機的全套管振動灌注樁施工

4.1.1 施工程序

將套管鉆機定位，控制偏差度，打首節(jié)套管。抓斗抓取套筒內土體排除，同時搖動套管將其壓入土中，打入第二節(jié)套筒，連接一二節(jié)套筒重復前邊工作，直至達到預定深度，同時檢驗樁底持力層。清孔澆筑混凝土，最后拔出套筒完成施工。

4.1.2 施工要點

施工過程中要盡量避免超挖，一般土質中可先進行套筒壓進，當壓進困難時有時不得不采取某種措施進行超挖，必須做好防護措施。當在漂石層中施工，有時不得不進行超挖，但必須保證對周圍土體的擾動較小。在含有地下水的沙土層中，套管施工會使得砂土層更加密實，使得施工變得困難，因此需要提前采取改進措施，比如利用千斤頂工作，套管施工要在規(guī)定時間完成，套筒不能長時間在土體中［5］。

4.2 回轉式全套管鉆機的全套管振動灌注樁施工

回轉式全套管鉆機施工與搖動式鉆機施工順序一致，不同的是先用起重機將首節(jié)套管放入裝置內，回轉套管將其打入土層，抓土、打第二節(jié)套筒，重復上述直至達到設計深度。套筒的壓入、土體的挖掘、裝置的回轉可同時進行。套管下方可設置切削刀，可對較堅硬的土體、石塊完成施工。

5 全套管振動灌注樁技術要求

5.1 鉆孔方法

鉆機依據施工需要定位，將首節(jié)套筒放置于樁位處，利用機械設備和套筒重力共同作用下將套筒壓入土體中，施工過程中要隨時監(jiān)測套筒的垂直度，前幾節(jié)套筒是否垂直關系到后續(xù)灌注樁的垂直度，因此施工過程中必須加以控制。套筒施工同時可以抓斗機械將套筒內土體抓取運至地面，利用運土車將其運出場地外。

5.2 挖掘及鋼筋籠吊放

（1）地下水的存在使得挖掘時需要特別注意。特別當在沙土層中且地下水位高時，要避免套筒的搖動使得發(fā)生涌沙造成工程經濟損失，相關技術人員應當相應預防措施。

（2）施工中鉆機的回轉和搖動不能停止。當不再搖動和回轉時，套筒外部土體會隨著時間固結，導致再次啟動時施工困難，嚴重影響施工進度，加大施工的成本。施工過程中要根據設計方設計方案施加搖動壓力。

（3）預制的鋼筋籠長度過長時需要分節(jié)吊裝，嚴格定位鋼筋籠的位置，保證鋼筋籠中心與樁孔中心一致，鋼筋籠吊裝到預定位置后需要將其固定，防止偏離。施工過程要做好記錄，記錄鋼筋籠高度與套管高度。鋼筋籠定位后建筑混凝土應當分層澆筑，澆筑完成后需要取出套筒。套筒的取出需要制定專項方案，套管在提升過程中有時會使得混凝土樁被一同向上提起，導致嚴重的質量事故，處理困難，要預防此類質量事故的發(fā)生。

5.3 混凝土澆筑工藝

清孔時必須清除孔內所有泥土防止?jié)仓r泥土混入混凝土內影響成樁質量。混凝土的澆筑速度不宜過快，振搗密實，導管插入混凝土深度不宜過淺，并慢慢向上提升導管。導管澆筑時不能拔出混凝土頂面，澆筑要連續(xù)分層進行，待澆筑完成后才能將套管拔出。

6 全套管振動灌注樁現狀和發(fā)展方向

全套管振動灌注樁技術作為引入我國引入的一項樁基施工技術年代很短，在我國的技術并不成熟。國外全套管振動灌注樁技術發(fā)展時間長，技術較為成熟，且國外全套管振動灌注樁技術都是根據國外地質狀況、技術條件下制定的，在引入我國需要適應我國的實際情況，不能一味的引進而不改變。當前我國采用全套管振動灌注樁技術地區(qū)在增多，但基數不大，大多仍舊采用老舊施工打樁技術，對全套管振動灌注樁技術并沒有相應的技術規(guī)范，我國當前全套管振動灌注樁技術存在監(jiān)管不嚴的現狀，因此需要對這方面制定相關標準。全套管振動灌注樁技術成樁質量高于普通成樁質量，值得推廣。

［1］簡述樁基礎發(fā)展趨勢[J].黑龍江科技信息,2009,(14):238.

［2］施引蕃. 國外灌注樁施工機械的發(fā)展與現狀[J]. 建筑機械,1999,(04):10-13.

［3］沈保漢. 第四講 貝諾特灌注樁[J]. 施工技術,2000,(08):47-49.

［4］劉根芳. 液壓全套管鉆孔灌注樁（貝諾特樁）施工技術[J]. 建筑技術,1995,(03):136-140.

［5］羅俊國. 貝諾特工法在南京河西地區(qū)的應用研究[J]. 山西建筑,2008,(33):13-14.

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李濤 1992年10月 男 共青團員 漢族 河南省南陽市人 山東科技大學巖土工程專業(yè)在讀