全回轉(zhuǎn)套管鉆機(jī)施工灌注樁試樁方案

莊志勇

廈門市海路港建設(shè)集團(tuán)有限公司（361000）

全回轉(zhuǎn)套管鉆機(jī)施工灌注樁試樁方案

莊志勇

廈門市海路港建設(shè)集團(tuán)有限公司（361000）

結(jié)合某工程實(shí)例，主要介紹全回轉(zhuǎn)套管鉆機(jī)施工工藝流程,對(duì)全回轉(zhuǎn)套管鉆機(jī)的施工注意事項(xiàng)作了詳細(xì)描述。

全回轉(zhuǎn)套管鉆機(jī)；注意事項(xiàng)；施工

1 工程概況

本次全回轉(zhuǎn)套管鉆機(jī)試樁的目的是為了進(jìn)行工藝的檢驗(yàn)，包括成孔速率、是否塌孔、進(jìn)度是否受潮水影響、混凝土充盈系數(shù)、混凝土成孔質(zhì)量等，但不下放鋼筋籠。試樁樁位擬定于830段的59樁與58樁之間。

2 全回轉(zhuǎn)套管鉆機(jī)的施工工藝步驟

全回轉(zhuǎn)套管灌注成樁和全回轉(zhuǎn)套管鉆進(jìn)成孔是構(gòu)成全回轉(zhuǎn)套管成孔灌注樁施工流程的兩個(gè)階段。其中，套管起拔灌注和套管鉆進(jìn)成孔屬一次完成，這兩個(gè)階段聯(lián)系緊密。

圖1 全回轉(zhuǎn)套管鉆機(jī)的施工工藝步驟

2.1 全回轉(zhuǎn)套管鉆進(jìn)成孔階段

為了更好地分析全回轉(zhuǎn)套管鉆進(jìn)成孔階段可從三個(gè)方面進(jìn)行分析:第一，中樁位與鉆機(jī)應(yīng)合理對(duì)應(yīng)，確保下壓套管過程中同時(shí)落實(shí)回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)套管相應(yīng)操作，從而達(dá)到套管快速鉆入地下的目的；第二，在孔底實(shí)現(xiàn)吊機(jī)沿套管內(nèi)壁下放或在套管內(nèi)采用回轉(zhuǎn)鉆機(jī)旋挖取土的同時(shí)，進(jìn)行套管鉆入底層操作，確保鉆進(jìn)套管時(shí)套管內(nèi)實(shí)現(xiàn)旋挖或沖抓，采用套管靴邊切割法處理鉆入底層過程中出現(xiàn)障礙物或孤石問題；第三，在套管內(nèi)遇到障礙物或孤石時(shí)，可采用沖錘法將障礙擊碎，而孤石會(huì)隨著鉆進(jìn)深度而逐漸擠入孔壁，面對(duì)這種情況需要用抓斗將碎石取出。在挖的同時(shí)要不斷鉆進(jìn)套管，直到樁深與工程需求相符為止，確定深度符合工程標(biāo)準(zhǔn)后應(yīng)對(duì)孔底沉渣進(jìn)行清理（厚度＜5 cm）。

2.2 套管灌注成樁階段

套管灌注成樁階段可從兩個(gè)方面進(jìn)行分析:第一，安裝灌注串筒應(yīng)在終孔施工結(jié)束后，并在拔套管同時(shí)進(jìn)行混泥土灌注工作；第二，灌注管要在灌注結(jié)束且灌注成功后方可拔出。

3 360°全回轉(zhuǎn)套管鉆機(jī)鉆孔灌注樁施工內(nèi)容

在360°全回轉(zhuǎn)套管鉆機(jī)鉆孔灌注樁施工前，需根據(jù)鉆孔灌注樁的具體結(jié)構(gòu)圖紙，進(jìn)一步確定鉆孔灌注樁樁基分布位置，并確定所需施工的樁基的樁位、樁徑及深度。

3.1 設(shè)備配套，到位，鉆進(jìn)

確定鉆孔灌注樁樁位、大小，將360°全回轉(zhuǎn)套管鉆機(jī)置于樁位的正上方后，用履帶吊將鋼套管置于360°全回轉(zhuǎn)套管鉆機(jī)的夾具內(nèi)，夾具抱緊后開始把鋼套管旋回轉(zhuǎn)往下壓，在鋼套管回轉(zhuǎn)下壓時(shí)專職看垂直度的人員同步進(jìn)行調(diào)整鋼套管的垂直度，在垂直度控制在≤2%H后將第一節(jié)鋼套管壓入。

3.2 套管鉆進(jìn)及沖抓斗取土（穿透拋石層）

為了使套管鉆進(jìn)與抓斗取土操作更具實(shí)效性，應(yīng)確保下壓套管與抓土操作在吊裝安放第二節(jié)鋼套管古城中保持一致，并對(duì)抓土過程中的套管垂直度等變量隨時(shí)進(jìn)行監(jiān)管與調(diào)整，并對(duì)偏移現(xiàn)象及時(shí)更正，直至套管穿透拋石層停止鉆進(jìn)套管。

3.3 “二次成孔”

采用挖掘機(jī)一邊回填建筑水泥塊，吊車和主機(jī)一邊上拔套管，并夯實(shí)建筑水泥塊。當(dāng)建筑水泥塊面和套管底面上拔至地面標(biāo)高時(shí)，再次調(diào)整套管垂直度，并下壓套管至回填前深度。同時(shí)監(jiān)測(cè)套管內(nèi)建筑水泥塊的沉降量。當(dāng)套管內(nèi)建筑水泥塊沉降量大于1 m時(shí)，重復(fù)“二次成孔”作業(yè)，直至套管內(nèi)建筑水泥塊沉降量小于1 m。從而保證建筑水泥塊盡量充填于拋石層的間隙內(nèi),對(duì)樁孔內(nèi)制造一道護(hù)壁，防止成樁灌注混凝土?xí)r因拋石層間隙較大而導(dǎo)致混凝土充盈系數(shù)過大，并引起樁身質(zhì)量問題。同時(shí)保證主機(jī)作業(yè)面不會(huì)沉降。

3.4 再次套管鉆進(jìn)及沖抓斗取土

采用邊下壓套管邊抓土形式進(jìn)行再一次的抓斗套內(nèi)取土操作，并對(duì)操作過程中套管垂直度隨時(shí)進(jìn)行監(jiān)管，一旦出現(xiàn)位移或偏離，則需要利用垂直度控制用線垂對(duì)角線方向控制并調(diào)整套管。在施工操作達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)立刻落實(shí)清孔操作，對(duì)內(nèi)在沉渣厚度進(jìn)行測(cè)量，確保清孔直徑與工程承建需求相符，并在工程監(jiān)理監(jiān)督下對(duì)孔深與孔內(nèi)沉渣再次檢測(cè)，從而保證工程質(zhì)量不受影響。

4 全回轉(zhuǎn)套管鉆進(jìn)施工注意事項(xiàng)

通過套管鉆機(jī)對(duì)孔內(nèi)套管施加垂直載荷和扭矩，是全回轉(zhuǎn)套管鉆進(jìn)主要施工理念，同時(shí)在底層中鉆進(jìn)的套管是通過套管鉆頭（套管靴）切削操作實(shí)現(xiàn)的；而鉆掘取土是與其運(yùn)用旋挖鉆機(jī)或沖抓斗同時(shí)在套管內(nèi)部進(jìn)行的操作，達(dá)到套管內(nèi)部土塞摩阻力可有效降至最低，從而滿足工程需求；由于循環(huán)液與泥漿均不出現(xiàn)于鉆進(jìn)過程中的全孔套管護(hù)壁內(nèi)部，因此可運(yùn)用干式鉆掘取土策略，而鉆進(jìn)速度則與套管鉆進(jìn)速度同步，而具體鉆進(jìn)速度則依照工程地實(shí)際地層而靈活設(shè)定。接頭連接是在套管柱內(nèi)多層套管連接形式，為了確保施工符合設(shè)計(jì)樁深，應(yīng)在鉆進(jìn)的同時(shí)加接套管。在澆筑混凝土前安裝灌注串筒，而拔出套管與灌注混凝土的操作應(yīng)間隔交替落實(shí)，當(dāng)設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高鄰近1 m時(shí)則停止灌注，并清除工程內(nèi)的套管。

全回轉(zhuǎn)套管鉆進(jìn)施工灌注柱應(yīng)注意以下事項(xiàng):在進(jìn)行套管回轉(zhuǎn)操作時(shí)，應(yīng)運(yùn)用全回鉆機(jī)，加之拔管與旋轉(zhuǎn)相伴而行的方法達(dá)到套管回轉(zhuǎn)目的。套管進(jìn)行排渣操作時(shí)，可利用套管沖抓成孔工法以及履帶起重機(jī)沖抓取土法來(lái)落實(shí)排渣目的。其中，在套管內(nèi)采用履帶起重機(jī)吊放沖抓斗土?xí)r，同時(shí)運(yùn)用灌注混凝土、安裝灌注串筒等形式落實(shí)排渣目的。在進(jìn)行此操作時(shí)，應(yīng)確保配套設(shè)備方便實(shí)用,且通過吊放形式對(duì)現(xiàn)場(chǎng)機(jī)具進(jìn)行布控。

鉆機(jī)結(jié)構(gòu)主要由三個(gè)部分構(gòu)成,即液壓泵站、主體部分、配套部分。

一是主體部分。在鉆機(jī)進(jìn)行套管回旋施工中接地底盤由調(diào)平單元同底盤構(gòu)成，且將墊叉式反力臂桿槽孔和連接地錨箱設(shè)在側(cè)面，在確保工程質(zhì)量的同時(shí),起到承受套管回轉(zhuǎn)扭矩的作用，而下夾持圈設(shè)在內(nèi)部，起到防止接卸套管過程中套管出現(xiàn)下滑以及拔套管過程中套管出現(xiàn)下滑的輔助作用；為了保證套管可垂直鉆進(jìn)，在設(shè)備上設(shè)置了具有自動(dòng)調(diào)平功能的支腿油缸。針對(duì)主體部分來(lái)講，核心驅(qū)動(dòng)箱體是套管回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)主要單元，加之減速器、液壓馬達(dá)并設(shè)有回轉(zhuǎn)支撐和大齒圈回轉(zhuǎn)套管。套管垂直楔塊是套管夾持單元主要結(jié)構(gòu)，包括夾持動(dòng)盤、變徑卡瓦、夾持楔塊、夾持連桿以及夾持油缸等部分。其中，用于操作工人完成接卸套管的工作平臺(tái)是上部護(hù)欄走臺(tái)主要功能。為了使鉆進(jìn)和拔出管在豎向載荷方面更具科學(xué)性、穩(wěn)定性，將四個(gè)壓拔油缸安裝在四個(gè)導(dǎo)向伸縮立柱內(nèi)，是套管壓拔單元主要結(jié)構(gòu)。在電控與液壓?jiǎn)卧獌?nèi)則有電氣自動(dòng)控制系統(tǒng)、鉆機(jī)遙控單元以及大流量負(fù)荷敏感液壓系統(tǒng)等。而壓入、回轉(zhuǎn)、起拔以及夾緊均可在鉆機(jī)內(nèi)同時(shí)完成，而運(yùn)作動(dòng)力由液壓泵提供，且驅(qū)動(dòng)方式為全液壓式。為了使液壓和電動(dòng)單元運(yùn)行更加高效，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了可調(diào)角度套管搖動(dòng)系統(tǒng)、垂直度自動(dòng)調(diào)整系統(tǒng)、套管鉆研自動(dòng)控制系統(tǒng)、泵站智能散熱系統(tǒng)以及可調(diào)角度套管搖動(dòng)系統(tǒng)。

二是配套部分。在配套部分可從三個(gè)方面進(jìn)行分析:第一由于在配套設(shè)備中安裝了可以實(shí)現(xiàn)直徑變徑卡瓦，因此鉆機(jī)可依據(jù)工程建設(shè)需求自由調(diào)整套管直徑（施工在Φ1 000 mm~2 000 mm范圍內(nèi)）。第二，運(yùn)用墊叉式反力臂桿加之地錨箱構(gòu)成了鉆機(jī)反力裝置,且可依據(jù)施工場(chǎng)地實(shí)際情況而靈活進(jìn)行調(diào)用，其中為了給套管提供回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩下壓力以及反力，可用地錨箱上放置配重塊形式進(jìn)行操作，而當(dāng)施工現(xiàn)場(chǎng)地面較窄時(shí)，則可利用反力裝置。由于反力臂具有一定長(zhǎng)度，可以將全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)與履帶起重機(jī)分別連接在設(shè)備兩頭，并按照施工要求結(jié)合工程實(shí)際情況靈活設(shè)置，其實(shí)效性可見一斑。此外，地錨箱因占地面積不大,比較適用于套管鉆進(jìn)在30 m以內(nèi)的工程；第三，為了使鉆機(jī)基座與鉆機(jī)套管更穩(wěn)固，孔口機(jī)臺(tái)板應(yīng)運(yùn)而生，加之起拔油缸和支腿的設(shè)計(jì)而成的定位槽，使得定位槽與中間設(shè)置可保證導(dǎo)向孔與套管直徑相符。

三是液壓泵站。構(gòu)成液壓泵站的主要單元有液壓控制單元、柴油機(jī)控制單元、液壓油箱及相關(guān)附件、2臺(tái)液壓主泵、2臺(tái)輔泵、分動(dòng)箱、255 kW柴油機(jī)、液壓儀表盤、降噪外罩、柴油機(jī)外接油管快插單元構(gòu)成。與此同時(shí)設(shè)有油溫、節(jié)能、過載停車以及高油位等自我保護(hù)系統(tǒng)。為了使顯示發(fā)動(dòng)機(jī)、鉆機(jī)輸出載荷和控制更加高效，在液壓泵站中還設(shè)立了具有優(yōu)先遙控操作的操作面板，并設(shè)有節(jié)能散熱系統(tǒng)對(duì)大流量負(fù)荷下產(chǎn)生的敏感液壓系統(tǒng)進(jìn)行防護(hù)，促使液壓系統(tǒng)更具可靠性與安全性。

[1]王斌.鉆孔灌注樁施工質(zhì)量控制措施[J].建筑技術(shù),2010 (10):902-904.

[2]宋剛.全回轉(zhuǎn)套管施工工藝拓展研究及應(yīng)用[J].建筑機(jī)械, 2010(7)82-86.