全护筒钻孔灌注桩施工工法
中铁十二局集团建筑安装工程有限公司 杨部廷 白慧 张煜玺 蒋关云 靳成周
1.前言
为满足工程建设的需要，桩基础作为提高地基承载力的一种最有效的方式被广泛采用，桩基础一般分为钻孔灌注桩和预制桩。其中钻孔灌注桩占桩基础施工中的比重约70%，钻孔灌注桩的施工一般分为干作业和泥浆护壁作业。但是受环境影响，在以及世界发达国家的钻孔灌注桩施工中是禁止使用泥浆护壁的，同时在松散砂层、细角砾石层、流砂层、厚淤泥质层以及喀斯特地貌等地质情况下，进行泥浆护壁难以保证孔壁稳定，这种情况下就需要使用全护筒施工技术。
中铁十二局集团建筑安装工程有限公司联合设计单位进行创新，取得了“全护筒钻孔灌注桩施工技术”这一国内先进的新成果，同时形成了全护筒钻孔灌注桩施工工法。
2.工法特点
全护筒钻孔灌注桩施工不采用膨润土或化学泥浆护壁，对地下水没有污染，施工现场整洁，不影响周围居民及企业的正常工作和生活，满足高环保要求。
在传统钻孔灌注桩因地层、环保原因无法成孔的情况下，保证桩基工程施工的顺利进行。
相比较其他护壁形式的钻孔灌注桩施工工艺，不需要配置泥浆，没有护壁泥皮对承载力的影响，承载力可靠，桩体质量满足规范要求。
施工速度比传统工艺快一倍以上，施工效率高，为整体工程的顺利施工打下良好的基础。
3.适用范围
适用于直径为600mm~2500mm的钻孔灌注桩，钻孔灌注桩长度不宜大于40m的桩基工程。
适用于地下水位较高，易塌孔，使用普通泥浆及化学泥浆无法成孔的地层（如卵石土层、角砾石土层、砂层等）。可进行嵌岩桩施工。
4.工艺原理
全护筒钻孔灌注桩施工技术是利用专用摇、振动设备使钢护筒克服各土层间与护筒间的摩擦力，使护筒穿越桩机钻孔施工中的不利地层直至到达稳定的桩端持力层，利用钻孔设备掏空护筒内渣土，保证灌注桩成桩的施工技术。工艺原理流程图如图4所示。
图 工艺原理流程图 5.施工工艺流程及操作要点
施工工艺流程
放线定位 图 全护筒钻孔灌注桩施工工艺流程图
操作要点 放线定位
钻机就位 钻机引孔 按桩位设计图纸要求，测设桩位并做好标记，以桩位为中心用白灰画一个半振动锤下护径45cm的圆，对桩位复核无误后方可开孔。 钻机就位 钢筋笼制作 钢筋笼安装 钻机就位后，保持钻机平稳，旋挖机钻尖对准桩位中心。
灌注混凝土 钻机引孔
振动锤拔出护钻机引孔选用钻头为800mm，引孔至5m。引孔的作用包括以下几个方面： 振动锤下护筒
本工程根据灌注桩孔深及地质情况，护筒下放至进入灰岩20cm。护筒最深插入深度35m。
宜春东站振动锤采用360挖机加装液压振动锤设备而成，使用履带行走方便，地质环境适应性强。该振动锤下放和起拔护筒速度快，在成孔时可用干式成孔法或天然水降低造浆成本。并且可以一次插入单节护筒12m，大大提高了施工效率。
(1）钢护筒宜采用10mm或12mm的螺旋管制作。
采用10mm壁厚以下的钢护筒，在施工过程中容易造成卷边，凹凸，导致钢护筒的周转次数下降，成本增加；采用12mm壁厚以上的钢护筒，钢护筒重量大大增加，造成施工不便，增加操作人员的施工难度，降低施工效率。
(2）最下面一节钢护筒宜设置内口的刃脚，减小护筒下放的阻力，保证护筒顺利下放到位。
(3）护筒与护筒之间采用刚强度的螺栓螺母进行连接。如果采用焊接，焊接时间较长，影响施工进度。
(4）振动锤加紧护筒，锁定装置锁定后方可起吊护筒，保证使用安全可控。 (5）护筒起吊后，由施工人员指挥入孔。入孔后不加力，靠护筒自重下沉，技术人员用经纬仪或者铅垂随时调整护筒垂直度，保证入孔顺直。
(6）靠自重护筒无法下沉时，开启振动锤加压下沉，如遇阻力无法下沉，应查明原因后继续操作，不能强行加压，防止护筒下边缘卷边或弯折，造成护筒损坏，造成后期拔护筒过程中泥土进入桩体，造成桩体夹泥。插拔护筒过程见下图。
(7）应根据振动锤功率大小及护筒入土产生的侧摩阻力确定钢护筒的壁厚，一般护筒壁厚应采用≥10mm的优质钢板制作。宜春东站初期施工过程中，采用壁厚8mm的钢护筒，施工过程中护筒卷边、弯折变形严重，损耗率较高，降低钢护
筒周转使用次数。
钻机成孔
护筒到达预定深度后，成孔钻机重新就位，钻头直径采用780mm，施钻至设计桩底标高。
下放钢筋笼、灌注混凝土
组织施工作业人员下放钢筋笼，钢筋笼下放完毕后进行孔底二清，保证沉渣符合设计要求后，及时进行混凝土灌注，混凝土采用汽车泵结合水下灌注混凝土施工工艺进行灌注。
振动锤拔除护筒
混凝土灌注满足要求后，振动锤设备重新就位，将护筒拔出桩孔，护筒循环使用。拔护筒控制要点：
6.材料与设备
本工法使用钢护筒：每节长12m，厚10mm。
采用的机具设备如表表 施工机械及配套设备 序号 1 2 名 称 旋挖钻机 砼泵车 柴油振动3 锤 4 5 6 电焊机 切割机 履带吊 BX1-300-3 300mm QUY50A 台 台 台 4 1 1 自制 台 1 12m护筒 型 号 ZR280C SY5271THB 单位 数量 台 台 2 1 备注 可插拔 7 8 全站仪 水准仪 钢筋弯曲 DS3 台 台 1 1 9 机 GW40 台 1 7.质量控制
工程质量控制标准
全护筒钻孔灌注桩施工质量控制应执行《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002、《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008、《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011。
质量控制措施 注意事项 技术措施
在插拔护筒过程中，使用经纬仪、全站仪或者铅锤控制护筒垂直度。 管理措施
8.安全措施
全护筒钻孔灌注桩施工必须严格遵守《建筑安装工人安全技术操作规程》和机械施工技术安全规则的规定执行.
根据中铁十二局安全保障体系要求建立保障体系，设置安全员，负责现场安全施工，施工前对施工人员进行安全交底，施工中应进行每天一次的例行安全检查。
施工机械悬挂工艺流程施牌和机械操作规程，加强安全教育，严格工艺流程和操作规程。
施工人员进入现场必须佩戴安全帽，登高作业必须穿防滑鞋，系安全带，严禁酒后上岗作业。
对设备进行定期检查、维修、严禁机械带病作业，钻机、砼搅拌机必须由专职机手严格按操作规程操作。
施工完毕的空桩孔位，待砼初凝后要及时填至施工地面。
桩机移动要有专人指挥，桩机司机与泵车司机要有可靠的联络信号。 经常性检查提升系统钢绳有无损伤，滑轮是否灵活。
施工现场必须平整、坚实，斜度不得大于2度，对于软弱地基，应用炉渣或砖渣等铺垫压实。
9.环保措施
必须严格遵守当地的环境保护相关法律规定，加强该工法使用机械的维修保养，防止机械废弃油污污染土壤及地下水。该施工工法施工过程中会产生废弃渣土，不得随意处理，应当向当地环保部门提出申请，集中处理。
10.效益分析
质量效益
桩孔全程钢护筒护壁，杜绝塌孔的发生，桩截面尺寸规则，不会发生缩径等通病， 孔壁稳定性好，钻成孔孔底成渣少。
环境效益
不需要使用泥浆护壁，没有泥浆污染，不污染地下水，施工现场整洁文明，很适合于在市区内施工；噪声较小，基本无噪声污染。
经济效益
孔壁规则，没有塌孔、扩径现象，没有混凝土浪费，不存在造浆费用，可以
有效的控制成本。
工期效益
提高了成桩的成功率，不需要根据地质条件调整钻进速度，可以以最快的速度完成钻孔施工，工期得到有效保证。
11.应用实例
新建杭长客专宜春东站站房桩基工程位于江西省宜春市下浦区街道，清萍公路南侧，西邻南庙河。结构形式为钢筋混凝土框架结构，该桩基工程采用钻孔混凝土灌注桩，施工日期为2013年4月26日至2013年6月23日。钻孔桩主要设计参数：桩数230根，桩径800mm，有效桩长为27~34m，采用全护筒钻孔灌注桩施工技术，混凝土采用C30商品混凝土。经检测单位检测，竖向静载试验6根，水平静载试验4根，低应变检测230根，灌注桩质量达到了规范和设计要求，施工灌注桩全部合格，为整体工程的顺利施工打下了良好的基础，经济和社会效益良好。
