大直徑嵌岩灌注樁潛孔錘同步跟管成孔施工工法

《大直徑嵌岩灌注樁潛孔錘同步跟管成孔施工工法》是山東萬鑫建設有限公司、山東新城建工股份有限公司完成的建築類施工工法，完成人是王慶軍、於可猛、李永峰、宗可鋒與崔殿和。適用於鬆散礫砂層，較厚回填土層，有漂石、塊石、卵石等的巨粒土地層，硬質岩石等地層，直徑≥800毫米大直徑嵌岩灌注樁樁成孔。

《大直徑嵌岩灌注樁潛孔錘同步跟管成孔施工工法》其主要的工法特點是：對地層有漂石、塊石、卵石等巨粒土地層能有效克服石塊的塌落卡鑽、垂直度偏斜的難題，施工速度快，費用低；能夠徹底清除孔內沉渣，不需進行二次清孔，實現了成孔與清孔同步施工。

2011年9月，《大直徑嵌岩灌注樁潛孔錘同步跟管成孔施工工法》被中華人民共和國住房和城鄉建設部評定為2009~2010年度國家二級工法。

基本介紹

• 中文名：大直徑嵌岩灌注樁潛孔錘同步跟管成孔施工工法
• 完成單位：山東萬鑫建設有限公司、山東新城建工股份有限公司
• 完成人：王慶軍、於可猛、李永峰、宗可鋒與崔殿和
• 主要榮譽：國家二級工法（2009-2010年度）
• 工法編號：GJEJGF004-2010
• 套用實例：淄部落格運中心、臨沂市文化廣場等

形成原因

2009年前，中國樁基施工中成孔方法有沉管成孔、鑽孔成孔兩大類。沉管成孔受沉管設備、地質條件限制，樁長、直徑滿足不了大的設計承載力要求。鑽孔成孔一般有衝擊、長短螺旋、正反循環、旋挖、人工挖孔等方法，施工大直徑樁基遇到地層有漂石、塊石、卵石等巨粒土時，以上方法均不能有效克服。此外，鬆散礫砂層的穩定也以浪費混凝土增加充盈係數來解決，硬質岩層的成孔效率也造成造價大幅提高、工期延長，富含地下水的鬆散地層採用衝擊、正反循環、旋挖方式施工往往產生大量泥漿且孔底沉渣減小單樁承載力。

工法特點

《大直徑嵌岩灌注樁潛孔錘同步跟管成孔施工工法》的工法特點如下所述：

1.《大直徑嵌岩灌注樁潛孔錘同步跟管成孔施工工法》對地層有漂石、塊石、卵石等巨粒土地層能有效克服石塊的塌落卡鑽、垂直度偏斜的難題，施工速度快，費用低。

2.在複雜地質條件下，大直徑嵌岩灌注樁潛孔錘同步跟管成孔施工工藝能有效控制成孔質量；對鬆散回填土、砂層等地層，外套管同步跟進，能更有效地控制樁身塌孔現象的發生，有效降低混凝土的浪費。其他成孔方法在以上所述的地層中不能很好地、有效地控制塌孔現象的發生，塌孔導致樁身充盈係數加大，提高材料成本。

3.《大直徑嵌岩灌注樁潛孔錘同步跟管成孔施工工法》不需要進行造漿護壁，同步跟進套管不僅能有效防止塌孔，而且鋼套管同步跟進能及時嵌入岩層，對地下水滲漏到樁孔內起防護作用，成孔後孔內無水。

4.《大直徑嵌岩灌注樁潛孔錘同步跟管成孔施工工法》成孔時產生的沉渣利用高壓空氣通過螺旋鑽桿排到孔外，能夠徹底清除孔內沉渣，不需進行二次清孔，實現了成孔與清孔同步施工。

操作原理

適用範圍

《大直徑嵌岩灌注樁潛孔錘同步跟管成孔施工工法》適用於鬆散礫砂層，較厚回填土層，有漂石、塊石、卵石等的巨粒土地層，硬質岩石等地層，直徑≥800毫米大直徑嵌岩灌注樁樁成孔。

工藝原理

《大直徑嵌岩灌注樁潛孔錘同步跟管成孔施工工法》工藝原理如下所述：

大直徑嵌岩灌注樁潛孔錘同步跟管成孔施工技術，利用雙動力頭分別驅動鑽桿加底部潛孔錘、外部鋼套管。鑽桿動力頭帶動長螺旋鑽桿及下部潛孔錘順時針轉動，潛孔錘在高壓空氣的作用下破碎岩

大直徑嵌岩灌注樁潛孔錘同步跟管成孔施工工法層，同時套管動力頭驅動鋼套管逆時針旋轉，鋼套管下部環狀合金鑽頭切割岩層與潛孔錘同步跟進成孔。穿管過程中形成的渣土利用驅動潛孔錘的高風壓空氣從套管與內螺旋桿之間向上吹起，通過螺旋鑽桿的轉動將其導至套管外，實現成孔與清孔同步施工。

工藝流程

《大直徑嵌岩灌注樁潛孔錘同步跟管成孔施工工法》工藝流程如下所述：

• 施工準備

1.了解施工場區土層分布及土層的物理力學性能，選擇合適的設備機具。

2.對所用的機械設備提前進行維護、保養，確保在施工時正常運轉。

3.根據現場實際情況進行科學合理的布置，提前做好“三通一平”工作。清理施工現場地下、地面及空中障礙物，確保順利施工。

4.組織施工設備、機械進場，並組裝調試，購置易損配件。

• 操作要點

樁位放樣

根據設計的樁點陣圖，按施工順序將樁逐一編號，依樁號對應的軸線，利用全站儀進行樁位放樣，放好樁點後用0.5米鋼筋頭打入地坪，距樁點1米設定護點，樁位放樣允許誤差＜10毫米，並在打樁前進行覆核。

同步跟進鋼套管安裝

在套管動力頭下端安裝相應長度的鋼套管。安裝時將鋼套管與套管動力頭用鋼絲繩連線，提升套管動力頭，將鋼套管吊起並立於地面，然後緩慢下放套管動力頭使鋼套管上端的卡塊與套管動力頭下端的套管插座接口對準並插入，逆時針旋轉套管動力頭使鋼套管卡塊進入套管插座的卡槽內，連線完成。

雙驅動樁機定位

將樁機移至樁位，緩慢下放套管動力頭，使套管中心與樁位對齊，利用自身垂直儀器調整鑽機立柱的垂直度。

成孔與清孔

1.啟動鑽桿動力頭，潛孔錘在鑽桿動力頭及鑽桿的帶動下按順時針方向旋轉，啟動高壓空氣壓縮機，使空氣壓縮機氣壓達到2.4兆帕，向潛孔錘供氣，潛孔錘在高壓空氣的作用下開始成孔，然後啟動套管動力頭使之按逆時針方向旋轉，緩慢下放裝配鋼套管，鋼套管下部環狀合金鑽頭切割岩層與潛孔錘同步跟進成孔。為防止偏孔，開孔時要採取慢速衝擊；套管隨潛孔錘進尺而跟進至基岩面後關閉套管動力頭，跟管停止，鑽桿動力頭帶動潛孔錘繼續沖鑽入岩至設計孔深。

2.沖鑽過程中採用勻速慢進，遇阻力大時潛孔錘向上提升，提升距離約0.3~0.5米，再次旋轉振動衝擊進尺，在成孔作業過程中為輸送出成孔產生的渣土，需2~3次反覆提起和下放鑽桿動力頭。

3.成孔達到設計孔深後，通過氣壓清孔2~3分鐘，通過螺旋鑽桿提升排除沉渣，經檢測沉渣厚度W50毫米時停止。鑿除的渣土可利用壓力風為介質由排渣通道排到長螺旋鑽桿上，隨長螺旋鑽桿提升，鑽出的渣就可直接排至孔外，完成鑽孔的清孔。通過高壓高速壓力風的清理後，孔底被清理乾淨，不存在沉渣。當檢測沉渣厚度＞50毫米時，應將潛孔錘再次下入孔內進行第二次清孔，直到滿足實際要求。

樁機移位

成孔完畢後，樁機移至下一樁位繼續施工。

同步跟進鋼套管拔出

1. 拔管前大直徑嵌岩灌注樁混凝土施工

1）下鋼筋籠鋼筋籠採用現場加工，鋼筋籠吊裝時嚴禁彎折變形，鋼筋籠四周設定位器以滿足設計要求。

2）澆築樁身混凝土鋼筋籠就位後，可將導管或者串筒吊入孔內，吊入時要有專人監護調正防止刮掛鋼筋籠，超灌高度要根據鋼管壁厚及土質估算混凝土充盈係數後確定，防止拔管後混凝土面低於設計樁頂高度。

2. 同步跟進鋼套管拔出

當樁基混凝土澆築完成，用100噸履帶式起重機配合DZJ-180型振動錘將套管拔出。先開啟振動錘振動1分鐘後再起吊拔管，自澆築完成後振動拔管時間控制在30分鐘完成，最長不得超過60分鐘。

勞動力組織

《大直徑嵌岩灌注樁潛孔錘同步跟管成孔施工工法》勞動力組織情況見下表。

勞動力組織情況表

序號	單項工程	所需人數（人）
1	測量員	2
2	質檢員	1
3	司機及機械操作維修人員	4
4	成孔輔助壯工	4
/	合計	11

材料設備

《大直徑嵌岩灌注樁潛孔錘同步跟管成孔施工工法》採用的機具設備見下表。

機具設備表

設備名稱	規格型號	產地	數量	用途
樁機	DH608-120M	日本	1	沖鑽成孔
潛孔錘	D520-770	韓國	1	鑿岩
鋼套管	直徑N800毫米	/	1	防止樁孔塌孔、卡鑽或埋鑽
履帶式起重機	QUY100T	徐州	1	輔助起吊、拔管
挖掘機	WYL-80c	山東	1	清理排出渣土
空氣壓縮機	PDSJ1000S	日本	2	為潛孔錘提供工作介質
全站儀	NTS-442	南京	1	樁位定位
自動安平水準儀	NAL120	上海	1	標高控制
振動錘	DZJ-180	浙江	1	拔管

質量控制

• 控制標準

《大直徑嵌岩灌注樁潛孔錘同步跟管成孔施工工法》執行《建築地基基礎工程施工質量驗收規範》GB50202-2002，《建築樁基技術規範》JGJ94-2008，大直徑嵌岩灌注樁潛孔錘同步跟管成孔施工檢驗的主控項目應符合下列規定：

1. 成孔深度大於設計要求，允許大於設計深度300毫米。

2. 樁位允許偏差值應符合下表的要求。

樁位質量檢驗標準

檢查項目	允許偏差或允許值
	單位	數值
樁位	毫米	樁位允許偏差
		1~3根、單排樁基垂直於中心線方向和群樁基礎的邊樁	條形樁基沿中心線方向和群樁基礎的中間樁
		100	150

大直徑嵌岩灌注樁潛孔錘同步跟管成孔施工檢驗的一般項目應符合下列規定：

1. 成孔垂直度偏差不得大於1.0%。

2. 成孔直徑不得小於設計直徑，成樁後局部直徑允許偏差值為-20毫米。

3. 孔底沉渣厚度端承樁不得大於50毫米，摩擦樁沉渣厚度不得大於100毫米。

• 保證措施

《大直徑嵌岩灌注樁潛孔錘同步跟管成孔施工工法》的質量保證措施有以下3點：

1.嚴格控制樁位和樁身垂直度，打樁前需覆核建築物軸線、水準基點、場地標高；在樁位覆核正確、地坪標高已測定的基礎上，樁機才能就位；樁機定位要準確、水平、垂直、穩固。樁機就位後，利用自動控制系統調整其垂直度，樁位對中偏差不超過20毫米。

2.成孔前必須檢查鑽頭直徑、鑽頭磨損情況，施工過程對磨損超標的鑽頭及時更換；根據地坪標高、樁頂設計標高及樁長，計算出樁底標高，以便鑽孔時加以控制。成孔深度必須大於根據地面標高和設計樁底標高在套管上做好的標記，至設計深度時用水準儀進行複測。

3.成孔至設計深度後，多次提升鑽桿動力頭清除沉渣，根據內螺旋鑽桿和外套管之間的差值驗測沉渣厚度。

安全措施

採用《大直徑嵌岩灌注樁潛孔錘同步跟管成孔施工工法》施工時，除應執行國家、地方的各項安全施工的規定外，尚應遵守注意下列事項：

1.針對《大直徑嵌岩灌注樁潛孔錘同步跟管成孔施工工法》的特點，制定各項施工技術安全措施，並組織全體施工人員進行專項交底會議，並做書面交底。堅持做好工人入場三級安全教育並考試取證，做到安全上崗證持證率100%。

2.施工現場的臨時用電嚴格按照《施工現場臨時用電安全技術規範》JGJ46-2005的有關規定執行。

3.電纜線路應採用“三相五線”接線方式，電氣設備和電氣線路必須絕緣良好，場內架設的電力線路其懸掛高度和線間距除按安全規定要求進行外，還必須將其布置在專用電桿上。

4.各種機械設備進場時必須經過驗收，合格後方可使用。機械設備嚴格按操作規程進行操作，嚴禁非定崗司機動用機械設備。各種機械有專人負責維修、保養，並經常對機械的關鍵部位進行檢查，預防機械故障及機械傷害的發生。

環保措施

《大直徑嵌岩灌注樁潛孔錘同步跟管成孔施工工法》的環保措施有以下4點：

1.在建設施工的全過程中，根據客觀存在的粉塵、污水、噪聲和固體廢物等環境因素，實施全過程污染預防控制，儘可能的減少或防止不利的環境影響，達到環保要求。採取預防為主，加強宣傳，全面規劃，合理布局，改進工藝，節約資源，為企業爭取最佳經濟效益和環境效益。嚴格遵守國家和地方政府部門頒發的環境管理條例、法規和有關規定。

2.排水設施的建設應當遵守國家和地方規定的技術標準，區域內實行雨水、污水分流制的，雨水和污水管道不得混接。

3.空壓機需設定隔聲棚，隔聲棚外噪聲測量小於＜55分貝。

4.成孔排岀渣土需單獨存放，集中用封閉貨車倒運出場地，防止撒漏。

效益分析

1.《大直徑嵌岩灌注樁潛孔錘同步跟管成孔施工工法》在任何岩層或不易成孔的地層，都可以進行成孔，比起常規的岩石成孔工藝，成孔速度快，潛孔錘同步跟管成孔時間40分鐘左右，而旋挖成孔工藝耗時14小時左右，該施工技術與傳統施工相比提高施工功效20倍，節省了施工工期及人工費，經濟效益顯著。

2.常規施工工藝在使用原土造漿、膨潤土造漿進行護壁時，需開挖泥漿池，造成安全隱患的同時，也加大了其儲存空間，對環境造成不利影響。該施工工法採用鋼套管同步跟進，解決了樁孔塌孔、卡鑽或埋鑽的問題，其持續跟進套管及時嵌入岩層，對地下水外泄到孔內起到防護作用，不需使用膨潤土等化學物質進行造漿護壁，可保護環境，符合國家現階段綠色施工政策，環保效益顯著。

套用實例

《大直徑嵌岩灌注樁潛孔錘同步跟管成孔施工工法》套用實例如下：

自2008年公司引進韓國設備套用於大直徑樁基施工，先後在芬蘭美卓造紙機械有限公司淄博服務中心項目、淄部落格運中心、臨沂市文化廣場、臨沂恆大城等樁基礎工程中使用。

1.芬蘭美卓造紙機械有限公司淄博服務中心項目設計552棵嵌岩樁，要求樁端進入中風化石灰岩1.5米，岩石單軸抗壓強度在60~105兆帕，招標檔案要求工期為105天，採用大直徑套管同步跟管成孔自2008年3月10號至4月3號25天完成全部施工任務，節省了設備、人工費35萬元，節省了排污費10萬元。

2.淄部落格運中心位於昌國路南側，共布設鑽孔灌注樁523棵，2009年9月11日開工，2009年11月6日竣工，要求樁端進入中風化砂岩1.8米，持力層以上為7米厚混砂卵石層，採用大直徑套管同步跟管成孔，混凝土充盈係數約為1.1，較常規工藝節約了1000米，混凝土，綜合節約造價30餘萬元。

3.臨沂市文化廣場工程共布設鑽孔灌注樁728棵，2010年8月1日開工，2010年10月25日竣工，進入中風化砂岩1.5米，土層中局部存在塊石，採用常規成孔工藝極易塌孔。採用大直徑套管同步跟管成孔後順利完成施工任務，綜合節省施工費用58萬元。

註：施工費用以2009—2010年施工材料價格計算

榮譽表彰

2010年，《大直徑嵌岩灌注樁潛孔錘同步跟管成孔施工工法》通過山東省科學技術廳鑑定，並獲得了淄博市科學技術進步三等獎。

2011年9月，中華人民共和國住房和城鄉建設部發布《關於公布2009~2010年度國家級工法的通知》建質[2011]154號，《大直徑嵌岩灌注樁潛孔錘同步跟管成孔施工工法》被評定為2009~2010年度國家二級工法。