(中鐵十八局集團建筑安裝工程有限公司，天津 300222)

建筑工程樁基施工中，鉆孔灌注樁是非常重要的樁型，它對推動工程建設順利進行，確保建筑工程質量和效益具有重要意義。然而，在軟土地層、回填土地層、砂卵石地層、巖層等復雜地層環(huán)境中，采用傳統(tǒng)成樁施工方法難以確保工程質量，可能導致塌孔、流砂、涌泥、縮頸、斷樁等問題發(fā)生，甚至不能成孔[1]。最終影響現(xiàn)場施工安全，增加施工成本，降低工程質量和效益。為彌補這些不足，預防質量問題發(fā)生，保證鉆孔灌注樁施工效果，中冶建筑研究總院有限公司、北京建工集團有限責任公司等聯(lián)合研發(fā)并在復雜地層環(huán)境施工中推廣應用全套管鉆孔樁成套技術，并取得比較明顯效果。

1 全套管鉆孔樁成套技術的組成

全套管鉆孔成套技術就其種類來看，主要包括搖動式和全回轉兩種主要設備形式。

1.1 搖動式全套管鉆機組成

搖動式全套管鉆機組成包括磨樁機、鋼套管、錘式抓斗、液壓工作站等(如圖1所示)，最大施工樁徑可達2.0m。由于搖動式全套管鉆機屬于附著式設備，為保證鉆孔灌注樁施工順利進行，提高施工安全性與可靠性，設備運行中還需配備履帶式吊車。

1.2 全回轉全套管鉆機組成

全回轉全套管鉆機是搖動式全套管鉆機的升級版，是在搖動式全套管鉆機的基礎上研制并改造而來，其最大成孔直徑可達3.2m。作為一種新型鉆機，全回轉全套管鉆機要由動力站、工作裝置、輔助鉆具組成。動力站為外置設備；工作裝置包括楔塊、頂層支架、夾緊油缸、過渡架、配重、反力架、走臺護欄、走臺、減速機、立柱、傳動箱、反力叉、底座(如圖2所示)；輔助鉆具包括套管、抓斗、抓爪等。在動力和控制方式上，它采用全液壓動力和傳動、機電液聯(lián)合控制于一體方式，有利于便利工程施工，方便現(xiàn)場操作，進而讓鉆孔灌注樁施工取得更好效果。

圖1 搖動式全套管鉆機組成示意

圖2 全回轉全套管鉆機組成示意

2 全套管鉆孔樁成套技術的類型

經(jīng)過多年技術研發(fā)和工程實踐，全套管鉆孔樁成套技術得到不斷改進和完善。并且工藝流程得到進一步優(yōu)化，施工設備性能不斷改進，新材料也逐漸得到推廣應用。同時針對該技術在復雜地層環(huán)境施工中遇到的疑難點，還有針對性的提出解決方案，目前已形成全套管灌注樁、全套管咬合樁、全套管嵌巖樁三種施工技術類型。

2.1 全套管灌注樁施工技術

全套管灌注樁施工技術用鋼套管護壁，鉆進與成孔同步施工，鉆孔至設計標高后清孔，并放置鋼筋籠，灌注水下混凝土，預防縮頸、斷樁等問題發(fā)生。施工中用鋼套管護壁，而不再使用傳統(tǒng)的泥漿護壁，有利于提高樁的承載力，減小對樁側土的影響。該技術還可以在塊石填海、建筑垃圾回填、高含量大粒徑卵石層等復雜地層環(huán)境中成孔，避免管涌、流砂等問題發(fā)生，提高成孔垂直精度，成孔垂直傾斜角通常在1/300以內[2]?？傊坠芄嘧妒┕ぜ夹g實用性強，有利于提高施工效率，保證成樁質量，節(jié)約樁基工程建設成本。

2.2 全套管咬合樁施工技術

咬合樁是指護坡樁之間有一定搭接寬度，并形成相互咬合的排樁結構，其工藝流程如圖3所示。全套管咬合樁施工采用超緩凝混凝土，緩凝時間大于60h，既確保A樁早期混凝土有較長緩凝時間，又保證混凝土后期強度滿足設計要求。在A樁混凝土初凝前對其進行軟切割，有利于確保全套管鉆機切割混凝土的功能，促進施工效率提升。由于A樁混凝土初凝時間較長，因而在初凝前A樁與B樁就相互咬合，并形成連續(xù)的、整體的止水帷幕。此外，施工中還在B樁放置鋼筋籠，使之成為基坑支護止水結構，既能發(fā)揮擋土作用，又能發(fā)揮止水效應[3]。最終有利于保證鉆孔灌注樁施工效果，提高項目工程效益，也為鉆孔灌注樁施工開辟新路徑。

圖3 全套管咬合樁施工工藝流程

2.3 全套管嵌巖樁施工技術

傳統(tǒng)鉆孔嵌巖灌注樁施工常用沖擊成孔、牙輪鉆、泥漿護壁等方式，雖然這些方法能完成施工任務，但它存在的不足也十分明顯。例如，入巖成孔難度大，工期長，不利于確保施工效率。再加上樁身垂直度控制難度大，容易塌孔，施工鉆具易被損毀，施工現(xiàn)場大量廢棄泥漿產(chǎn)生，處理難度大。而全套管嵌巖樁能有效彌補這些不足，巖層成孔采用套管護壁，避免塌孔、漏漿、縮頸、斷樁。此外，全套管嵌巖樁施工技術在入巖成孔時，常用潛孔錘或旋挖鉆，有利于加快施工速度，提高嵌巖樁施工效率[4]。

3 全套管鉆孔樁成套技術在復雜地層環(huán)境中的應用及效果

經(jīng)過近二十年的創(chuàng)新發(fā)展，再加上施工經(jīng)驗總結，目前已形成全套管灌注樁、全套管咬合樁、全套管嵌巖樁施工技術。這些技術的出現(xiàn)和應用，不僅推動鉆孔灌注樁施工創(chuàng)新發(fā)展，還確保鉆孔施工安全可靠，有利于促進工程建設質量和效益提升。

3.1 在軟土地層中的應用及效果

軟土地層含水量大，承載力小，壓縮性高，甚至呈流塑狀。采用傳統(tǒng)工藝在軟土地層中進行鉆孔樁施工，很容易出現(xiàn)塌孔、滑移、縮頸、斷樁等問題，難以保證工程質量和效益。

而在全套管鉆孔樁成套技術支持下，采用鋼套管護壁、超前護孔、先灌注混凝土后拔套管等措施，能有效預防塌孔、管涌、縮頸、斷樁等問題發(fā)生。與泥漿護壁方式相比，鋼套管護壁能明顯減小對樁側摩阻力影響，可提高樁側摩阻力10%左右，有利于預防斷樁等問題發(fā)生。同時在咬合樁施工中，利用全套管鉆機驅動鋼套管旋轉，能防止鉆孔灌注樁偏移或傾斜，保證成樁垂直度，讓灌注樁緊緊咬合，確保支護結構止水效果[5]。

3.2 在回填土地層中的應用及效果

回填土的土層松散，壓縮性高，孔隙率高，再加上沒有分層碾壓和夯實，難以保證回填土密實度。傳統(tǒng)施工方法不能很好滿足回填土地層成孔需要，容易發(fā)生松動、位移、滑落等問題，甚至還有可能導致無法成孔現(xiàn)象發(fā)生。此外，泥漿護壁滲漏嚴重，容易塌孔，難以確保成樁質量。

而利用全套管鉆孔樁成套技術施工，通過鋼套管護壁能解決回填土地層孔壁坍塌、塊石掉落問題。使用沖擊錘與沖抓取土器配合成孔，并利用鋼套管護孔，有利于順利穿越石塊或建筑垃圾，避免塌孔現(xiàn)象發(fā)生[6]，提高成樁效率和成樁質量。

3.3 在砂卵石地層中的應用及效果

砂卵石地層通常由泥沙沖擊而成，土層卵石含量高，卵石粒徑大，密實度高，并且土層中存在膠結層。從而使傳統(tǒng)施工工藝成孔難度非常大，容易出現(xiàn)跳鉆、埋鉆等問題，降低施工效率，甚至延誤工期，難以確保工程效益。

而全套管鉆孔樁成套技術能有效解決上述問題。用沖擊錘擊碎大粒徑卵石或膠結層，將部分卵石擠壓至樁孔外側，并用鋼套管護壁，用沖抓取土器取出孔內渣土。從而順利完成成孔施工任務，預防跳鉆、埋鉆等問題發(fā)生[7]，有利于保證成孔施工效率。

3.4 在巖層中的應用及效果

巖層強度高，部分巖面傾斜度大，傳統(tǒng)工藝會出現(xiàn)入巖困難，樁身垂直度控制難度大、施工周期長等問題。

而使用全套管鉆孔樁成套技術開展施工，并配合旋挖樁、潛孔錘、沖抓取土器等的應用，能確保入巖成孔順利進行，實現(xiàn)對成孔垂直度的有效控制。并且還有利于節(jié)約成孔施工成本，確保施工效益。

4 結束語

經(jīng)過多年探索與創(chuàng)新，全套管鉆孔樁成套技術也在不斷完善，并適用于復雜地層環(huán)境施工。該技術在北京、上海、浙江、河北等工程施工中得到推廣和應用，并取得明顯效果，形成良好的示范作用。然而，該技術涉及機械工程、巖土工程、材料工程等眾多學科。盡管目前該技術已取得較明顯的效果，但面對復雜地層環(huán)境和市場日益變化的需求和挑戰(zhàn)，今后仍需加大科研力度，總結施工經(jīng)驗，不斷完善施工技術，使其在工程建設中發(fā)揮更大效益。

參考文獻：

[1] 何丹勇,陳 勇,華錦耀.全套管式嵌巖型長螺旋鉆孔壓灌樁施工技術[J].施工技術,2017,(04):34-38.

[2] 謝 勛,王 鈺.全套管鉆孔咬合樁的施工及質量控制[J].探礦工程(巖土鉆掘工程),2009,(08):76-79.

[3] 胡 洲.深基坑圍護結構全套管鉆孔咬合樁施工關鍵技術[J].建筑工程技術與設計,2015,(06):104.

[4] 楊 松.復雜地層環(huán)境下的全套管鉆孔樁成套技術[J].工業(yè)建筑,2017,(05):116-121.

[5] 趙 榮.全套管鉆孔咬合樁在地鐵工程圍護結構中的應用[J].綠色科技,2012,(06): 286-288.

[6] 李定啟,鄧廣濤,李海貴,等.鉆桿內下套管防治軟煤層鉆孔塌孔技術[J].中國安全生產(chǎn)科學技術,2015,(02):95-98.

[7] 沈保漢,楊 松.全套管灌注樁、咬合樁、嵌巖樁成套技術及裝備研發(fā)與應用[R].北京:中冶建筑研究總院有限公司,2015.