钻孔挤密桩技术-嵌岩钻

后插筋旋压挤密灌注桩1施哓春2庄作成1洪灵正2孔清华（1.浙江欣捷基础工程公司2.浙江华展工程研究设计院有限公司）一般桩特征值Ra＝.U.∑qsi.hi＋A.qp螺杆桩特征值Ra＝η.U.∑qsi.hi＋A.qpη---挤密侧阻力系数1.2～1.3旋压挤密灌注桩现浇灌注桩有泥浆护壁钻孔灌注桩、冲孔灌注桩、人工挖孔灌注桩、干取土灌注桩、沉管灌注桩、钻孔挤密灌注桩等，均为现浇灌注桩，设计应用均为成熟技术。桩须穿越厚层砾石层、碎岩层、进入风化岩层至中风化基岩的灌注桩除了用冲孔的方法施工灌注桩、没有其它机诫可施工、目前用冲孔的方法施工须5至7天完成1根桩、而旋压沉入钻管1天可完成5至7根桩、提高效率25至49倍。钢筋混凝土螺杆（钉）桩的桩机螺杆桩的钻管与嵌岩钻头带螺纹钻管嵌岩钻头嵌岩钻头砼出口的门盖脱落采用钻杆护壁，无需泥浆，成孔不塌孔，不需清底成孔试验现场右图为长条链带动齿轮箱沉入钻管或上拔钻管钢筋混凝土螺杆桩技术的桩工机械研发单位：卓典正业科技（北京）有限公司董事长：彭桂皎手机：[phone]《中国螺杆桩技术》北京推广中心桩机生产：武汉武船机电设备有限责任公司工程机械部部长：徐建华手机：[phone]螺杆桩技术尚须完善的技术内容（1）：1.桩机目前为履带行走，具有方便转场，但接地外包络面积小，自重轻，施工＞30m的桩长，因重心高，易倾倒，存在不安全因素，改用液压步履可避免倾倒。2.用长条链带动齿轮传递压入带螺纹钻管的压力或带螺纹钻管的上拔力、用于旋压施工最小压力与拔力为压桩力须要100～150吨、上拔力80～100吨、用钢丝绳及活轮组达到上述压力与拔力一点问题都没有。但当用长条链与齿轮箱传递压力与拔力问题就大了、即使其值很小、当要达到上述压力与拔力之前、长条链就断了。3.从带螺蚊钻管就可知：根本施工不了螺杆桩、因螺纹根部钻管直径太小、钻管截面积约螺纹外径面积的1/3、承载力值由螺纹根部截面积的桩身强度控制、因有效桩截面太小、承载力值很低，为了增大桩的截面积、采用正转拔升带螺纹钻管、达到螺纹外径截面的直身桩。丧失螺杆桩的定名与特性、宜用浅螺纹桩。4.采用后插筋工艺、仅适用于桩穿越土层为坚硬土地层、当局部存在软土层会影响后插筋桩的成桩质量、（包括钢筋离开桩体插入软土层、泵送砼压力灌筑时在软土层鼓胀叠肚）、可以应用带螺纹的小直径钻管施工、改为浅螺纹加大钻管直径、可以不用后插筋工艺。螺杆桩技术尚须完善的技术内容（2）5.因后插筋工艺、旋压沉入带螺纹钻管嵌入岩层后、压力泵送砼随着带螺纹钻管上拔的同时、压力泵送砼由钻头门洞流入桩孔、钻头门洞设有门盖、旋压沉入时由凸出门洞圆钢保护门盖、当砼由门洞流出时必然开启门盖、门盖向外悬开、脱离凸出门洞圆钢保护、在旋砖上拔钻管过程、向外悬开的门盖不断冲击破碎岩石、碎石与砾石造成门盖脱落、只有无门盖的嵌岩钻头方可消除隐患。6.现有螺杆桩技术在穿越砾石层、碎石层、进入中等风化岩层，用后插筋旋压工艺施工螺杆桩或旋压挤密灌注桩，具有承载力高，质量隐定，施工效率高的特但点，但在桩穿越土层存在软土层或深厚软土地层现有技术就无能为力，须用带浅螺绞粗钻管施工，粗钻管内可置入钢筋笼，可不用后插筋工艺了。7.在深厚软土地层可用开口带浅螺绞粗钻管旋压沉入硬土层，进入带浅螺绞粗钻管内的土体用旋挖钻机、筒式专取土器或专用排土装置将管内的土体取诤，接上泵送砼，反向旋转产生钻管上升，可配合小的上拔力与反转上升同步，即成带浅螺绞灌注桩，施工直桩段须正转浅螺绞粗钻管另加强的上拔力成桩。8.液压步履多功能静压桩机各地都有相当数量，如宁波就有百台，只要配置双电机中空旋扭机械装置即可施工螺杆桩，因多功能静压桩机压力与拔力都很大，压力大配合大扭矩可提高嵌岩效率，安全性也提高了，有螺杆桩施工螺杆桩，没有螺杆桩可施工预制桩、管桩、施工干取土灌注桩等，一机多用适应复什变化的市场9.现有螺杆桩技术的桩径为Φ400～Φ500小直径桩、本次用外螺直径Φ600，由于桩径截面控制桩承载力值、对于高层与超高层桩必须Φ700～Φ900桩、目前机械能力远不能满足、尤其是加压的压力与上拔的力均为链条拖动是无法实施的。10.进入岩层加压旋转可提高嵌岩效率、因无冷却系统会降低嵌岩钻头的寿命、宜试用冷水冷却或通入液氮冷却可提高嵌岩效率与提高嵌岩钻头的寿命。后插筋旋压沉入钻管的嵌岩钻头1.扁锥形嵌岩钻头见左下图，钻管带动钻头要穿越圆砾层、碎石层与强风化岩层、进入中风化岩层，用后插筋施工，泵送砼进入钢钻管，须在钻头处有砼出口的门洞门，旋压沉入钻管过程，门洞复盖门盖呈关闭状态、门盖沿周焊有圆钢保护。2.当泵送砼进入钻管、正转提升钻管时、因砼从门洞流出将门盖推开，门盖呈上挂下开启的悬挂开启状态、门盖己脱离沿门洞外周焊接外凸钢筋的保护。3.在正钻提升钻管过程中，因门盖脱离沿周焊接钢筋的保护。在正钻提升钻管过程受到嵌入的岩石层、碎石层、圆砾层的阻挡，施工中因强力正旋提升造成门盖变形、甚至脱落见下右图。4.改为上开门钻头，情况是否能改善呢?上开门比下开门产生的门盖脱落几率更大、原因是：均脱离沿周焊接钢筋的保护，因上开门在正钻提升钻管时向外悬伸的旋转门盖，同样受到沿周岩石、碎石、圆砾的阻挡，而且在正钻提升钻管时，向外悬伸的旋转门盖还受到提升时岩石层、碎石层、圆砾层拉提阻挡。门盖脱落章率比目前下开门钻头更严重。5.凡是后插筋提升压灌砼施工，钻管底部必须有砼出口，如设有砼出口洞的须有门盖、要穿越圆砾层、碎石层与强风化岩层、进入中风化岩层必然存在门盖脱落问题、另一种方法是将了钻头脱卸，砼从钻管底流出，砼灌满桩孔后，嵌岩钻头悬挂在钢钻管底部离开地面，转入下一个桩位。不用砼出口门洞就不存在门盖了、下面是钻头脱离后的砼出口。后插筋螺杆桩悬挂式齿槽接头1.旋压带螺纹的钢钻管底呈直角齿牙状与合金钻头面为直角齿槽状，带螺纹的钻管底齿牙与嵌岩钻头齿槽、正转时自行连接、齿牙与齿槽直角边紧密结合，传递嵌岩的旋转扭矩，见图1。2.反转时钢钻管底的齿牙与钻头齿槽自行脱离、泵送砼从脱离口流出。3.当脱离距离达h时、合金钻头呈悬挂状态见图2。4.按要求桩型施工，如施工带螺纹桩为反转上拔，如施工旋压挤密桩，则按正转上拔。5.拔出钻管带出钻头，钻头悬挂在带钻管底部，直至拔出土层，带着钻头转入下一个桩位。后插筋的齿槽式的嵌岩钻头嵌岩施工程序：1.嵌岩钻头尖点与桩中心重合、带齿纹钻管底部直角齿牙与嵌岩钻头的齿槽相碰，旋压沉入带齿纹钻管，正转过程自行齿牙与齿槽紧密结合，传递嵌岩扭矩，使钻头进入中风化层。2.钻头进入中风化层后，泵送砼送入带齿纹钻管，反转与提升带齿纹钻管同步、齿牙与齿槽自动脱离，泵送砼由脱离口充入桩孔内，即为带齿纹的灌注桩，当由反转改为正转与提升带齿纹钻管同步，即为直桩段挤密灌注桩。3.当施工挤密灌注桩：正转旋压带齿纹钻管将钻头进入中风化层，泵送砼送入带齿纹钻管，反转提升带齿纹钻管约15厘米，说明齿牙与齿槽已自动脱离，为正转与提升带齿纹钻管提出地面，即成挤密灌注桩。4.带齿纹钻管与悬挂在钻管底的悬挂嵌岩钻头提出地面，转入下一桩位继续施工。1.旋压带螺纹的钢钻管底为楔形套筒，套入合金的嵌岩钻头楔形钢块见图1、图4，旋压转钻管与嵌岩钻头为矩形套接见图3，传递旋转扭矩，将锒有合金的嵌岩钻头旋压切削岩层，直至达到要求的嵌岩深度。2.左右微转上拔钻管＞15厘米、钢钻管底套筒脱离钢钻头、当上拔钻管高度达h时钢钻头呈悬挂状态。3.可按要求桩型施工：如施工螺纹桩为反转上拔，如施工旋压挤密桩按正转上拨。4.带着悬挂的嵌岩钻头转入下一个桩位。后插筋矩形套接嵌岩钻头后插筋的矩形套接的嵌岩钻头嵌岩施工程序：1.嵌岩钻头尖点与桩中心重合、带齿纹钻管底部矩形钢套筒套入嵌岩钻头顶部矩形楔块，旋压沉入带齿纹钻管沉入过程矩形套接的嵌岩钻头也随着旋压嵌岩，传递旋压嵌岩的扭矩，使钻头进入中风化层。2.钻头进入中风化层后，泵送砼送入带齿纹钻管，正反交替微转同时提升带齿纹钻管、当带齿纹钻管上提量达到＞15厘米，说明带齿纹钻管底部矩形钢套筒与嵌岩钻头顶部矩形楔块已经脱离，如反转上拔带齿纹钻管同步，泵送砼由脱离口充入桩孔内，即为带齿纹的灌注桩的桩段，当改为正转同时提升带齿纹钻管，即为直桩段的灌注桩。3.当施工挤密灌注桩：正转旋压带齿纹钻管将钻头进入中风化层，泵送砼送入带齿纹钻管，首先正反交替微转提升带齿纹钻管约15厘米使矩形套接脱离，为正转与提升带齿纹钻管提出地面，即成挤密灌注桩。4.带齿纹钻管与悬挂在钻管底的悬挂嵌岩钻头提出地面，转入下一桩位继续施工。液压步履多功能静压桩机常规步履静压桩机改为钢筋砼螺杆桩专用桩机改造内容：1.由电机与齿轮箱组成旋转动力头相当于常规的步履静压桩机桩帽，不仅传递旋转力距，与桩机底盘钢丝活轮束组成传递压力，与桩顶钢丝活轮束组成拔管力。2.旋转动力头齿轮箱固定在步履静压桩机底盘上，优势更为显示，完全可按常规静压桩机操作。3.施工中有效显示并记录旋转力距KN-m，压桩力KN，拔管力KN。4.按常规步履静压桩机施工操作，习惯的桩机施工，有利于提高质量与施工效率。旋压挤密嵌岩灌注桩的质量控制1.为确保旋压挤密嵌岩灌注桩的质量、采用泵送砼提升钻管同时压送砼的后插筋工艺施工、为防止泵送砼出口门洞上的门盖脱落、特研究推出无门洞的悬卦式嵌岩钻头。2.嵌岩施工标准的控制：旋压沉入钻管进入岩层、出现电流量为（60A）嵌岩电流时、即为中等凤化岩层，自达（60A）点起算进入岩层0.5m控制、或旋压10分钟入岩量＜5厘米、累计进入岩层0.3m控制。3.施工桩长：适宜桩长＜30m的工程桩、桩长达30m、桩机总高度≥35m，现有履带式桩机移位时履带复盖面积很小、自重又轻、桩架高度太高、重心上移、极易倾复、存在不安全因素。4.后插钢筋笼的质量控制：（1）后插筋工艺不宜用亍桩穿越土层无软土（淤泥、淤泥质土）地层。插筋前先清除桩孔外溢的砼，显示出清析的桩孔圆形截面，找出圆形截面的中心，将起吊的钢筋笼中心与桩截面中心重合，控制垂直，振动插入钢筋笼至设计高程。（2）.由送筋管底顶着钢筋笼底部、送筋管顶部安装振动器、由钢筋笼顶部吊起、钢筋笼自然垂直、对准桩心振动沉入桩心砼内至高程。5.当桩穿越土层有薄层软土：当桩穿越土层有薄层淤泥层或淤泥质土、须遵守下述规定：（1）.当穿越土层有薄层软土厚度≤5m时：采取措施除了保证钢筋笼同心之外，还须用二台垂直经纬仪控制振动插入钢筋笼过程、吊钩下放过快引起钢筋笼弯曲、为确保钢筋笼的垂直度，二台经纬仪起到检测控制钢筋笼垂直度作用、避免在软土层钢筋笼脱离桩身而穿到软土内。（2）当软士层厚度＞5m、钢筋笼放置不能采用后插筋工艺施工。后插筋旋压挤密灌注桩设计与施工实例：1.山地地质的桩基方案选择：（1）溪口任宋农住小区地基土设计参数勘察报告提供的设计参数层号岩土名称桩周侧摩阻力特征值qsi（kPa）桩端阻力特征值qpi（kN）1粉质粘土混粉砂241a粉质粘土162细砂203卵石3215004含粘性土圆砾3613005-1全风化砾岩455-2强风化砾岩542000（3600）5-3中风化砾岩903000（5400）注：1.表中设计参数为冲孔灌注桩参数，括号内用于（3600）与（5400）为旋压挤密桩参数。2.冲孔灌注桩桩底有沉渣、旋压挤密桩桩底没有沉渣。工程地质典型剖面（2）溪口任宋农住小区地质剖面：①.穿越厚层卵石、厚层含粘性土圆砾层、进入风化岩层至中凤化基岩地质的可施工的桩型：根据工程地质典型剖面、目前常规施工的预应力管桩、钻孔灌注桩、都不能穿越厚层卵石、厚层含粘性土圆砾层、进入风化岩层至中凤化基岩、选用人工挖孔桩厚层卵石、厚层含粘性土圆砾层、均为与溪水相连的强透水层，除上述桩型以外，只有冲孔灌注桩可穿越上述地层进入设计要求的中风化岩层、但施工效率极低，打设计试桩时须7～10天完成一根桩，如正常状态可5～7天完成一根桩，本工程共有4300根工程桩、按7天完成一根桩计算、80台冲孔灌注桩桩机须（4300×7）÷80＝376天方可完成桩基施工任务、可以设想80台冲孔灌注桩的桩机同在一个场地、80个泥浆池是否连成大泥浆池