液壓振動錘配合旋挖鉆機做全護筒工法、咬合樁工法

中國基礎工程網 2019-04-01 12:54:07

液壓振動錘設備目前在樁基礎的施工當中已經廣泛應用，尤其在打拔鋼板樁當中更為常見，實際上液壓振動錘的另外一個廣泛應用就是做管樁，尤其適合打各種鋼管樁，液壓振動錘設備配合旋挖鉆機完成全護筒施工以及咬合樁施工，在國外發達國家以及中東一些國家的鉆孔灌注樁是不允許泥漿護壁的，因此大部分旋挖鉆機打孔時需要下全護筒。隨著中國對于環保以及成樁質量的控制，全護筒工法正越來越多的得到推廣，當然液壓振動錘設備也被更多地和旋挖鉆機一起應用在樁基礎施工當中。

一、鉆孔灌注樁：

在樁基礎當中的樁一般分為鉆孔灌注樁和預制樁兩種，目前在中國鉆孔灌注樁所占的比重約為70%-80%，其中一部分由旋挖鉆機完成，一部分由正反循環鉆機施工，旋挖鉆機成孔在中國一般采用泥漿護壁的方法，但在發達國家這種工法是被禁止的，發達國家或者中東一般采用全護筒(又稱貝諾特,BENOTO)工法施工。

旋挖鉆機施工一般需要下護筒，根據地質情況的不同，下護筒的長度也不同，其中如果遇到特助地層時，需下全護筒來做護壁。

二、護壁方法：

旋挖機施工時一般采用泥漿護壁，但在打孔的前幾米一般需要下設鋼護筒來保證孔的導向和垂直度。施工時護筒的主要作用是：一般旋挖機在打孔時，需要埋設護筒，埋設護筒可以準確定位、鉆孔導向、保護孔口、以及防止地面石塊掉入孔內，隔離孔內孔外表層水，保持泥漿水位(壓力)，防止坍孔;樁頂標高控制依據之一;防止鉆孔過程中的沉渣回流;保持孔內水位高出施工水位以穩定孔壁。根據護筒的長度和地質情況，打拔護筒有一下方法：

(一)、旋挖機動力頭自壓法

(二)、護筒驅動器法

一般超過10m的鋼護筒，對垂直度又有嚴格要求時，一般采用需要旋挖鉆機連接護筒驅動器輔助下護筒，一般國產旋挖鉆機很少配備護筒驅動器，護筒驅動器一般國外的寶峨、土力、卡薩閣藍地等品牌旋挖機根據需要可以選配護筒驅動器;國內的目前山河智能、金泰等廠家的旋挖機也可以配備護筒啟動器。但如果地質過硬，或者護筒的直徑超過2米，一般護筒驅動器就很難發揮其作用了，另外由于護筒驅動器自身能承載的扭矩和加壓力有限，(孔直徑每增加10cm,需要旋挖機增加100噸米的扭矩)所以護筒驅動器在地質過硬的地層很難發揮作用，同時也很難拔出護筒。

設備圖片：

(三)挖機錘下護筒：

(四)、振動錘、搓管機方法：

當旋挖機遇到淤泥質、含砂層、地下水含量高、喀斯特地貌時則可能會采用全護筒的方法來施工，鉆孔灌注樁當中下全護筒的方法就成為全護筒工法，又成為貝諾特工法。

貝諾特(Benoto)灌注樁施工法也稱為全套管施工法。此種工法是利用搖動裝置的搖動(或回轉裝置的回轉)使鋼套管與土層間的摩阻力大大減少，邊搖動(或邊回轉)邊壓入，同時利用沖抓斗挖掘取土，直至套管下到樁端持力層為止。挖掘完畢后立即進行挖掘深度的測定，并確認樁端持力層，然后清除虛土。成孔后將鋼筋籠放入，接著將導管豎立在鉆孔中心，最后灌注混凝土成樁。貝諾特法實質上是沖抓斗跟管鉆進法。做這種工法的設備叫做全套管鉆機。

工法介紹：

貝特諾灌注樁由于環保效果好(噪聲低、振動小、無泥漿污染與排放)、施工現場文明，在海內外廣泛采用，我國香港地區此類樁型的市場份額約占45%，昆明、溫州及北京地區十余個工地已成功地采用此類樁型。1999年上半年，北京某工地因雜填土層(含舊磚窯場地、塊石及混凝土塊等)過厚，深度8～23m，其他樁型無法施工，結果采用國產品牌搖動式全套鉆機施工，歷時四個月，順利地完成976根樁，樁徑為0.8、1.0和1.2m，樁長為20～24m穿越雜填土進入老土一定深度。從2001年起，在深圳、南京、杭州及天津等地13個地鐵車站中采國產品牌牌全套管鉆機施工咬合樁成功地取代地下連續墻，為業主節省大量造價。

工法優點：

全套管施工法與采用泥漿護壁的鉆、沖擊成孔及其他干作業法的大直徑灌注樁的施工法相比，成孔成樁工藝方面有以下優點:

A、環保效果好: 噪聲低，振動小; 不使用泥漿，無泥漿污染，施工現場整潔文明，很適合于在市區內施工。

B、成孔和成樁質量高: 取土時因套管插入整個孔內，孔壁不會坍落; 易于控制樁斷面尺寸與形狀; 含水比例小，較容易處理孔底虛土，清底效果好; 充盈系數小，節約混凝土。

C、可在各種雜填土(含有磚渣、石渣及混凝土塊等)中施工，適合于舊城改造的基礎工程。

D、由于鋼套管護壁的作用，可避免鉆、沖擊成孔灌注樁可能發生的縮頸、斷樁及混凝土離析等質量問題。

施工設備

做全護筒的樁，一般可以采用搓管機、振動錘配合旋挖鉆機來完成，下面就著重介紹下搓管機和振動錘設備。

1、搓管機又稱為全套管鉆機或者貝諾特鉆機

此種設備是由法國貝諾特公司于20世紀50年代初開發和研制而成。隨后日、德、英、意等國引進和研制，截止到1997年12月，日本已生產搖動式全套管鉆機770臺，全回轉式全套管鉆機433臺。據日本基礎建設協會1993年對31家施工單位的10.1萬根灌注樁的調查，全套管工法占26%。目前在香港，各基礎施工公司已擁有全套管鉆機不少于300臺，成樁數的市場份額約占45%。我國于二十世紀七十年代開始引進，九十年代中期昆明一家樁工公司首先在我國開始研制MZ系列搖動式全套管鉆機，簡稱磨樁機。后來中國地質科學院勘探技術研究所、北京三一等公司開始研制搓管機。但由于此種設備價格較貴，在中國內陸還沒有很好的應用。

前景：

我國于20世紀70年代開始引進搖動式全套管鉆機，但此種設備價格昂貴，施工單位較少采用，但對于我國西南喀斯特地貌特殊地質，以及南方廣大沿海城市的樁基礎施工當中確實需要此種工法完成高質量鉆孔樁;另外隨著樁基礎設備和工法的進一步發展，我國對于施工的安全、環保、質量要求越來越高，全護筒工法會有很好的發展勢頭。

2、振動錘下護筒的地層適應性和特點

地層適應性：

對于易縮徑的淤泥質粘土、易垮孔的松散雜填土地層、和沙層以及嚴重透水地層必須使用長護筒或全護筒護壁，一般采用振動錘下護筒。

振動錘下護筒施工步驟：用汽車吊或履帶吊吊掛電動或液壓振動錘夾持護筒，通過高頻振動使護筒周邊沙土液化，在護筒重力作用下使護筒插入土層。

振動錘設備：振動錘設備已經在中國普及開來，在香港和臺灣，因液壓振動錘具有重量輕、噪音低、激振力大、振動小無需用電等特點在當地得到了廣泛應用;在內陸由于設計單位沒有強行的施工標準以及施工企業考慮成本等因素，使得液壓振動錘沒有得到很好推廣，相反電錘應用較多;對于較短護筒可以用挖機錘直接打拔(護筒一般不能超過10米)，對于超過10米以上或者地質硬的地層則需要履帶吊懸吊振動錘施工。

該方法的優點

A、設備本身：另外液壓振動錘設備應用起來較為靈活，除了可以用履帶吊機或者汽車吊機懸吊施工外，還可以安裝在旋挖鉆機、三支點打樁機等設備的滑軌上施工，保證施工時的垂直度。

B、是下放和起拔護筒速度快，在成孔時可用干式成孔法或天然水降低造漿成本。但在埋設開始時需注意調整護筒的垂直度

C、施工成本低：液壓振動錘設備重量較輕，可以匹配較小履帶吊機即可，如果匹配履帶吊機施工，則無需對旋挖機改裝，無需借助旋挖機液壓動力(搓管機需要安裝在旋挖機上，另外需要借助旋挖機的液壓動力)

D、施工速度非常快，地質適應性極強。

E、拔樁能力強

一般通過旋挖機護筒驅動器或者搓管機下的護筒，拔樁都成為較大難題，一般來說對于6米長度的護筒，即使旋挖鉆機主卷揚和吊車合力都無法完成。但液壓振動錘設備是打拔一體化的設備，一般只要能夠打下就能拔出，原理仍然是靠振動使土壤液化來較少樁身對護筒的摩擦力;另外荷蘭ICE的液壓振動錘設備有原廠經過反復拉力和耐耗實驗檢驗過的橡膠塊，保證設備本身的最大靜拔樁力;對于打入地下時間很長，地質特殊的地層荷蘭ICE還可以提供兩錘并聯使用的方案，使拔樁力增加兩倍。