1、-,1,全回轉(zhuǎn)全套管設(shè)備在特殊環(huán)境復(fù)雜地層中的應(yīng)用,江蘇通州基礎(chǔ)工程有限公司 徐州盾安重工機(jī)械制造有限公司 許金星 2018年4 月 上海,-,2,目錄,一、引言 二、機(jī)械設(shè)備 三、工藝原理 四、工藝流程 五、工程應(yīng)用 六、總結(jié),-,3,第一部分,引 言,-,4,1,引 言,樁基工程施工時(shí)，當(dāng)遇到緊臨地下建筑物周邊，對(duì)位移敏感的特殊構(gòu)筑物，或者遇到堅(jiān)硬深厚卵石層、礫石層，樁位下方存在高承壓水，或設(shè)計(jì)樁位下方存在廢樁、垃圾土等障礙物時(shí)，會(huì)對(duì)樁基施工的順利成孔、進(jìn)度與質(zhì)量造成較大影響。 針對(duì)上述問(wèn)題，采用常規(guī)的泥漿護(hù)壁回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)成孔、旋挖鉆進(jìn)成孔、沖擊成孔的施工方法受到限制，同時(shí)也存在護(hù)壁用的泥漿污

2、染環(huán)境、成孔質(zhì)量差及垂直度不易控制等缺點(diǎn)，尤其是成孔產(chǎn)生的振動(dòng)，對(duì)敏感建筑物造成的影響不容忽視（如地鐵周邊）。近年來(lái)出現(xiàn)的全回轉(zhuǎn)全套管配合旋挖鉆機(jī)鉆進(jìn)或配合履帶吊沖抓鉆進(jìn)技術(shù)，可以有效進(jìn)行地下清障或成樁施工，尤其套管超前工況下更適用于地鐵周邊或周邊環(huán)境及地質(zhì)條件復(fù)雜的場(chǎng)合，近年來(lái)已被工程界廣泛采用。,-,5,第二部分,機(jī)械設(shè)備,-,6,2,機(jī)械設(shè)備,全回轉(zhuǎn)全套管技術(shù)的設(shè)備包括全回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置、液壓動(dòng)力裝置、鋼套管、沖抓斗等。此外，為實(shí)現(xiàn)對(duì)大體積鋼筋混凝土塊體、老樁等進(jìn)行破碎，還配有液壓重錘和鉛錘。,-,7,2,機(jī)械設(shè)備,全回轉(zhuǎn)主機(jī)和液壓動(dòng)力站,-,8,2,機(jī)械設(shè)備,鋼套管,沖抓斗,刀筒節(jié),機(jī)械設(shè)

3、備,2,沖錘,刀頭,-,9,第三部分,工藝原理,-,10,3,工藝原理,原理：全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)動(dòng)力設(shè)備夾緊套管進(jìn)行360回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，在壓入力和扭矩的共同作用下將套管壓入土層深部，首節(jié)套管帶合金刀頭，在鉆進(jìn)同時(shí)切割硬質(zhì)土層或障礙物。 楔形塊通過(guò)上部回轉(zhuǎn)支承安裝在夾緊裝置平臺(tái)上，并均布在套管的周?chē)?。?dāng)安裝在套管夾緊裝置上的夾緊油缸收縮時(shí)楔形塊被擠進(jìn)套管與大齒圈之間，夾緊套管。驅(qū)動(dòng)裝置中帶行星減速機(jī)的液壓馬達(dá)回轉(zhuǎn)工作時(shí)，回轉(zhuǎn)扭矩通過(guò)大齒圈和楔形塊傳遞給套管，進(jìn)行鉆孔掘削作業(yè)。當(dāng)夾緊油缸伸長(zhǎng)時(shí)，楔形塊被抬起，松開(kāi)套管。通過(guò)壓拔裝置中液壓油缸的伸縮將套管壓入或拔出土中。 套管中的巖土可用沖抓斗或旋挖鉆機(jī)取出。遇

4、到大的漂石或孤石可先用十字沖錘砸碎再取出。套管鉆至設(shè)計(jì)標(biāo)高位置后，即可進(jìn)行后續(xù)成樁或回填作業(yè)。,全回轉(zhuǎn)全套管工藝原理,-,11,3,工藝原理,裝置示意圖,裝置俯視圖,-,12,第四部分,工藝流程,-,13,工藝流程,-,14,1、施工準(zhǔn)備 施工準(zhǔn)備的主要工作為平整場(chǎng)地，由于該鉆機(jī)設(shè)備較大且相關(guān)輔助較多，對(duì)進(jìn)出通道及作業(yè)平臺(tái)有一定的要求，故施工準(zhǔn)備需考慮如樁基鋼筋籠加工制作、渣土轉(zhuǎn)運(yùn)、鋼筋籠起吊安裝、樁基混凝土灌注等作業(yè)所必須的施工通道和作業(yè)平面。 2、測(cè)量放線 首先對(duì)設(shè)計(jì)圖紙?zhí)峁┑淖鴺?biāo)、高程等有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行認(rèn)真復(fù)核，確認(rèn)無(wú)誤后采用全站儀進(jìn)行樁位放樣，樁中心放樣完畢后，沿樁中心拉十字線至1.8m以

5、外并作好護(hù)樁標(biāo)記。,測(cè)量定位,全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)就位,-,15,3、全回轉(zhuǎn)主機(jī)就位 點(diǎn)位放出后，吊放全回轉(zhuǎn)底盤(pán)，底盤(pán)中心要和樁中心點(diǎn)重合。再吊放主機(jī)，安裝在底盤(pán)上，最后安裝反力叉。,4、吊裝安放鋼套管 主機(jī)就位后，吊放安裝鋼套管。,吊裝套管與接管,-,16,5、測(cè)量調(diào)整垂直度 全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)就位后，進(jìn)行回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)套管的同時(shí)下壓套管，實(shí)現(xiàn)套管快速鉆入地層，鋼套管鉆進(jìn)時(shí)，在XY兩個(gè)方向使用線錘調(diào)整套管垂直度。,成孔中監(jiān)控調(diào)整垂直度,-,17,6、套管鉆進(jìn)取土 套管鉆入地層的同時(shí)，利用吊機(jī)沿套管內(nèi)壁釋放沖抓斗至孔底實(shí)現(xiàn)沖抓取土或利用旋挖鉆機(jī)進(jìn)行取土。,四川茂縣太平大橋沖抓斗取出巖石,南京大光路K6盾構(gòu)接

6、收井沖抓斗取土,-,18,7、鋼筋籠制作安裝 成孔至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，清孔。經(jīng)地勘、監(jiān)理、甲方驗(yàn)收合格后。進(jìn)行鋼筋籠安裝。,大勝關(guān)5號(hào)井制作吊裝安放孔口焊接鋼筋籠,-,19,8、混凝土澆筑、拔套管、澆筑成樁 鋼筋籠安裝完畢后，澆筑混凝土，混凝土澆筑到一定高度后，起拔套管。,澆筑砼,拔除套管,-,20,第五部分,工程應(yīng)用,-,21,5,工程應(yīng)用,一、四川茂縣新建成蘭鐵路太平站四線大橋全回轉(zhuǎn)鉆孔灌注樁施工,5.1、高承壓水松軟土地區(qū)超長(zhǎng)大口徑全套管鉆孔灌注樁的應(yīng)用實(shí)例,-,22,5,工程應(yīng)用,四川茂縣成蘭鐵路太平站四線大橋樁基，樁徑1.5米，成樁孔深最大達(dá)143.8米，是國(guó)內(nèi)目前全回轉(zhuǎn)全套管施工最深的灌

7、注樁，也是全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)工法在世界上最深的鋼套管灌注樁，下覆埋深超過(guò)90米的1MPa高承壓水水位；施工采用盾安重工DTR2605H全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)套管跟進(jìn)工藝隔斷承壓水，套管分級(jí)設(shè)置，外套管采用直徑2m鋼套管（60余m)，內(nèi)套管采用直徑1.5m的鋼套管施工（不拔除），施工樁基七十余根，成功率100%。,-,23,本工程地下水主要為溝床碎石土內(nèi)的孔隙水潛水，其次為埋藏于土層中的承壓水，根據(jù)19-09鉆探情況，鉆探至約94.7m時(shí)，孔內(nèi)涌水，水樁噴出地表約68m，水量約25m3/d，承壓水壓力約1MPa。,工程應(yīng)用,5,-,24,5,工程應(yīng)用,143.8深孔施工,沖抓取土,-,25,5,工程應(yīng)用,高承壓水自

8、然噴涌,樁基合格檢測(cè)報(bào)告,-,26,5,工程應(yīng)用,二、滬昆鐵路桂林段甘塘江大橋全回轉(zhuǎn)鉆孔灌注樁施工,該工程加固采用1.5m直徑鋼套管樁，樁深40-80m；地層分布有砂層、卵礫石層和呈串珠狀發(fā)育溶洞等，且地下水位較高。施工過(guò)程嚴(yán)禁對(duì)高鐵運(yùn)行產(chǎn)生干擾、中鐵十二局局指揮部采用了全回轉(zhuǎn)全套管施工工藝，我公司盾安重工DTR2605H全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)參與了搶險(xiǎn)施工，搶險(xiǎn)前高鐵運(yùn)行經(jīng)過(guò)此里程段下沉3mm，實(shí)際施工過(guò)程中，高鐵運(yùn)行下沉降監(jiān)測(cè)仍為3mm，經(jīng)十二局局指揮部確認(rèn)全回轉(zhuǎn)套管施工對(duì)運(yùn)行的高鐵未產(chǎn)生任何干擾，成功的完成了中鐵十二局分配的施工任務(wù)。,5.1、喀斯特地區(qū)的大口徑全套管鉆孔灌注樁的應(yīng)用實(shí)例,-,27,

9、5,工程應(yīng)用,全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)施工中,-,28,5,工程應(yīng)用,三、杭州鳳凰公園地鐵站全回轉(zhuǎn)鉆孔灌注樁施工,杭州鳳凰公園地鐵站鉆孔灌注樁直徑1.0m，樁長(zhǎng)約80m，總數(shù)24根。由于本工程地下發(fā)育有大型溶洞，采用盾安重工DTR2005H全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)成孔施工方案，套管采用1000mm鋼管，壁厚30mm，穿過(guò)溶洞，進(jìn)入樁基持力層中風(fēng)化石英砂巖或硅質(zhì)灰?guī)r，套管不拔除，采用沖抓作業(yè)成孔工藝。,5.1、喀斯特地區(qū)的大口徑全套管鉆孔灌注樁的應(yīng)用實(shí)例,-,29,5,工程應(yīng)用,從地下80m抓出來(lái)的硅質(zhì)灰?guī)r和石英砂巖,鉆孔柱狀圖,-,30,5,工程應(yīng)用,全回轉(zhuǎn)灌注樁施工中,-,31,5,工程應(yīng)用,四、杭州備塘路改建工程全回

10、轉(zhuǎn)鉆孔灌注樁施工,備塘路（艮山西路-德勝路）改建工程，實(shí)施里程長(zhǎng)約1.9公里，其中橋梁長(zhǎng)度1235.6米，最大跨徑120米。本樁基施工地點(diǎn)位置為23號(hào)和24號(hào)橋墩，共計(jì)24根。樁基孔深78米，樁長(zhǎng)70米。樁身上部采用直徑2.0m壁厚32mm的鋼套管進(jìn)行護(hù)壁，套管長(zhǎng)度44m，下部34m采用旋挖泥漿護(hù)壁成孔。橋墩之間為杭州地鐵一號(hào)線，離地鐵最近的樁為5m,為了保證地鐵在樁基施工期間的運(yùn)行安全，采用盾安重工DTR2005H全回轉(zhuǎn)全套管鉆機(jī)+BG38旋挖鉆機(jī)成孔工藝，最大程度減小施工過(guò)程對(duì)周?chē)馏w的擾動(dòng)，樁基施工結(jié)束后地鐵沉降10mm。,5.1、臨近地鐵施工的的大口徑全套管鉆孔灌注樁的應(yīng)用實(shí)例,-,3

11、2,5,工程應(yīng)用,鋼套管焊接,沖抓取土,BG38旋挖鉆機(jī),-,33,5,工程應(yīng)用,兩臺(tái)全回轉(zhuǎn)同時(shí)在一個(gè)承臺(tái)上施工,混凝土灌注,-,34,5,工程應(yīng)用,五、南京龍王大街南延道路建設(shè)工程跨線橋橋樁施工,本工程臨近地鐵隧道的樁基共110根，樁徑1.5米，樁長(zhǎng)80米。隧道外皮15m 保護(hù)范圍內(nèi)橋梁樁基工程采用鋼套簡(jiǎn)施工，避免施工期間對(duì)地層擾動(dòng)過(guò)大，且施工完成后禁止拔除鋼套筒。鋼套簡(jiǎn)長(zhǎng)度33m，鋼套筒規(guī)格為直徑1.6m壁厚16mm，交叉范圍內(nèi)地鐵寧和城際隧道中間6 根樁，鋼套簡(jiǎn)長(zhǎng)度60m，鋼套簡(jiǎn)規(guī)格為直徑1.6m壁厚26mm。施工工藝采用盾安重工DTR2605H全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)+BG38旋挖鉆機(jī)取土。下鋼套筒

12、時(shí)采用全回轉(zhuǎn)式旋挖鉆，不允許采用有震動(dòng)性的器械。在施工過(guò)程中嚴(yán)格保證每次沉管的管底低于抓土面不小于5m，且樁基成孔過(guò)程中采取注水或泥漿反壓措施，嚴(yán)格控制成孔造成的地層影響。,5.1、臨近地鐵施工的的大口徑全套管鉆孔灌注樁的應(yīng)用實(shí)例,-,35,5,工程應(yīng)用,五、南京龍王大街南延道路建設(shè)工程跨線橋橋樁施工,5.1、臨近地鐵施工的的大口徑全套管鉆孔灌注樁的應(yīng)用實(shí)例,樁基與地鐵位置關(guān)系，最近距離2.9m。,-,36,5,工程應(yīng)用,全回轉(zhuǎn)灌注樁施工中,旋挖鉆機(jī)配合全回轉(zhuǎn)施工,-,37,5,工程應(yīng)用,5.2、全回轉(zhuǎn)咬合樁施工,5.2.1施工工藝流程圖,-,38,5.2.2咬合樁施工順序 咬合樁分A樁和B樁

13、，A樁為無(wú)鋼筋籠的素樁，B樁為有鋼筋籠的樁，先施工A樁。采用軟切割的咬合樁B樁施工，在兩A樁初凝前施工，采用硬切割的咬合樁B樁施工，等A樁強(qiáng)度達(dá)到30%后再施工兩A樁之間的B樁。施工順序見(jiàn)下圖：,5 工程應(yīng)用,-,39,咬合樁施工順序圖,施工順序可根據(jù)實(shí)際施工進(jìn)度進(jìn)行調(diào)整，采用全回轉(zhuǎn)套管機(jī)施工，不管素樁強(qiáng)度高低，都可進(jìn)行咬合切割施工。,1500-1800,-,40,5.2.3 A樁（素樁）成孔施工,A樁為素樁無(wú)需咬合，根據(jù)工程的實(shí)際情況，如上部有不同程度的混凝土、拋石、木樁等障礙物的，在施工時(shí)全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)結(jié)合清障一次性成孔，如上部土層情況較差，都為淤泥質(zhì)黏土或粉土，在咬合樁施工時(shí)必須使鋼套管的深

14、度比套管內(nèi)的土面深35m，防止出現(xiàn)土體管涌現(xiàn)象，施工中邊旋轉(zhuǎn)鋼套管邊抓土至孔底標(biāo)高后澆筑混凝土。,-,41,5.2.4 B樁（葷樁或鋼砼樁）成孔施工,B樁成孔，因A樁為素樁混凝土，可在A樁混凝土強(qiáng)度達(dá)到一定強(qiáng)度后或在混凝土初凝前進(jìn)行B樁咬合施工，同樣考慮土質(zhì)情況，在咬合樁施工時(shí)必須使鋼套管的深度比套管內(nèi)的土面深35m，切割咬合時(shí)，當(dāng)相臨兩根素樁強(qiáng)度相差較大時(shí)，要控制好垂直度，放慢鉆進(jìn)速度，同時(shí)防止鉆進(jìn)時(shí)鈦合金磨損太快而無(wú)法切割至樁底部。,-,42,5,工程應(yīng)用,一、南京揚(yáng)子江大道大勝關(guān)橋220kv秦淮濱南盾構(gòu)井咬合樁施工,5.2、全回轉(zhuǎn)咬合樁施工,-,43,5,工程應(yīng)用,一、南京城市地下管廊大

15、勝關(guān)橋220kv秦淮濱南盾構(gòu)井咬合樁施工,基坑開(kāi)挖深度28.0m，采用1.2m，間距0.8m咬合樁(軟咬合)支護(hù)，樁長(zhǎng)44m，共設(shè)8道支撐。咬合樁經(jīng)河海大學(xué)超聲波垂直度檢測(cè)，垂直度達(dá)到0.8。大勝關(guān)k5井周邊鄰近大勝關(guān)大橋、長(zhǎng)江，近有地下管網(wǎng)、河道。設(shè)計(jì)單位設(shè)計(jì)全回轉(zhuǎn)套管護(hù)壁灌注樁，以避免傳統(tǒng)施工工藝灌注樁在高水位條件下施工，使周邊地下管網(wǎng)產(chǎn)生變形，出現(xiàn)意外事故，在施工過(guò)程中加強(qiáng)對(duì)周邊管網(wǎng)監(jiān)測(cè)，施工采用沖抓取土及旋挖配合取土的成孔施工工藝，鋼套管超前護(hù)壁，有利減小周邊土體的變形，工程完工后地下管網(wǎng)幾乎無(wú)任何變形。,5.2、全回轉(zhuǎn)咬合樁施工,-,44,5,工程應(yīng)用,旋挖鉆機(jī)配合全回轉(zhuǎn)施工,沖抓取

16、土,-,45,5,工程應(yīng)用,開(kāi)挖效果圖,河海大學(xué)樁基垂直度檢測(cè),-,46,5,工程應(yīng)用,二、南京220kV青龍山光華6#盾構(gòu)井咬合樁施工,5.2、全回轉(zhuǎn)咬合樁施工,-,47,5,工程應(yīng)用,二、南京220kV青龍山光華6#盾構(gòu)井咬合樁施工,K6盾構(gòu)工作井(接收井)為內(nèi)徑12m的圓井，采用明挖法施工建設(shè)，最大開(kāi)挖深度約31.75m。K6盾構(gòu)工作井基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用直徑1.2m，間距0.8m套管咬合樁（硬咬合）支護(hù)，加鋼筋砼內(nèi)支撐的形式，有效樁長(zhǎng)40米，共62根。,5.2、全回轉(zhuǎn)咬合樁施工,-,48,5,工程應(yīng)用,接管,咬合樁導(dǎo)墻,-,49,5,工程應(yīng)用,混凝土灌注,沖抓取土,-,50,5,工程應(yīng)用,

17、開(kāi)挖后效果圖,-,51,5,工程應(yīng)用,5.3、全回轉(zhuǎn)清障施工,全回轉(zhuǎn)拔樁清障立面示意圖,-,52,1、應(yīng)用領(lǐng)域：城市舊城改造、橋梁改建、城市軌道交通等 主要針對(duì)于清除舊樁及地下障礙物進(jìn)行施工，利用全套管全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)強(qiáng)大的下壓力和回轉(zhuǎn)扭矩，將舊樁周?chē)耐馏w及障礙物切削分離，用吊車(chē)及沖抓斗將分離后的舊樁體及障礙物清除。 2、施工特點(diǎn) 1）舊樁整體拔除：全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)產(chǎn)生的下壓力和扭矩，驅(qū)動(dòng)鋼套管轉(zhuǎn)動(dòng)將套管鉆入地下，利用管口的高強(qiáng)刀頭對(duì)土體、巖層及鋼筋混凝土等障礙物進(jìn)行切削，將套管鉆入地下至樁底部以下1m以上，然后利用液壓起拔功能將樁拔除。 2）舊樁分段拔除：全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)產(chǎn)生的下壓力和扭矩，驅(qū)動(dòng)鋼套管轉(zhuǎn)動(dòng)將

18、套管鉆入地下，套管完全套住樁體進(jìn)行切削作業(yè)，利用套管內(nèi)壁和樁體間的摩擦力把樁體扭斷，或用楔形錘沿著套管內(nèi)壁錘擊，使錘頭嵌入樁體及套管間，回轉(zhuǎn)作業(yè)使樁體扭斷，斷后的樁體用沖抓斗或吊車(chē)?yán)υ〕?，依次作業(yè)，直至整根樁清除。 3）破碎清除：即套管套住樁體直接切削，鉆進(jìn)。然后用重錘對(duì)樁體進(jìn)行沖擊破碎，破碎后的樁體和套管內(nèi)雜土一起用抓斗取出，反復(fù)作業(yè)，直至清除至樁底。 3、施工原理 利用全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)產(chǎn)生的下壓力和扭矩，驅(qū)動(dòng)鋼套管轉(zhuǎn)動(dòng)將套管鉆入地下，外側(cè)套管回旋鉆進(jìn)作為護(hù)壁，內(nèi)側(cè)采用內(nèi)套管配合楔型錘反向鉆進(jìn)，將舊樁周?chē)耐馏w及障礙物切削后實(shí)施土體分離減摩，在拔除舊樁時(shí)只需考慮樁的自重?zé)o需再考慮樁周?chē)哪ψ枇Α?-,53,4、施工要點(diǎn) 1、測(cè)量施工質(zhì)量控制：找準(zhǔn)孔位，鋼套管、鉆機(jī)垂直度控制好。 2、成孔施工質(zhì)量控制：包括成孔垂直度、孔徑、孔深等，仔細(xì)觀察拔出的樁和障礙物，嚴(yán)格控制清樁深度，清樁要徹底，殘留混凝土塊及鋼筋要抓取干凈。 3、回填施工質(zhì)量控制：包括回填土含水量、水泥含量等，拔樁作業(yè)完成后應(yīng)及時(shí)回填，填充材料采用摻入7%水泥的粉質(zhì)粘土進(jìn)行回填?；靥罱Y(jié)束后再對(duì)原孔位進(jìn)行分層注漿施工，注漿壓力0.4mpa，水灰比1.0。,-,54,5,工程應(yīng)用,一、寧波市軌道交通4號(hào)線TJ4015標(biāo)拔樁工程,地鐵站基坑支護(hù)為地下連續(xù)墻，因地下連續(xù)墻施