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【摘要】结合大连某工程结构桩基工程实践，介绍了填海区淤泥地质情况下全套管钻机综合施工技术，该工艺无噪音，振动小，全套管护壁杜绝了塌孔的可能性，对周边环境影响小，成桩质量好，充盈系数小。
【关键词】填海区;灌注桩;全套管;施工
0 引言
全套管灌注桩施工指在土层内，通过连接接头的形式将常规套管加长，通过搓管机能将套管埋置至全风化岩层，避免了填海区底部淤泥层因无套管护壁导致成孔过程中出现塌孔的现象。本综合施工技术主要根据现场的施工经验，对全套管成孔工艺，成桩工艺进行介绍，对常见的施工问题提出解决办法。
1 工程概况
本工程位于大连市东港区某地块，规划总用地面积25000m2，总建筑面积约为25万m2，其中地下四层、裙楼四层、塔楼为2栋41层超高层写字楼。
本工程基础设计为桩基+筏板基础，其中桩基设计为桩径900mm（103根）、1700mm（385根）混凝土灌注桩。
场地原地貌单元属近岸海域水下岸坡，经人工填海整平后形成人工海岸带，场地内在咬合桩施工过程中已基本平整。
2 施工准备
2.1 人员准备
计划工期2014年6月1日开工，2014年10月15日结束。按施工阶段不同而投入相应的劳动力，本工程月均计划投入劳动力约110人，施工时根据进度情况进行相应调整，以保障施工进度计划的实现。具体工种及人数详见下表
表2.1-1 劳动力投入计划
序 号
部门、工种
人数
备 注
1
工班长
12
经验丰富工人
2
钢筋工
20
熟练技术工人
3
电焊工
12
持证上岗
4
起重工
10
持证上岗
5
测量工
2
持证上岗
6
试验工
2
持证上岗
7
修理工
4
持证上岗
8
电 工
2
持证上岗
9
普 工
50
熟練工人
合计
114
2.2 机械准备
根据工程内容和工期要求，在本工程施工中，机械配备遵循“数量充足，技术先进，性能优良，功能配套，符合规范，兼顾储备”的原则，确保选用设备的可靠性。
本工程主要的施工设备详见表4.1-1本工程承包人拟投入的主要施工机械。
表2.2-1 本工程承包人拟投入的主要施工机械
设备名称及型号
制造年份
现状（新的、良好、破旧的）和数量
自有、租赁（从何处租？）准备购买（从何处买？）
MZ-3B型全套管钻机
2012
新、4套
自有
MZ-3型全套管钻机
2010
良好、1套
自有
80t履带吊车
2011
良好、1台
自有
55t履带吊车
2012
良好、5套
自有
日立掘机330
2010
良好、2台
租赁
夏工50装载机
2012
良好、1台
租赁
测量设备
2012
良好、1台
自有
IGBT逆变焊机
2013
良好、10台
自有
雷沃旋挖机
2013
新、2台
自有
备注：本项目计划投入全套管设备5台套。
3 施工工艺
3.1 施工流程
桩位测量放线→预埋井圈→套管钻机就位对中→吊放第一节套管→测控垂直度→压入第一节套管→校对垂直度→取土，套管逐节钻进至中风化岩→地勘工程师、监理及业主岩面确认→监理垂直度验收→垂直度合格后凿岩机嵌岩至设计孔深→测量孔深→清除孔底沉渣→验孔→吊放钢筋笼→吊放混凝土导管→灌注混凝土→测定混凝土面→空桩部分填土→拔管成桩→桩机移位。
3.2 单桩工艺流程
①钻机就位
定位放样桩中心位置，并测出井圈顶标高，作为钻机定位控制点。移动套管钻机至正确位置，使套管钻机抱管器中心对应定位在井圈孔位中心。
图3.2-1 锁口圈
②取土
在桩机就位后，吊装第一节管在桩机钳口中，找正桩管垂直度后，摇动下压桩管，压入深度约为2.5—3.5m，然后用抓斗从套管内取土，一边抓土、一边继续下压套管，始终保持套管底口超前于开挖面的深度≥2.5m，压入深度视具体土质而定，若为较硬的砂性土，水头不高，则压管深度可适当减少;若为淤泥质土或者水头高的粉砂性土，则压管深度可适当加深。第一节套管全部压入土中后（地面以上要留1.2—1.5m，以便于接管），检测垂直度，如不合格则进行纠偏调整，如合格则安装第二节套管继续下压取土，如此继续，施工至岩面时停止抓土作业，通知监理、业主现场人员确认岩面，并对桩孔垂直度检测。
图3.2-2 抓斗抓土
图3.2-3 套管对接
③凿岩成孔：
待确认岩面和垂直度合格后，用凿岩机进行嵌岩作业至设计要求进入中风化。
图3.2-4 旋挖机嵌岩
④当满足入岩深度后进行沉渣清理，沉渣清理采用刮渣斗泵吸反循环或气举反循环等方法（本工艺为全套管护壁，无泥浆沉淀问题，沉渣也较小，本工程的沉渣主要为嵌岩时未全部取出的凿岩粉末或碎块），绝对满足灌注桩规范及沉渣要求。
图3.2-5 气举法清沉渣
⑤吊放钢筋笼
钢筋笼提前加工成型，成孔检测合格后进行钢筋笼验收，再将验收合格的钢筋笼用履带吊车吊入孔内，钢筋笼顶标高必须满足设计要求。筋笼吊运时应防止扭转、弯曲，缓慢下放，避免碰撞钢套管壁，安装钢筋笼时应采取有效措施保证钢筋笼标高的正确。
图3.2-6 吊放钢筋笼
⑥灌注混凝土
桩芯混凝土采用预拌商品混凝土，混凝土采用C45阻锈混凝土。利用导管灌注，导管埋深保持在2m～6m，施工中要连续灌注，中断时间不得超过45分钟。导管提升时不得碰撞钢筋笼，钢套管随混凝土灌注逐段上拔，起拔套管应摇动慢拔，保持套管顺直，严禁强拔。
图3.2-7 混凝土浇筑
⑦拔管成桩
一边浇注砼一边拔管，应注意始终保持套管底低于砼面≥2.0m。
4 施工重点、难点控制
4.1 桩径保证
为了保证嵌岩部分桩径Ф1700，施工时采用Ф1800钢套管，Ф1670钻斗;桩径Ф900，施工时采用Ф1000钢套管嵌岩采用Ф870钻斗;
4.2 成桩垂直度控制
成孔过程中要控制好桩的垂直度，必须抓好以下三个环节的工作：
① 套管顺直度检查和校正
套管在进场前，进行套管顺直度的检查和校正，首先检查和校正单节套管的顺直度，然后将按照桩长配置的套管全部连接起来进行整根套管的顺直度检查（偏差宜小于10mm）。
② 成孔过程中桩的垂直度监测和检查
（a）地面监测：在地面选择两个相互垂直的方向采用线锤监测地面以上部分的套管垂直度，发现偏差随时纠正。
（b）孔内检查：每节套管压完后安装下一节套管之前，都要停下来有現场技术员自检垂直度，不合格时需进行纠偏，直至合格才能进行下一节套管施工。
（c）终孔检测：在试桩成孔完毕，必须进行垂直度检测，选两个相互垂直的方向进行测量。垂直度必须达到设计要求，如不合格必须纠偏，使垂直度达到要求为止，现场灌注桩施工垂直度要求控制在5‰以内。
4.3 孔底沉渣清理
本工艺为全套管护壁，无泥浆沉淀问题，沉渣也较小，本工程的沉渣主要为凿岩时未全部取出的凿岩粉末或碎块，绝对满足灌注桩规范及沉渣要求。沉渣处理方法：采用气举反循环清渣。气举反循环是一种清除孔底沉渣的方法，广泛地应用在大口径工程钻孔施工中。这种清孔方式在嵌岩桩（属端承桩）中，广泛应用，并取得了好的效果，目前这样冲孔方式只是应用在端承桩中，因为沉渣对这种桩型承载力影响比较大，对沉渣的控制比较严格，为了满足这种实际情况，本试桩中采用了这种方式，并获得成功。
图4.3-1 沉渣清理示意
5 常见问题处理
（1）孔口定位误差的控制
为了有效的提高孔口的定位精度，应在钻孔桩施工前制作混凝土井圈（见井圈制作图），钻机就位后，将第一节套管插入定位孔并检查调整，使套管周围与定位孔之间的空隙保持均匀。
（2）桩的垂直度的控制
为了保证钻孔桩成桩质量，除对其孔口定位误差严格控制外，还应对其垂直度进行严格的控制，根据业主招标文件规定，桩的垂直度标准为≤1%。成孔过程中要控制好桩的垂直度，必须抓好以下两个环节的工作。
① 套管的顺直度检查和校正：钻孔桩施工前进行套管顺直度的检查和校正，首先检查和校正单节套管的顺直度。
② 成孔过程中桩的垂直度监测和检查
地面监测：在地面选择两个相互垂直的方向采用线锤监测地面以上部分的套管的垂直度，发现偏差随时纠正。这项检测在每根桩的成孔过程中应自始自终坚持，不能中断。
孔内检查：每节套管压完后安装下一节套管之前，都要停下来在孔内垂直度检查，不合格时需先回填原土再拔管纠偏，直至合格才能进行下一节套管施工。
终孔检查：在每根桩成孔完毕，必须进行垂直度检测，选用两个相互垂直的
方向进行测量。垂直度必须<1%。
（3）纠偏
成孔过程中如发现垂直度偏差过大，必须及时进行纠偏调整，纠偏的常用方法有以下三种：
① 利用钻机油缸进行纠偏：如果偏差不大于或套管入土不深（5m 以下），可直接利用钻机的两个顶升油缸和两个推拉油缸调节套管的垂直度，即可达到纠偏的目的。
② 桩在入土5m 以下发生较大偏移，可先利用钻机油缸直接纠偏，如达不到要求，可向套管内填土，一边填土一边拔起套管，直至将套管提升到上一次检查合格的地方，然后调直套管，检查其垂直度合格后再重新下压。
（4）遇地下障碍物的处理
根据地勘报告中看，在回填土段会遇见漂石，套管钻机施工过程中如遇地下障碍物处理起来都比较困难，。对一些比较小的障碍物，如卵石层、体积较小的孤石等，可以先抽干套管内积水，然后再吊放作业人员下去将其清除即可。对于局部孤石亦可直接处理，先用冲击钻打碎，然后再用冲抓钻掏出。对于体积较大（<孔径2/3）的且堆积厚度较大的填石层（或岩层）可采用凿岩机施工钻过填石（或岩）层。
（5） 克服钢筋笼上浮
钢筋笼上浮是指由于套管内壁与钢筋笼外缘之间的空隙较小，在上拔套管的时候，钢筋笼有可能被套管带着一起上浮。准确的说，应称为钢筋笼的“挂笼”，这是因为钢筋笼垂直往上发生位移，实际原因是由于外界（以钢筋笼为分析对象之外的因素，比如套管、混凝土中的粗骨料、土层中含砂层等）原因将钢筋笼机械地挂住或卡住，随着外界约束往上走而跟着上移的。这是施工过程中最易出现且难以保证杜绝的问题，影响的原因很多，其预防措施主要有：
① 钢筋混凝土桩混凝土的骨料粒径应尽量小一些，不宜大于5㎝。
② 在钢筋笼底部焊上一块比钢筋笼直径略小的薄钢板以增加其抗浮能力。
③ 成孔垂直度必须达到设计要求。
④ 钢筋笼制作必须满足设计规范要求。
⑤ 混凝土塌落度、和易性必须达到设计规范要求。
⑥ 浇混凝土时，若孔底水位较高情况下导管密封必须完好，且不能拔出混凝土面。
⑦ 如土層中砂层较厚的，在灌注过程中拔管、拆管速度要快，避免停留时悬浮的砂沉淀出现板结造成钢筋笼上浮。
⑧ 为了确保成桩质量，如钢筋笼出现上浮，可根据桩基础规范或图纸要求理。
6 结论
全套管成桩综合施工技术在本工程实施非常成功，克服了填海区成孔困难、淤泥层易塌孔扩孔等不利影响，保证了质量、工期。
参考文献：
[1]王文正，程华清.全套管成桩技术.市政技术，2009，9（14）.
[2]中国建筑工程总公司.全套管施工工法GF/206022-96.
[3]张素英.全套管成孔复合型桩基降水施工新技术.施工技术.2012，4.
【关键词】填海区;灌注桩;全套管;施工
0 引言
全套管灌注桩施工指在土层内，通过连接接头的形式将常规套管加长，通过搓管机能将套管埋置至全风化岩层，避免了填海区底部淤泥层因无套管护壁导致成孔过程中出现塌孔的现象。本综合施工技术主要根据现场的施工经验，对全套管成孔工艺，成桩工艺进行介绍，对常见的施工问题提出解决办法。
1 工程概况
本工程位于大连市东港区某地块，规划总用地面积25000m2，总建筑面积约为25万m2，其中地下四层、裙楼四层、塔楼为2栋41层超高层写字楼。
本工程基础设计为桩基+筏板基础，其中桩基设计为桩径900mm（103根）、1700mm（385根）混凝土灌注桩。
场地原地貌单元属近岸海域水下岸坡，经人工填海整平后形成人工海岸带，场地内在咬合桩施工过程中已基本平整。
2 施工准备
2.1 人员准备
计划工期2014年6月1日开工，2014年10月15日结束。按施工阶段不同而投入相应的劳动力，本工程月均计划投入劳动力约110人，施工时根据进度情况进行相应调整，以保障施工进度计划的实现。具体工种及人数详见下表
表2.1-1 劳动力投入计划
序 号
部门、工种
人数
备 注
1
工班长
12
经验丰富工人
2
钢筋工
20
熟练技术工人
3
电焊工
12
持证上岗
4
起重工
10
持证上岗
5
测量工
2
持证上岗
6
试验工
2
持证上岗
7
修理工
4
持证上岗
8
电 工
2
持证上岗
9
普 工
50
熟練工人
合计
114
2.2 机械准备
根据工程内容和工期要求，在本工程施工中，机械配备遵循“数量充足，技术先进，性能优良，功能配套，符合规范，兼顾储备”的原则，确保选用设备的可靠性。
本工程主要的施工设备详见表4.1-1本工程承包人拟投入的主要施工机械。
表2.2-1 本工程承包人拟投入的主要施工机械
设备名称及型号
制造年份
现状（新的、良好、破旧的）和数量
自有、租赁（从何处租？）准备购买（从何处买？）
MZ-3B型全套管钻机
2012
新、4套
自有
MZ-3型全套管钻机
2010
良好、1套
自有
80t履带吊车
2011
良好、1台
自有
55t履带吊车
2012
良好、5套
自有
日立掘机330
2010
良好、2台
租赁
夏工50装载机
2012
良好、1台
租赁
测量设备
2012
良好、1台
自有
IGBT逆变焊机
2013
良好、10台
自有
雷沃旋挖机
2013
新、2台
自有
备注：本项目计划投入全套管设备5台套。
3 施工工艺
3.1 施工流程
桩位测量放线→预埋井圈→套管钻机就位对中→吊放第一节套管→测控垂直度→压入第一节套管→校对垂直度→取土，套管逐节钻进至中风化岩→地勘工程师、监理及业主岩面确认→监理垂直度验收→垂直度合格后凿岩机嵌岩至设计孔深→测量孔深→清除孔底沉渣→验孔→吊放钢筋笼→吊放混凝土导管→灌注混凝土→测定混凝土面→空桩部分填土→拔管成桩→桩机移位。
3.2 单桩工艺流程
①钻机就位
定位放样桩中心位置，并测出井圈顶标高，作为钻机定位控制点。移动套管钻机至正确位置，使套管钻机抱管器中心对应定位在井圈孔位中心。
图3.2-1 锁口圈
②取土
在桩机就位后，吊装第一节管在桩机钳口中，找正桩管垂直度后，摇动下压桩管，压入深度约为2.5—3.5m，然后用抓斗从套管内取土，一边抓土、一边继续下压套管，始终保持套管底口超前于开挖面的深度≥2.5m，压入深度视具体土质而定，若为较硬的砂性土，水头不高，则压管深度可适当减少;若为淤泥质土或者水头高的粉砂性土，则压管深度可适当加深。第一节套管全部压入土中后（地面以上要留1.2—1.5m，以便于接管），检测垂直度，如不合格则进行纠偏调整，如合格则安装第二节套管继续下压取土，如此继续，施工至岩面时停止抓土作业，通知监理、业主现场人员确认岩面，并对桩孔垂直度检测。
图3.2-2 抓斗抓土
图3.2-3 套管对接
③凿岩成孔：
待确认岩面和垂直度合格后，用凿岩机进行嵌岩作业至设计要求进入中风化。
图3.2-4 旋挖机嵌岩
④当满足入岩深度后进行沉渣清理，沉渣清理采用刮渣斗泵吸反循环或气举反循环等方法（本工艺为全套管护壁，无泥浆沉淀问题，沉渣也较小，本工程的沉渣主要为嵌岩时未全部取出的凿岩粉末或碎块），绝对满足灌注桩规范及沉渣要求。
图3.2-5 气举法清沉渣
⑤吊放钢筋笼
钢筋笼提前加工成型，成孔检测合格后进行钢筋笼验收，再将验收合格的钢筋笼用履带吊车吊入孔内，钢筋笼顶标高必须满足设计要求。筋笼吊运时应防止扭转、弯曲，缓慢下放，避免碰撞钢套管壁，安装钢筋笼时应采取有效措施保证钢筋笼标高的正确。
图3.2-6 吊放钢筋笼
⑥灌注混凝土
桩芯混凝土采用预拌商品混凝土，混凝土采用C45阻锈混凝土。利用导管灌注，导管埋深保持在2m～6m，施工中要连续灌注，中断时间不得超过45分钟。导管提升时不得碰撞钢筋笼，钢套管随混凝土灌注逐段上拔，起拔套管应摇动慢拔，保持套管顺直，严禁强拔。
图3.2-7 混凝土浇筑
⑦拔管成桩
一边浇注砼一边拔管，应注意始终保持套管底低于砼面≥2.0m。
4 施工重点、难点控制
4.1 桩径保证
为了保证嵌岩部分桩径Ф1700，施工时采用Ф1800钢套管，Ф1670钻斗;桩径Ф900，施工时采用Ф1000钢套管嵌岩采用Ф870钻斗;
4.2 成桩垂直度控制
成孔过程中要控制好桩的垂直度，必须抓好以下三个环节的工作：
① 套管顺直度检查和校正
套管在进场前，进行套管顺直度的检查和校正，首先检查和校正单节套管的顺直度，然后将按照桩长配置的套管全部连接起来进行整根套管的顺直度检查（偏差宜小于10mm）。
② 成孔过程中桩的垂直度监测和检查
（a）地面监测：在地面选择两个相互垂直的方向采用线锤监测地面以上部分的套管垂直度，发现偏差随时纠正。
（b）孔内检查：每节套管压完后安装下一节套管之前，都要停下来有現场技术员自检垂直度，不合格时需进行纠偏，直至合格才能进行下一节套管施工。
（c）终孔检测：在试桩成孔完毕，必须进行垂直度检测，选两个相互垂直的方向进行测量。垂直度必须达到设计要求，如不合格必须纠偏，使垂直度达到要求为止，现场灌注桩施工垂直度要求控制在5‰以内。
4.3 孔底沉渣清理
本工艺为全套管护壁，无泥浆沉淀问题，沉渣也较小，本工程的沉渣主要为凿岩时未全部取出的凿岩粉末或碎块，绝对满足灌注桩规范及沉渣要求。沉渣处理方法：采用气举反循环清渣。气举反循环是一种清除孔底沉渣的方法，广泛地应用在大口径工程钻孔施工中。这种清孔方式在嵌岩桩（属端承桩）中，广泛应用，并取得了好的效果，目前这样冲孔方式只是应用在端承桩中，因为沉渣对这种桩型承载力影响比较大，对沉渣的控制比较严格，为了满足这种实际情况，本试桩中采用了这种方式，并获得成功。
图4.3-1 沉渣清理示意
5 常见问题处理
（1）孔口定位误差的控制
为了有效的提高孔口的定位精度，应在钻孔桩施工前制作混凝土井圈（见井圈制作图），钻机就位后，将第一节套管插入定位孔并检查调整，使套管周围与定位孔之间的空隙保持均匀。
（2）桩的垂直度的控制
为了保证钻孔桩成桩质量，除对其孔口定位误差严格控制外，还应对其垂直度进行严格的控制，根据业主招标文件规定，桩的垂直度标准为≤1%。成孔过程中要控制好桩的垂直度，必须抓好以下两个环节的工作。
① 套管的顺直度检查和校正：钻孔桩施工前进行套管顺直度的检查和校正，首先检查和校正单节套管的顺直度。
② 成孔过程中桩的垂直度监测和检查
地面监测：在地面选择两个相互垂直的方向采用线锤监测地面以上部分的套管的垂直度，发现偏差随时纠正。这项检测在每根桩的成孔过程中应自始自终坚持，不能中断。
孔内检查：每节套管压完后安装下一节套管之前，都要停下来在孔内垂直度检查，不合格时需先回填原土再拔管纠偏，直至合格才能进行下一节套管施工。
终孔检查：在每根桩成孔完毕，必须进行垂直度检测，选用两个相互垂直的
方向进行测量。垂直度必须<1%。
（3）纠偏
成孔过程中如发现垂直度偏差过大，必须及时进行纠偏调整，纠偏的常用方法有以下三种：
① 利用钻机油缸进行纠偏：如果偏差不大于或套管入土不深（5m 以下），可直接利用钻机的两个顶升油缸和两个推拉油缸调节套管的垂直度，即可达到纠偏的目的。
② 桩在入土5m 以下发生较大偏移，可先利用钻机油缸直接纠偏，如达不到要求，可向套管内填土，一边填土一边拔起套管，直至将套管提升到上一次检查合格的地方，然后调直套管，检查其垂直度合格后再重新下压。
（4）遇地下障碍物的处理
根据地勘报告中看，在回填土段会遇见漂石，套管钻机施工过程中如遇地下障碍物处理起来都比较困难，。对一些比较小的障碍物，如卵石层、体积较小的孤石等，可以先抽干套管内积水，然后再吊放作业人员下去将其清除即可。对于局部孤石亦可直接处理，先用冲击钻打碎，然后再用冲抓钻掏出。对于体积较大（<孔径2/3）的且堆积厚度较大的填石层（或岩层）可采用凿岩机施工钻过填石（或岩）层。
（5） 克服钢筋笼上浮
钢筋笼上浮是指由于套管内壁与钢筋笼外缘之间的空隙较小，在上拔套管的时候，钢筋笼有可能被套管带着一起上浮。准确的说，应称为钢筋笼的“挂笼”，这是因为钢筋笼垂直往上发生位移，实际原因是由于外界（以钢筋笼为分析对象之外的因素，比如套管、混凝土中的粗骨料、土层中含砂层等）原因将钢筋笼机械地挂住或卡住，随着外界约束往上走而跟着上移的。这是施工过程中最易出现且难以保证杜绝的问题，影响的原因很多，其预防措施主要有：
① 钢筋混凝土桩混凝土的骨料粒径应尽量小一些，不宜大于5㎝。
② 在钢筋笼底部焊上一块比钢筋笼直径略小的薄钢板以增加其抗浮能力。
③ 成孔垂直度必须达到设计要求。
④ 钢筋笼制作必须满足设计规范要求。
⑤ 混凝土塌落度、和易性必须达到设计规范要求。
⑥ 浇混凝土时，若孔底水位较高情况下导管密封必须完好，且不能拔出混凝土面。
⑦ 如土層中砂层较厚的，在灌注过程中拔管、拆管速度要快，避免停留时悬浮的砂沉淀出现板结造成钢筋笼上浮。
⑧ 为了确保成桩质量，如钢筋笼出现上浮，可根据桩基础规范或图纸要求理。
6 结论
全套管成桩综合施工技术在本工程实施非常成功，克服了填海区成孔困难、淤泥层易塌孔扩孔等不利影响，保证了质量、工期。
参考文献：
[1]王文正，程华清.全套管成桩技术.市政技术，2009，9（14）.
[2]中国建筑工程总公司.全套管施工工法GF/206022-96.
[3]张素英.全套管成孔复合型桩基降水施工新技术.施工技术.2012，4.