全护筒法施工钻孔灌注桩技术与方案

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1、全护筒法施工钻孔灌注桩技术方案一、工程概况*南引桥钻孔桩基处于岩溶发育地带，根据 2004 年 10 月 22 日设计院 下发的*标段桩基参数一览表（第一批），部分桩位存在大溶洞，须采用全护筒 法施工。第一批桩基参数一览表中采用全护筒法施工的地质情况如下：74#-D桩基：覆盖层厚 021.5m, -10.39 -12.09m微风化石灰岩， -12.09-21.49m 为溶洞， 内充填软塑状亚粘土， 夹微风化灰岩石牙， -21.49-31.59m微风化石灰岩，桩长34.41m。92#-D 桩基： 覆盖层厚 014m,-10.62-11.12m 微风化石灰岩， -11.12-13.52m 溶洞，-

2、13.52-15.22m 微风化石灰岩，-15.22-20.92m 溶洞， 充填流塑状亚粘土， -20.92-25.82 微风化石灰岩， -25.82-31.34m 溶洞， -31.34-38.62m微风化石灰岩，桩长36.26m。93#-D 桩基：覆盖层厚 014m， -10.65-14.65m 溶洞， 3m 无填充物， -14.65-22.67m微风化石灰岩，桩长20.21m。95#-A 桩基： 覆盖层厚 013m， -9.48-10.88m 微风化石灰岩， -10.88-18.68m溶洞，内充填中、细砂亚粘土，呈松散状,软塑状，-18.68-28.48m 微风化石灰岩，桩长 26.62m

3、。95#-C 桩基： 覆盖层厚 015.4m， -12.20-14.50m 微风化石灰岩， -14.50-22.20m溶洞，内充填软塑状亚粘土，-22.20-30.50m微风化石灰岩， 桩长 28.12m。97#-A 桩基： 覆盖层厚 014m， -10.80-11.50m 微风化石灰岩， -11.50-13.90m 溶洞，-13.90-15.00m 微风化石灰岩，-15.00-20.70m 溶洞， 内填充亚粘土， -20.70-28.40m 微风化石灰岩， -28.40-30.50m 溶洞，无填充 物， -30.50-33.10m 微风化石岩， -33.10-33.50m 溶洞， 无填充物，

4、 -33.50-40.70m微风化石灰岩，桩长37.60m。97#-C 桩基： 覆盖层厚 015m， -11.20-17.20m 微风化石灰岩， -17.20-26.10m溶洞，内填充软塑状亚粘土，-26.10-33.50m微风化石灰岩， 桩长 32.60m。二、施工方案针对上述七根钻孔灌注桩，根据D标段桩基参数一览表（第1批）的要求, 采用全护筒法进行施工。我部根据设计院提供的地质资料，对上述七根桩基分别 采取以下施工方案：74#-D桩基：D=200cm，采用双护筒方案进行施工，外护筒长22m，d=230cm， 内护筒长 33m， d=220m；92#-D桩基：D=140cm，采用双护筒方案

5、施工，外护筒长18m，d=180cm，内 护筒长 35.5m， d=160cm；93#-D桩基：D=140cm，采用单护筒方案施工，护筒长18m，d=160cm；95#-A桩基：D=140cm，采用双护筒方案，外护筒长13.5m，d=180cm，内护 筒长 22.5m， d=160cm；95#-C桩基：D=140cm，采用双护筒方案，外护筒长15.5m，d=180cm，内护 筒长 26m， d=160cm；97#-A桩基：D=140cm，采用双护筒方案，外护筒长14.5m，d=180cm，内护 筒长 33m， d=160cm；97#-C桩基：D=140cm，采用双护筒方案，外护筒长15m，d=

6、180cm，内护筒 长 30m， d=160cm；1、钢护筒设计及加工根据地质钻勘资料，存在溶洞桩基覆盖层厚度1020m不等，地下水位为 地面以下2m,覆盖层主要为砂层。钢护筒采用12mm钢板卷制。（1）钢护筒设计1）、工况分析： 、外钢护筒：A、钢护筒插打时，钢护筒的承载力验算；B、出现溶洞， 漏浆时，钢护筒在内外水头差和侧土压力作用下的局部稳定验算。若岩面不平， 护筒与岩面存在间隙，在水压力作用下，产生流砂，形成不均衡水压力和土压力 时，钢护筒的局部稳定验算。 、内护筒：A、内嵌护筒须贯穿整个溶洞，下沉时，钢护筒承载力验算。 B、由于钢护筒下孔口的岩面不平整，漏浆时，钢护筒在内外水头差和侧

7、土压力 作用下的局部稳定验算。2）钢护筒承载力验算、护筒下沉时，承载力验算荷载：钢护筒下沉时，荷载为：护筒自重和 150KW 沉桩锤振动力 90t。A、外套护筒外套护筒自重(内径屮230cm)：护筒外径232.4cm,单位钢护筒重：684kg/m3桩锤振动力作用下，护筒产生应力计算：O =(6.84X20+900)kN/0.0871=1.19X 104KN/ m3=11.9MpaW o = 196MpaB、内嵌护筒(内径屮220cm)：单位钢护筒重：654.3 kg/m3桩锤振动力作用下,护筒产生应力计算:o =(6.54X40+900kN)/0.0834=1.39X 104KN/ m3=13

8、.9MpaW o = 196Mpa、局部承载力验算由于岩面不平及漏浆，钢护筒内外将产生水头差和不均衡土压力，钢护筒 受水压力和土压力作用下，发生局部变形。根据地质资料，引桥覆盖层厚度最大达20m左右，取最不利状况，20m覆盖 层厚度计算，地表水取地面以下 2m 计算。护筒最底端所承受的土压力及地下水的侧压力按下式计算：P=Y htg2 (45 -屮 /2) +(Y -Y )(H-h) htg2 (45 -屮 /2) + (H-h) 丫wwP土和地下水对钢护筒的最大总压力，KN/ m2Y 土的重度，KN/ m3；砂土丫 =20 KN/ m3Y 水的重度，KN/ m3； y =10KN/ m3ww

9、H钢护筒护壁深度，m。H=20mh地面至地下水位深度，m； h=2m屮 土的内摩擦角，粗砂取屮=32p=20X2Xtg2(45 -32 /2)+(20-10)(20-2)tg2(45 -32 /2)+(20-2)X 10=247.6KN/ m2用MIDAS计算软件进行计算分析(D=230cm钢护筒)，结果如下：A、当钢护筒与岩面结合紧密，不漏浆状况(即环形均布压力247.6KN/m2作用 下)：DISPLACEMENT井折结累:1.43146e-0031.30133e-0031.17120e-0031.04106e-003 9.10930e-004 7.S0797e-004 6S0664e-0

10、04 5.20531e-004 3.90399e-004 2.60266e-004 1.30133e-004 0.00000e+000系数=6.9S59E4-002ST: ylM.u.X : 52MIN : 1文件；灯1 单电I： m 日期：1匸|圧印2匸|口4 农垂-点向： :-i：i.4S3ZZ: 0.259应力图：MIDAS/Civil匸 E 田:沖.PLN ETiPLT ETE.ESIG-EFF 上端E .956976+004 - 5.41E.42e+004 - 4.87388e+004 -H- 4.33234e+004 -H- 3.73081：16+1：104 - 3.24925e+

11、004 H- 2.707716+004 - 2.16617e+004 H- 1.62463e+004 -B- 1.083085+0045.415426+003 2.985116-004 系数=e.98E.9E+002ST: ylM .-.：=： : 26MIN : 25文件：灯1七I：沟布圧力） 单也；kN/m A2 日期；1口后冋匚14 表:矜柿：=:-0.483Z7：-0.8：7E: 口253B、当钢护筒受不均衡压力作用时（即钢筒底端局部不受水压和土压力）变形图：DISPLACEMENT8.116975-001 - 7.37907e-0LH H- 6.64116e-001 -H- 5.90

12、3256-001 -H- E.16E.3E.e-0ril -H- 4.427446-001 -H- 3.68953e-0ril - 2.95163e-001 - 2.21372e-0LH H- 1.47581e-0LH7.379076-002Li.OLiOOLie+LiOO1.2320E+00LIST: ylrAX : 78MIN : 1丈单日Gl-1m10/25/2004X: 0.143Yi-O.ySE；Z: 0.2E9应力图：c、当钢护筒受不均衡土压力作用时，（即护筒底端局部只受水压力而无土压力 工况）MrO.483Yi-Li.y：:?Z: 0.2E9应力图：DISPLACEMENT2.2

13、3996e-0012.03633e-001l.S3269e-0011.62065-0011.42E43e-001 1.22180e-001 1.01816e-001 8.14530e-002 6.108985-002 4.07265e-002 2.03633e-002 0.00000e+000系魏=4.4644E+000ST: ylMAX : 182MIN : 1丈件：Gl-2単程:m日期：10/25/2004MIDAS/CivilPOST-PROCESSORPLN 5TS/PLT STRSSIG-EFF 上端631241S+00E-5.74567e+005-5.17892e+005-4.61

14、2iee+005 4.04544e+005 3.47S69e+005 2.9U9Ee+00E-2.34521e+005-1.77846e+005-1.2U72e+005 6.44975e+004 7.S2313e+003系数=ST: yl4.4644E+000MAX ii 156MIN :109丈件：Gl-2kN/m T日剽10/25/2004表乖右向Xi-U.483ZY 7：-0.8：7Z: 0.259从以上三种工况计算结果分析，当出现B工况时，最不利，安全系数为1.232,采用（5 =12mm的钢护筒能满足施工要求。考虑到地质情况复杂，各种不可预见因 素，内外钢护筒均采用12mm钢板卷制。

15、（2）、钢护筒加工钢护筒加工在钢构件加工厂加工，采用厚度为12mm的钢板卷制成护筒,护筒接缝焊接采用满焊。护筒接缝、刃脚、护筒顶均用d =12mm，宽20cm的钢板 进行包裹加劲焊接，确保在下沉过程中，钢护筒的局部刚度。钢护筒的长度根据 设计院下发的地质钻勘图纸的溶洞的深度，覆盖层厚度进行加工。上述七根桩钢 护筒数量如下：桩位外护筒内护筒直径（cm）长度（m）重量（kg）直径（cm）长度（m）重量（kg）74#-D2302215026220332155692#-D18018964816035.51693493#-D16018858695#-A18013.5723616023.51121097#

16、-A18014.57772160331574197#-C1801580401603014310合计：136239kg2、施工工艺（1）单护筒施工工艺先冲孔接近溶洞位置，下沉钢护筒穿过溶洞，冲孔成桩浇注砼。工艺流程：场地平整测量放样，埋护筒一钻机就位，冲孔钻进接近溶洞，下沉钢护筒直至溶洞底冲孔钻进，完成钻孔灌注桩施工。施工现场图：（2）双护筒施工工艺先冲孔钻进至岩面，插入外护筒，冲孔钻进、冲破溶洞，下沉内钢护筒后 冲孔钻进至设计终孔标高，完成钻孔桩施工。施工流程如下：双护筒钻孔施工工艺流程：场地平整测量放样、埋护筒钻机就位，冲孔钻进至岩面插入外钢护筒冲孔钻进至接近溶洞，小冲锤低冲程打穿溶洞沉桩机

17、下沉内钢护筒贯穿整个溶洞钻机冲孔直至终孔标高浇筑砼，回收外护筒。A、外钢护筒插打施工测量工程师将桩位中心及轴线放样后，先用埋入2m长,d=240cm或者190cm 的护筒，钻机就位，用直径为230cm或者180cm的冲锤冲孔钻进；当钻进至岩面 时，提起钻头，用25t吊车起吊外钢护筒，插入外钢护筒，并用150kw沉桩锤振 动下沉直至岩面。在振动过程中，严格控制钢护筒的垂直度容许误差在1%L内。B、钻机就位、冲孔外钢护筒下沉到位后，开始冲孔，根据内嵌护筒的直径，选用相应的冲锤 （d=220cm或者160cm）进行冲孔。当孔钻进接近溶洞时，换小冲锤，低冲程钻 进，以防卡锤。溶洞冲破后，若漏浆太快，需

18、及时补充注入泥浆，确保水头压力， 避免水压力和土压力不平衡，护筒局部挤压变形。溶洞冲破后，换回正常冲锤，低冲程冲孔，将溶洞孔口直径扩大至内钢护 筒直径。C、内护筒下沉施工冲锤冲破溶洞后，将钻锤提起，用 25t 汽车吊将内钢护筒插入桩孔内，用 150kw沉桩锤将钢护筒振动下沉，穿过溶洞，直至洞底岩面。下沉过程中严格控 制钢护筒的垂直度在1%L内。D、继续钻孔施工内护筒下沉到位后，放入冲锤，进行冲孔，直至桩基终孔标高。由于溶洞 底岩面不平，出现漏浆的现象，则采用投入优质黄泥加片石，冲锤反复冲挤，将 黄泥片石挤入缝隙进行封堵。当采用黄泥和片石封堵不住时，则采用浇筑混凝土 进行封堵。E、砼浇注及外护筒回收 钻机冲孔达到终孔标高后，进行清孔、下钢筋笼、浇筑砼。待砼达到一定强度后，用150KW沉桩锤将外护筒拔出，回收利用。若沉桩锤无法拔除，则在外 护筒上焊反力架，用千斤顶将护筒顶出，再辅于沉桩锤拔出。