全套管钻机灌注桩施工法

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1、全套管钻机贝诺特（Benoto）4注桩施工法地基处理2010-04-18 08:25:27阅读111评论0字号：大中小订阅本文引用自jeeky wood全套管钻机贝诺特（Benoto）灌注桩施工法全套管施工法是由法国贝诺特公司在40多年前发明的一种施工方法，也称为贝 诺特工法。配合这个施工工艺的设备称为全套管设备或全套管钻机，它主要用于 在桥梁等大型建筑基础钻孔桩施工时使用，施工时在成孔过程中一面下沉钢质套 管，一面在钢管中抓挖粘土或砂石，直至钢管下沉至设计深度，成孔后灌注混凝 土，同时逐步将钢管拔出，以便重复使用。1）全套管钻机分类及总体结构全套管钻机按结构形式分为两大类：整机式和分体式。整

2、机式是以履带式或步履式底盘为行走系统，同时将动力系统、钻机作业系统等 集成于一体。其结构（如图所示），由主机、钻机、套管、锤式抓斗、钻架等组 成。主机主要由驱动全套管钻机短距离移动的底盘和动力系统，卷扬系统等组成； 钻机主要由压拔管、晃管、夹管机构组成，包括压拔管、晃管、夹管油自由式和 液压系统及相应的管路控制系统。套管是一种标准的钢制套管，互相连接采用连 接螺栓，要求有严格的互换性；锤式抓斗由单绳控制，靠自由落体冲击落入孔内 取土，提上地面卸土；钻架主要是为锤式抓斗取土服务，设置有卸土外摆机构和 配合锤式抓斗卸土的开启锤式抓斗机构。分体式全套管钻机是以压拔管机构做为一个独立系统，施工时必须配

3、备其它形式 的机架（如履带式起重机），始能进行钻孔作业。其结构（如图所示）分体式体 套管钻机是由起重机、锤式抓斗、锤式抓斗导向口、套管、钻机等组成。起重机 为通用起重机，锤式抓斗、导向口、套管均与整机式全套管钻机的相应机构相同； 钻机是整套机组中的工作机，它由导向及纠偏机构、晃管装置、压拔管液压缸、 摆动臂和底架等组成。2）全套管钻机工作原理全套管钻机一般均装有液压驱动的抱管、晃管、压拔管机构。成孔过程是将套管 边晃边压，进入土壤之中，并使用锤式抓斗在套管中取土。抓斗得用自重插入土 中，用钢绳收拢抓瓣。这一特殊的单索抓斗可在提升过程中完成向外摆动、开瓣 卸土、复位、并开瓣下落等过程。成孔后，在

4、灌注水下混凝土的同时逐节拔出并 拆除套管，最后将套管全部取尽（如图所示）。贝诺特（Benoto）灌注桩施工法为全套管施工法该法利用摇动装置的摇动（或回转装置的回转）使钢套管与土层间的摩阻力大大 减小，边摇动（或边回转）边压入，同时利用冲抓斗挖掘取土，直全套管下到桩端 持力层为止。挖掘完毕后立即进行挖掘深度的测定，并确认桩端持力层，然后清 除虚土。成孔后将钢筋笼放入，接着将导管竖立在钻孔中心，最后灌注混凝土成 桩。贝诺特法实质上是冲抓斗跟管钻进法。贝诺特灌注桩优缺点（1）优点： 环保效果好，噪声低，振动小；不使用泥浆，无泥浆污染及排放，施工现场文 明； 成孔和成桩质量高，取土时因套管插入整个孔内

5、，孔壁不会坍落；易于控制桩 断面尺寸与形状；含水比例小，较容易处理孔底虚土，清底效果好；充盈系数小， 节约混凝土； 配合各种类型抓斗，几乎在各种土层、岩层均可施工； 可在各种杂填土 （含有砖渣、石渣及混凝土块等）中施工，适合于旧城改造的基 础工程； 在挖掘时可确切地搞清摩擦持力层和桩端持力层的土性和岩，性，可以选择合适 的桩长； 可挖掘小于套管内径1/3的石块；因用套管，可靠近既有建筑物施工；可 施工斜桩。（2）缺点： 因是大型机械施工，需有较大场地；工地边界到边桩中心的距离也要求较大； 桩径受限制，因一般施工单位缺乏经济实力购置多种直径的钢套管； 在软土及含地下水的砂层中挖掘，因下套管时的摇

6、动使周围地基松软； 地下水位下有厚细砂层（厚度5m以上）时，拉拔套管困难； 用冲抓斗挖掘时将使桩端持力层松软；当套管外地下水位较高时，孔底容易 发生隆起、涌砂现象，使桩端持力层松软。贝诺特灌注桩适用范围配合各种类型抓斗，几乎在各种土层、岩层中均可施工，回转式全套管钻机在弱 风化岩中也可施工。但在孤石、岩层中成孔时，成孔效率将显著降低。当地下水 位下有厚细砂层（厚度5m以上）时，由于摇动或回转使砂层产生排水固结作用， 造成压进或拉拔套管困难，故应避免在有厚细砂层的地层中使用，如要施工，则 需采取措施。全套管灌注桩承载性状及施工工艺的研究发布时间2010-08-21来源：鸣网 作者：摘要：本文通过

7、理论探讨、现场试验和数值分析相结合的方法，全面深入地 探讨全套管灌注桩的承载机理，并对全套管灌注桩的施工工艺进行了研究。关键词：全套管灌注桩，作用机理，有限元法，施工工艺刖言我国幅员辽阔，工程地质和水文地质条件复杂多变，东部与中西部地区经济 发展不平衡，各类工程要求又不相同。大量施工实践表明，我国常用的各种桩型 从总体上看，具有以下特点：大直径桩与普通直径桩并存；预制桩与灌注桩并存； 非挤土桩、部分挤土桩与挤土桩并存；在非挤土灌注桩中钻孔、冲抓成孔与人工 挖孔法并存；在挤土桩中锤击法、振动法与静压法并存；在部分挤土灌注桩的压 浆工艺工法中前注浆桩和后注浆桩并存；先进的、现代化的工艺设备与传统的

8、、 较陈旧的工艺设备并存等等。由此可见，各种桩型在我国都有合适的地层土质、 环境与需求，也有发展、完善和创新的条件1,2。全套管灌注桩又叫贝诺特灌注桩，是采用特殊的施工工法完成的一种新型灌 注桩。由于全套管灌注桩的施工工艺具有众多优点，所以近些年被广泛地应用到 桩基施工当中。因此，开展全套管灌注桩承载性能及其施工工艺的研究是桩基理 论自身发展的需要，更是工程界的迫切要求。1全套管灌注桩概述桩基础是应用比较广泛的一种基础类型，也是最古老的基础之一。国内已经 建成的最高建筑为88层，高420.5米的上海浦东金茂大厦，采用了长八十多米 的钢桩，2003年10月建成的新的世界第一高楼（608米的台北1

9、01大厦），也采 用桩基础。随着人们对桩的承载性能、设计方法、检测技术等不断探索研究，新 的桩型和设计施工方法不断呈现，施工技术和机械设备也不断得到了改进与发 展，互相促进，使桩基础技术蓬勃发展。由于桩基础的工作性能涉及到极其复杂 的桩土相互作用，而且其地位和作用十分重要，因此桩基成为工程界的重要课题， 不论在我国或在国际上桩基础均成为岩土工程领域令人关注的热点。2研究现状全套管冲抓成孔施工工艺是将全孔套管护壁和冲抓成孔2种工艺的优点，在 钻进施工中有机地结合在一起，其成孔过程不使用泥浆等循环液，借助机械自动 化程度较高的全液压搓管机和吊机，以及冲抓斗，冲击钻头等凿岩机具实现千式 钻掘成孔。其

10、工作原理是利用搓管机将带有套管钻头的套管，逐节小角度往复搓 动并压入地层的同时，利用冲击钻头和冲抓斗等凿岩器具，将套管内的岩土冲凿 抓取出地面，搓管和冲抓交替进行，直至套管下到桩端持力层为止，挖掘完毕后 测定孔深，并确认桩端持力层，然后清除孔底虚土，成孔后放入钢筋笼，放置灌 浆导管，边灌注混凝土边起拔套管，最后成桩。到目前为止，国内外许多学者对多种桩型的灌注桩的承载机理都开展了大量 的研究，并取得了一些研究成果3,4,为灌注桩在工程中的应用提供了理论基础。 但是，由于受到全套管灌注桩的施工机械昂贵，施工工艺要求高、以及国内人工 费用低廉等众多原因影响，全套管灌注桩这种先进的施工工艺并没有得到普

11、及， 人们对全套管灌注桩的优越性也没有得到充分的认识，因而对全套管灌注桩承载 机理的研究仍然停留在沿用一般性灌注桩已有的承载机理的基础上，并没有哪一 个学者专门对这种特殊成桩工艺下完成的灌注桩的承载性能方面进行过深入的 探讨。众所周知，不同的成桩工艺，势必会导致所成桩在承载机理上与其它桩型 灌注桩有较大差异，这些差异能够给工程在安全和经济上带来一些问题或隐患， 因此对全套管灌注桩的承载机理进行研究是非常有必要的。此外，由于全套管灌注桩是一种全新的施工工艺下完成的灌注桩，施工工艺 的好坏直接影响到成桩的质量及其承载性能，因此同样有必要对全套管灌注桩的 施工工艺进行进一步的探讨。3全套管灌注桩施工

12、工艺的研究某工程设计采用桩基础，但是由于工期较短，施工难度大，施工方提出采用 全套管施工工艺进行灌注桩施工的方案。由于该桩型具有施工速度快，施工安全， 施工质量易保证以及环保效果好等特点，在工程中得到很好的应用。3.1导墙的施工对于全套管咬合桩的施工，在进行钻孔成桩之前有一个非常关键的步骤就是 导墙的施工，导墙可以正确控制钻孔咬合桩的平面位置，支持机具重量，防止孔 口坍塌，确保咬合桩护筒的竖直，并确保全套管钻机平整作业，因此顺利地完成 导墙的施工是确保后续工作顺利进行的关键。导墙一般均采用混凝土或钢筋混凝 土材料，其施工步骤如下：1）平整场地：清除地表杂物，填平碾压，地下管线迁移的沟槽。如遇到

13、杂填 土层，应采用置换素土的方法，导墙制作完成后，孔内土层应夯实，有利于钢套 管正确就位；2）测放桩位：根据设计图纸提供的坐标按外放100mm计算排桩中心坐标（为 抵消咬合桩在基坑开挖时在外侧土压力作用下向内位移而造成的基坑结构净空 减少变化），采用全站仪根据地面导线控制点进行实地放样，并做好护桩，作为 导墙施工的控制中线；3）导墙沟槽开挖：在桩位放样符合要求后即进行沟槽开挖，采用人工开挖施 工。开挖结束后，立即将中心线引入沟槽下，以控制底模及模板施工，确保导墙 中心线的正确无误；4）钢筋绑扎：沟槽开挖结束后绑扎导墙钢筋，导墙钢筋按设计要求布置，经 检合格后方可进行下一道工序施工；5）模板施工

14、：模板采用自制整体木模，导墙预留定位孔模板直径为套管直径 扩大30-50mm.模板加固采用钢管支撑，支撑间距不大于1mm，确保加固牢固， 严防跑模，并保证轴线和净空的准确，混凝土浇筑前先检查模板的垂直度和中线 以及净距是否符合要求；6）混凝土浇筑施工:混凝土采用商用混凝土，混凝土浇筑时两边对称交替进 行，严防走模。7）当导墙有足够的强度后，拆除模板，重新定位放样排桩中心位置，将点位 反到导墙顶面上，作为钻机定位控制点。地表土层较好时，导墙厚度一般取 350mm，地表层土为软土，需回填后分层碾压，导墙一般应该450mm。3.2钻机就位待导墙有足够的强度后，移动套管钻机，使套管钻机抱管器中心对应定

15、位在 导墙孔位中心。定位后，在导墙孔与钢套管之间用木塞固定，防止钢套管端头在 施压时位移。液压工作站放置在导墙外平整地基上。3.3埋设第一、第二节套管的垂直度，是决定桩孔垂直度的关键在套管压入过程中，用经纬仪或测锤不断校核垂直度。当套管垂直度相差不 大时，固定下夹具，利用上夹具来调整垂直度；当套管垂直度相差较大时，一般 应拔出来从新埋设，有时也可将钻机向前后左右移动一下使之对中。3.4取土成孔先压入第一节套管（每节套管长度约78m），压入深度约2.5-3.0m，然后用抓 斗从套管内取土，一边抓土，一边下压套管，要始终保持套管底口超前于取土面 且深度不小于2.5m；第一节套管全部压入土中后（地面

16、以下要留着1.2-1.5m，以 便于接管）检测成孔垂直度，如不合格则进行纠偏调整，如合格则安装第二节套 管下压取土直到设计孔底标高。3.5吊放钢筋笼如为钢筋混凝土桩，成孔至设计标高后，检查孔的深度、垂直度、清除孔底 虚土，检查合格后吊放钢筋笼；3.6灌注混凝土孔内有水时，采用水下混凝土法灌注施工。孔内无水时，采用干孔灌注施工， 此时需要振捣。开始灌注混凝土时，应先灌入23m3混凝土将套管搓动后提升 20-30cm，以确定机械上拔力是否满足要求。不能满足时，则应采用吊车辅助起 吊。灌注过程中应确保混凝土高于套管端口不小于2m，防止上拔过快造成断桩 事故。3.7拔管成桩一边灌注混凝土一边拔管，应注

17、意始终保持套管低于混凝土面2.5m以上。结束语对于全套管灌注桩的施工，正确的掌握每一个步骤的施工顺序是至关重要 的。施工顺序和施工时间控制关系到施工成败的关键性问题；对于采用全套管灌 注桩施工方案的工程，施工前要详细研究地层条件，估计可能出现的孔内事故， 做好充分准备。出现的孔内事故时，按照制定的处理方法，对孔内事故进行处理。参考文献1. 捷程MZ系列全套管灌注桩和钻孔咬合桩成套技术研究与开发报告M. 北京，20052. 刘福华，沈保汉.MZ系列摇动式全套管钻机及其工程应用.桩基设计施工 与检测M.北京:中国建材工业出版社，20013. DelpakR,OmerJR，RobinsonRB.Lo

18、ad/SettlementPredictionforLarge-DiameterBoredPilesinMerciaMudst oneJ.Proc.InstnGiv.EngrsGeotech.Engng,2000,143:201-2244.RichwienW,WangZ.DisplacementofaPileunderAxialLoadJ.Geotechnique,1999,49(4) :537-541/v/v第02469 章-1/v/v第02469章全套管式鳞掘混凝土基椿中革民阈94年01月24日行政院良棠委RB水字第0940030270号虎函畿布1.通剧1.1本章概要如言殳言十圈指定使用全

19、套管基椿或埸鳍完成之混凝土椿能符合一切 有规定畤，可使用抓斗挖土壤式全套管基椿，其施工法由於 低噪音、低振重加可遒用於一般地及磔石屑之施工。1.1.1本章舄全套管基椿之施工规定。1.2工作簸圉1.2.1探用全套管而不需用膨土穗定液防止壁孔崩坍，空寸於璘境污染之彳觐擎可)成至最低，其他典埸鳍混凝土椿相同。1.2.2保套管之摩入1.2.3鳞孔1.2.4抽沉泥1.2.5吊放筋菁菅1.2.6浇置水中混凝土1.2.7拔除保管1.2.8椿虔理1.3资料送搴1.3.1品管理1.3.2全套管混凝土基椿施工言十重害1.3.3蔽商资料2.走品2.1材料2.1.1水混凝土拌和用水必2竟紫净亚符合第03050章混凝土

20、基本材料及施工方法之有规定。2.1.2混凝土基椿工程所使用之混凝土雁符合第03310章珞茴啻用混凝土之规定，其28天抗摩弓鼠度舄245kgf/cm2以上，混凝土之坍度硝在1020cmo2.1.3凝撅散蒯所用之混凝土，如2延其凝固畤,得探用凝蒯，蔽商雁提 出凝蒯使用言十重，包括凝SS、用量及志亥凝蒯原裂造蔽 明，亚斯卷忍可同意彳爰才能使用。2.1.4筋金冏筋雁使用竹筋筋，亚雁符合中阈阈家中票率CNS 560 A2006 之/v/v 第02469 章-2规定。2.1.5套管金冏套管雁使用轧金冏料裂造，雁符合工地施工的要求。3.施工3.1施工兑明3.1.1其工法以鳞挖檄，将套管摩入土中，一面以金垂式

21、抓斗挖掘或以螺 旋鳞，取土桶鳞掘，富挖掘地盘B备系沿全辰言殳置套管以保孔 壁。3.1.2垂式抓斗-以抓斗之展合方式必硝根S地来避撑，遇到地 下水畤，由於抓斗中土石将畲随地下水流失，因此必需加配取土 筒之装偷，遇到大卵石或岩盘，抓斗照法取出畤，必需使用重垂 将其擎碎彳爰再取出，故抓斗用途舄抓取螺旋鳞及桶式鳞所照 法取出之大卵石或石墟，使用抓斗雁盈量避免水中作棠，否剧将 改用取土桶鳞掘。3.1.3在非凝聚性之土壤情)兄，通常畲造成鳞孔周圉之土壤坍陷现象 致超挖，尤其在地下水位以下之部份更形重，故在鳞掘遏程中 雁防止鳞或抓斗超出套管施工，以免走生不良缺陷。3.1.4富鳞掘到地下水位畤，套管内雁灌水，

22、保持在地下水位以上，防 止管内畲走生砂勇或土勇之现象或因套管外的摩力遏大，而使套 管走生燮形，在浇置混凝土畤，套管雉以拔出。3.2施工步骤3.2.1定位(1) 蔽商雁按殳言十圈上所示，言丁定出椿位中心富泉，票定基椿正碓 位置，雁由施工埸地外放殳控制椿，施工前再由控制椿利用 交畲方式定出椿位。(2) 椿位附近放置枕木典舍甫言殳板。(3) 将摇管器或重力力式振重力器定位。3.2.2割屈(1) 在放置套管畤，检测其套管垂直度。(2) 探用摇管器或重力力式振重力器，将晦畤性罩套管厘入土屑中,亚随畤梭测其垂直度小於1/300(3) rn定位彳爰，先以抓斗挖取上屑之土壤彳爰，再用鳞檄本身特裂之多旋Bm，m

23、挖土壤直到言殳言十深度。(4) 在鳞挖遏程中，一面鳞挖土壤，一面利用摇管器将套管摩入土屑中，鳞的深度不要超遏套管外。(5) rn挖至殳言十深度彳爰，梭测中心富泉位置，亚以超音波梭测垂直度，水尺梭测高程，其精度要求一中心富泉2cm，垂直度 1/300椿位最大偏心7.5cm/v/v第02469 章-33.2.3筋菁菅之裂作(1) 依筋菁菅上下菁菅支敷及搭接位置以夬定主筋将探等距排列或束筋形式，以主筋及箍筋净距均能签隹持10cm以上舄原剧。(2) 内箍筋及外箍筋直径裂作畤硝考虑筋稷角典施工可差，且外箍筋尾端搭接虔硝金昔接且不得突起。(3) 梭核主筋距、支敷，予留典次筋筋菁菅之搭接辰度，注意吊装虔导旱

24、接牢固，菁菅内殳*甫弓鼠筋，以碓保吊装畤不畲燮形。(4) 筋菁菅除筋梭查外，硝特别注意言者如椿 PE套，灌聚管及完整性Kffl管等埋殳之装殳。3.2.4金冏筋菁菅之吊装(1) 吊放前硝先检查埋言殳物是否装妥。(2) 使用逾宜之吊挂卜檄具亚慎邀吊黑占。将筋管管置於椿孔中心徐徐吊放，着管外侧每隔3m垂直距装言殳8只隔器。(4) 上筋筋菁菅下端典下筋筋菁菅上端之搭接主筋辰度硝探固定辰度，或以有色膝带做言己号虎，以免会昔接彳爰增加筋菁繇恩辰，将畲使金冏筋菁菅下端插入孔底影警垂直度。(5) 主筋搭接每道雷导旱辰度3cm，每隔16cm导旱接一虔，主筋搭接完成随即会旱装外箍筋。言十算吊挂阚筋辰度，使用小号虎

25、筋亚导旱牢，其上端藉由枕木或型挂卜在保套管外。3.2.5特密管之吊放(1) 梭查特密管每侗接均能拆卸且水密性良好，管内壁清深，管底照鹭曲，亚梭测各支管辰度。(2) 配置特密管之辰度，除最彳爰(最上)3支彳系做舄整辰度之用而探1m或2m管之外，其绘各支管辰均舄3m特密管之配置ffi填入矣盅录表内，每次拆除彳爰之辰度也要填入混凝土浇 置矣日导录表内。(3) 特密管BK吊使底端雕椿孔底的20cm，不宜接f!孔底，以免不慎将孔底土壤磔石等入特密管底部，影警混凝土之、土 CTO壳置。3.2.6混凝土之浇置(1) 混凝土浇置前雁先清除椿底淤泥，利用特密管及空MKa之正循璘方式，将椿底之沉稹淤泥抽出，且於浇

26、置混凝土5分会童前不得停止。(2) 到埸之混凝土亚经塌度梭合格彳爰，方可拔除抽除淤泥之泵或空Ka管，始浇置混凝土。/v/v 第02469 章-4(3) 浇置混凝土畤雁使用特密管，亚避免混凝土走生粒料分离隹现象，管口最下端雁始保持在混凝土面以下至少D (基椿直彳坐)。(4) 每根基椿於浇置混凝土畤，雁藉特密管ffi行，但富中停 屯副寺不得超遏45分导重，以便抽取特密管典金冏套管。(5) 始浇置畤特密管硝雕孔底的20cm。浇置中随畤注意特密管 雁置於金冏筋菁菅中央亚略舄抽重加但不可虞U烈摇重加曾加泥水混入混凝土檄畲。在每聿浇置彳爰或拔取特密管前均雁仔梭测 深度填入矣盅录表，如说某聿次浇置辰度有巽畤

27、雁即查明原 因亚列入o(6) 每一支全套管基椿在施工遏程中，由鳞掘全浇置混凝土雁日 夜速;不脸斤施工至完成舄止。(7) 基椿浇置完成彳爰，椿之泥聚混凝土日彳爰雁予打除，其打除 辰度雁依言殳言十圈所示及M(造罩位)之指示瓣理。(8) ffl套管拔除彳爰之孔穴以矣出砂填平，亚盍以板，附加檬示以 免危隐3.2.7眦蔽商雁依Bffi行/，且提送之/幸艮告雁包括委 罩位之分析典研判，亚莹寸缺陷彳重及位置提出虔理建。3.2.8施工密每一基椿施工畤，硝有矣晾盅录，言己截每一遏程之始，完成畤 电日期、所用材料敷量，以及有事巩亚於志亥基椿完成畤即 送M(造罩位)箓言忍。4.言十量4.1言十量4.1.1全套管式鳞

28、掘混凝土基椿之言十量辰度雁自基磴底版底面至基椿椿 尖之辰度舄言十量檬率，依契W目表言十量。4.1.2本项作棠之附工作将不予言十量，其费用雁视舄已包含於整髓言十 之目内，其附工作包括：(1) 测量典定位。(2) 混凝土之浇置。(3) 凝散蒯之使用。(4) 筋着管之鹭枭典吊装。(5) 令网套管之厘入典拔除。(6) 椿孔之鳞掘。(7) 完整性之o(8) 鳞孔之回填典保。(9) 劣:混凝土打除。/v/v第02469 章-54.2瞧4.2.1全套管式鳞掘混凝土基椿硝按契w目表备合付。项付款罩包括供雁所用之人工、材料、檄具典附带言殳偷等费用。4.2.2经判定因施工不富而致康椿，亚M(造罩位)同意*甫椿，其一切费用由蔽商fiWo4.2.3必要畤，基椿所使用之混凝土经檄辱冒(监造罩位)之害面可彳免 得使用凝附加蒯，所需费用由蔽商自行fio