浅谈全套管振动灌注桩

(山东科技大学岩土工程专业)

浅谈全套管振动灌注桩

李 涛 刘学洋

(山东科技大学岩土工程专业)

简述了全套管灌注桩的发展历史，论述了全套管灌注桩所需钻机的种类、优缺点、适用范围。针对全套管灌注桩的施工，阐述了两种钻机施工条件下的施工顺序、施工要点。分析了全套管灌注桩在我国的现状，给出一些意见。

全套管灌注桩；摇动式钻机；回转式钻机

桩基础发展历史悠久，随着我国经济的发展，高层、超高层的建筑不断出现，桩基础的应用在近些年来应用越来越广泛。进入21世纪以来，桩基础在当前高层建筑中仍是许多公司的首选，由此促进了桩基础的发展［1］。

当前桩基础发展特点：（1）桩基直径越来越大，长度越来越长（2）各种新型桩基不断出现发展（3）桩基的施工工艺不断更新（4）桩基向组合桩发展。全套管振动灌注桩近年来在我国运用逐渐广泛，全套管振动灌注桩施工技术作为一种新型的桩基施工方法，施工时对环境影响小，易于操作方便，对周围土体影响较小。全套管振动灌注桩又被叫做贝诺特桩，通过套管与相应机械的组合完成桩基的施工，因此全套管振动灌注桩的发展是相关机械的发展，是对应施工技术的发展。

1 全套管振动灌注桩机械的发展历史

全套管振动灌注桩的施工需要相应施工机械的辅助，这些年来得到了很大的改进，全套管钻机也被称为贝诺特钻机。全套管钻机是随着工程运用而产生，上世纪五十年代法国公司将第一台贝诺特钻机运用于工程中，随后其他国家相继引进并不断的改进，产品机械不断更新换代，日本的三菱重工和德国的垒法公司等公司不断对其机种和施工工艺进行了较大改进，以满足不断变化的工程需要［2］。

早期贝诺特公司生产的全套管钻机存在着许多的缺点，由于是固定不能移动，存在机动性不足和不宜排土，随后许多公司对其不断优化。德国巴特公司首先对其钻机机动性进行改进，研制了履带式全套管钻机，随后其他公司也进行仿制。上世纪七十年代欧美公司针对钻机进行改进，先后开发了新型摇管装置，对钻机抓斗进行优化，全面的提高了全套管钻机的工作性能和施工效率。目前贝诺特钻机钻孔直径已达3m，最大扭矩已达8350kN.m，而回转式钻机扭矩达到4200kN.m，不断的满足工程的需要。

当前许多工程都已用到了全套管钻机，全套管钻机以自己独特的优势逐渐占据一定的市场份额，到目前为止，日本针对桩基施工进行调查，全套管法施工已超过三成，香港地区全套管法施工市场份额已达40%。我国引入全套管法施工较晚，但发展较为迅速，目前我国徐州重工在上世纪九十年代开始生产摇动式全套管钻机［3］。

2 全套管钻机分类

全套管钻机有摇动式和回转式两类钻机。

摇动式全套管钻机特点就在摇动装置，摇动装置主要由摇动臂、夹管装置等组成，当套管压入土体中，抓斗在自由状态切入土体，启动抓斗片，向上取出土体完成取土工作，抓斗片的外径一定要与套筒直径相匹配。摇动式全套管钻机主要由主机、抓斗、套管等组成，施工过程中要根据工程情况、桩长、桩直径选择合理的动力装置和套管装置，套管在入土过程中还需要承受扭矩，因此要根据扭矩大小选取套管。

回转式全套管钻机与摇动式全套管钻机区别主要在全套管装置，回转式全套管钻机套管装置主要由回转体、升降平台等组成，通过液压装置将整体连接。通过仪表盘来反馈施工各项情况，通过对仪表盘上反力、扭矩分析进而调整施工部署。

3 全套管振动灌注桩

全套管振动灌注桩施工法与普通灌注桩施工方法的不同主要在钻孔，全套管振动灌注桩施工法通过套管进行施工，因此也被称为全套管施工方法。首先将套管部分压入土体，利用装置的摇动或回转使得套管与接触土层接触阻力减小，逐渐将套管压入土层达到设计深度，于此同时对套管内土体利用抓斗清土。吊放钢筋笼，固定好位置，浇筑混凝土完成桩基施工。

3.1 全套管振动灌注桩优缺点

全套管振动灌注桩在施工中有自身独特的优势。通过套管完成施工，减小了打桩机施工噪音，对周围建筑物影响小，不用泥浆清孔，减少了对环境的污染。在施工过程中由于套筒的存在使得任何情况下孔壁不会坍塌，钻孔质量高，施工质量有保证。在清除土层时可以灵活运用抓斗，在各种地层都满足施工需要，清孔效率高。在施工中可以时时了解地层情况，可以清除套筒内较小石块，可以打斜桩。

全套管振动灌注桩有自身独特优点，但也有自身局限性。地下水的存在对于全套管振动灌注桩施工工法有较大影响，套管的摇动使得含有地下水的土层地基松软，尤其在砂土层甚至会发生管涌现象使得施工无法进行。该工法由于需要大型施工机械辅助，对场地要求较大，场地必须宽阔。施工企业受经济条件限制，不能购买多种直径套筒，使得施工桩径受限制［4］。

3.2 全套管振动灌注桩适用范围

全套管振动灌注桩施工法强大的功能性适应于各种地质条件，但在岩质地层施工施工效率较慢，效率大大降低。当土层地下水为较高时，需要注意套管的摇动和回转会使周围土体固结，套筒下进和上拔受阻施工难以进行，在沙质地层中更会对工程造成严重影响，因此施工中要注意这些因素。由于该工法振动小对周围建筑影响小，可以在城区施工，但受制于套筒直径限制，并可打斜桩。

4 全套管振动灌注桩施工

4.1 摇动式全套管钻机的全套管振动灌注桩施工

4.1.1 施工程序

将套管钻机定位，控制偏差度，打首节套管。抓斗抓取套筒内土体排除，同时摇动套管将其压入土中，打入第二节套筒，连接一二节套筒重复前边工作，直至达到预定深度，同时检验桩底持力层。清孔浇筑混凝土，最后拔出套筒完成施工。

4.1.2 施工要点

施工过程中要尽量避免超挖，一般土质中可先进行套筒压进，当压进困难时有时不得不采取某种措施进行超挖，必须做好防护措施。当在漂石层中施工，有时不得不进行超挖，但必须保证对周围土体的扰动较小。在含有地下水的沙土层中，套管施工会使得砂土层更加密实，使得施工变得困难，因此需要提前采取改进措施，比如利用千斤顶工作，套管施工要在规定时间完成，套筒不能长时间在土体中［5］。

4.2 回转式全套管钻机的全套管振动灌注桩施工

回转式全套管钻机施工与摇动式钻机施工顺序一致，不同的是先用起重机将首节套管放入装置内，回转套管将其打入土层，抓土、打第二节套筒，重复上述直至达到设计深度。套筒的压入、土体的挖掘、装置的回转可同时进行。套管下方可设置切削刀，可对较坚硬的土体、石块完成施工。

5 全套管振动灌注桩技术要求

5.1 钻孔方法

钻机依据施工需要定位，将首节套筒放置于桩位处，利用机械设备和套筒重力共同作用下将套筒压入土体中，施工过程中要随时监测套筒的垂直度，前几节套筒是否垂直关系到后续灌注桩的垂直度，因此施工过程中必须加以控制。套筒施工同时可以抓斗机械将套筒内土体抓取运至地面，利用运土车将其运出场地外。

5.2 挖掘及钢筋笼吊放

（1）地下水的存在使得挖掘时需要特别注意。特别当在沙土层中且地下水位高时，要避免套筒的摇动使得发生涌沙造成工程经济损失，相关技术人员应当相应预防措施。

（2）施工中钻机的回转和摇动不能停止。当不再摇动和回转时，套筒外部土体会随着时间固结，导致再次启动时施工困难，严重影响施工进度，加大施工的成本。施工过程中要根据设计方设计方案施加摇动压力。

（3）预制的钢筋笼长度过长时需要分节吊装，严格定位钢筋笼的位置，保证钢筋笼中心与桩孔中心一致，钢筋笼吊装到预定位置后需要将其固定，防止偏离。施工过程要做好记录，记录钢筋笼高度与套管高度。钢筋笼定位后建筑混凝土应当分层浇筑，浇筑完成后需要取出套筒。套筒的取出需要制定专项方案，套管在提升过程中有时会使得混凝土桩被一同向上提起，导致严重的质量事故，处理困难，要预防此类质量事故的发生。

5.3 混凝土浇筑工艺

清孔时必须清除孔内所有泥土防止浇筑时泥土混入混凝土内影响成桩质量。混凝土的浇筑速度不宜过快，振捣密实，导管插入混凝土深度不宜过浅，并慢慢向上提升导管。导管浇筑时不能拔出混凝土顶面，浇筑要连续分层进行，待浇筑完成后才能将套管拔出。

6 全套管振动灌注桩现状和发展方向

全套管振动灌注桩技术作为引入我国引入的一项桩基施工技术年代很短，在我国的技术并不成熟。国外全套管振动灌注桩技术发展时间长，技术较为成熟，且国外全套管振动灌注桩技术都是根据国外地质状况、技术条件下制定的，在引入我国需要适应我国的实际情况，不能一味的引进而不改变。当前我国采用全套管振动灌注桩技术地区在增多，但基数不大，大多仍旧采用老旧施工打桩技术，对全套管振动灌注桩技术并没有相应的技术规范，我国当前全套管振动灌注桩技术存在监管不严的现状，因此需要对这方面制定相关标准。全套管振动灌注桩技术成桩质量高于普通成桩质量，值得推广。

［1］简述桩基础发展趋势[J].黑龙江科技信息,2009,(14):238.

［2］施引蕃. 国外灌注桩施工机械的发展与现状[J]. 建筑机械,1999,(04):10-13.

［3］沈保汉. 第四讲 贝诺特灌注桩[J]. 施工技术,2000,(08):47-49.

［4］刘根芳. 液压全套管钻孔灌注桩（贝诺特桩）施工技术[J]. 建筑技术,1995,(03):136-140.

［5］罗俊国. 贝诺特工法在南京河西地区的应用研究[J]. 山西建筑,2008,(33):13-14.

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李涛 1992年10月 男 共青团员 汉族 河南省南阳市人 山东科技大学岩土工程专业在读