全回旋套管钻机工法介绍

全回旋套管钻机工法

（厦门公司施工技术部徐建宁摘编）

一、工艺发展简述

近年来，随着国内经济快速发展，大中型都市的城市建设再开发项目、旧城区改造、地铁隧道、地下围护结构、桥梁改扩建工程等项目的不断增加，经常会遇到地下岩石和残留的旧砼结构、旧桩基础等障碍物需要清除，这些地下障碍物已经成为地下工程施工的棘手问题。随着在设计和施工过程中频繁出现了原有地下桩基影响盾构的推进、原有桩基不能满足上部荷载、施工场地狭小地下连续墙成槽影响濒临高层建筑物等问题。往往造成改线改址或重新设计部分施工半途而废，直接影响了工程的施工进度与质量，因此清除地下障碍物的工作十分重要。

针对目前城市发展的形势和需求，发达国家开发研究了全回旋套管钻,诸如我国2004年从日本引进了360°全回转套管钻机。该设备可以在不破坏周边土体的情况下：将地下废旧钢砼结构清除、桩基础无遗留拔除或置换，也可进行钻孔灌注咬合桩硬咬合的围护施工。此工法的出现——实现了土木技术人员在有砾岩地层、各类桩基础、钢

筋混凝土结构等障碍物完全没有清除的情况下就地实施灌注桩、置换桩、地下连续墙和顶管、盾构隧道无障碍穿越各类桩基础的可能。全回转设备广泛的应用于上海及周边地区轨道交通、大型越江隧道施工处理地下深层障碍物和各类咬合桩基础。工程实践表明，采用全回转设备清障拔桩具有速度快、安全、高效、环保等优点，因其自带柴油动力装置，使用也较为方便。

二、全回旋套管钻地下清障拔桩工法

全回转钻机无遗留清桩施工技术是: 全回转设备是能够驱动钢套管进行360°回转,并将钢套管压入和拔除的施工机械。该设备在作业时产生下压力和扭矩,驱动钢套管转动,利用管口的高强刀头对土体、岩层及钢筋混凝土等障碍物进行切削，利用套管的护壁作用，然后用液压冲抓斗将钢套管内物体抓出，在套管内进行清障拔桩作业。清障完成后，进行钢套筒内回填水泥土施工。回填土可采用塑性较好的盾构施工的出土，并掺人7％-10％水泥。在回填过程中，注意保持钢套筒低于回填水泥土顶标高≥2m；当钢套管全部拔除后，水泥土也同时填到地面。由于回填土较为松散，为避免后期沉降给周围环境带来不利的影响，在回填完成后立即对回填土进行填充注浆，以确保回填土的强度。

整套设备包括全回转驱动装置、钢套管、液压冲抓斗，为了实现对切割后的大体积混凝土进行破碎，有些情况下还配有专用钻头，另外，还配备了履带式起重机，进行液压冲抓斗的使用同时为套筒扭矩提供平衡反力。全回转动力设备主要是为套管360°回转以及刀头切割障碍物提供动力，包括上下抱箍夹紧系统和一套竖向顶升系统。上抱箍夹紧系统为主要紧锁系统，在液压驱动下将套管卡紧，便于给套管提供驱动扭矩和向下的压入力。标准套管的管径为1000~3000mm，如果当套管的管径较少时，可以在抱箍系统的内侧加钢垫块。下抱箍夹紧系统为辅助紧锁系统，在套管顶拔过程中上、下夹紧装置交替对

套管紧锁，以防止套管出现下落的情况。竖向顶升系统主要用于对套管进行顶拔。驱动系统所能提供的最大压入力为机身的自重，当压入力不够的情况下可以额外增加配重块。在套管回转过程中，为防止机身的自重，当压入力不够的情况下可以额外增加配重块。在套管回转过程中，为防止机身跟着套管一起回转配备专用的反扭矩锁将机身卡紧。在设备的工作能力范围内驱动装置可以任意调节套管的回转扭矩、回转速度、压入力以及夹紧力。回转速度设高、中、低三档速度，可以根据套管直径、地质条件以及扭矩的变化情况等选择最适宜的回转速度。水平调整油缸采用专用的液压回路，所以在套管回转时也可以调整其垂直度。

三、全回转工法拔桩清障施工的优点

1、安全可靠，对土体扰动小全回转清障拔桩施工工法在钢套管内进行清障拔桩及回填施工，对地下原状土不破坏或破坏小，对地下土体不产生扰动或产生很小的扰动。由于钢套管对孔壁的支撑，在钢套管周边的土体应力尚未释放时，就已经将障碍物清除并及时回填，对周边的构筑物无影响。

全回旋套管钻清障工程实例

2、施工速度快、质量高，且适用范围广泛该工法可根据工程需要进行各类拔桩清障施工，如各种形式、各种规格、环境复杂、各种难度的旧钻孔灌注桩、预制桩、预应力管桩、地下残留旧钢筋混凝土、块石等障碍物。

3、风险小、保障后续工程施工全回转清障拔桩施工工法对障碍物进行切割清障或将旧桩完整拔除，一般情况下能顺利达到施工目的。即使遇到特殊情况，采用履带式起重机悬挂小型液压冲抓斗进入钢套管内将剩余的断桩或障碍物抓出，100%确保清障彻底。

4、节能环保、优质高效本工法在拔桩的过程中，不会产生任何泥浆，且施工设备低噪音，施工速度快，且能保证施工质量。

5、快速经济、降低工程造价本工法清障拔桩是钢套管360度旋转切割切削，相比其它施工方法，受环境因素限制小，无需增加其它辅助设施，清障拔桩的施工效率高、风险低，具有良好的经济效益。

四、钻孔咬合桩工法特点

1、基本原理

钻孔灌注咬合桩（硬咬合）是采用360度全回转套管机成孔的工法，在桩与桩之间形成相互咬合排列的一种基坑支护结构（如图所示）。咬合桩作为一种新型深基坑围护结构形式，与传统地下连续墙、钻孔桩、排桩等工艺相比，在城市施工中具有对周边环境影响小、切削砾岩能力强、无泥浆污染、防渗效果好、造价低等诸多优点。

2、施工工艺流程

桩的排列方式一般为一条素砼桩（A桩）和一条钢筋砼桩（B桩）间隔布置，为便于切割，施工时先施工A桩后施工B桩，要求必须在A桩砼初凝之前完成B桩的施工。B桩施工时采用全回转套管机切割掉相邻A桩相交部分的砼，最终实现咬合。

排桩的施工工艺流程：总的原则是先施工A桩，后施工B桩，其施工工艺流程是：A1—A2—B1—A3—B2—A4—B3……An—Bn-1。

3、施工导墙

为有效的保证钻孔咬合桩准确定位、提高孔口的定位精度，应在咬合桩桩顶以上设置砼或钢筋砼导墙，导墙上定位孔的直径宜比桩径大20mm，如图所示。导墙施工外侧边缘为直线、内侧为符合咬合桩外形的月牙形，尺寸应留出施工误差的余量，导墙结构需具有足够的强度和刚度、对钻孔咬合桩钻进必须起到导向作用。

全回旋套管钻连续墙工程实例

4、设备选型

根据硬咬合设计要求设备选型需具备切削C40钢筋混凝土的能力，结合公司多年的咬合桩施工经验，钻孔灌注咬合桩工程应选择全

回转—自行式全套管钻机（ME-150型），其各项指标均能够满足施工所需。

5、质量保证检验与标准

（1）工程质量应达到：一次验收合格率100 ％。

（2）施工中须检查成孔的垂直精度、深度与平面位置，混凝土的材料配合比、和易性、坍落度。

（3）在成桩过程中应对混凝土取样，制成标准试块。取样数量为同一配合比每班不得少于一组。

（4）成孔深度符合设计要求，孔底沉渣小于0.3m。

（5）充盈系数不小于1.0。

（6）对施工完毕的桩如认为有疑问时，可由设计单位会同甲方及质检部门任意指定若干根桩采用钻孔抽芯、荷载试验或其它有效方法进行鉴定。

（7）咬合桩质量检验评定标准表。