复杂地质条件下钢管桩施工工法

1.前言

在岩石、砂卵石、回填山皮石等复杂地质条件下施工钢管桩时，如采用常规钻进成孔工艺难度大、成本高、进度慢。目前较快施工方法可以选用风动潜孔锤冲击回转钻进成孔，但是对于浅层存在山皮石和砂卵石等松散地层区域单纯冲击回钻钻进容易发生塌孔埋钻事故，对此通常需要将钢管桩作为套管一同钻进成孔。但是受限于常规潜孔锤钻机塔架高度影响，一般一次性钻进深度不超过4-6米。如施工长钢管桩时，则需要先将钢管桩断开，然后孔口分段逐节连接。如此就存在一系列问题：钢管桩现场连接施工速度慢，焊口强度低，施工垂直度不好保证。

针对上述难题，沈阳四虎网站以通化市政管廊项目（新华大街标段）和通化管廊项目（通化大街标段）等工程为载体通过技术攻关及现场实践，系统研发了复杂地质条件下长钢管桩施工工法。

2. 工法特点

本工法通过引入高桩架和长钻杆使得长钢管桩可以一次性完成钻进安放，提高了施工效率、保证了钢管桩的桩身质量。

3. 适用范围

本工法适用于复杂地质条件下的钢管桩施工。

4. 工艺原理

本工法是在既有常规潜孔锤钻进施工工艺基础上通过引入高桩架钻机、工艺孔、挂桩钩、分体式导向盘等一系列技术彻底解决了复杂地质条件下长钢管桩一次性钻进安放过程中存在的问题。

通过高桩架钻机充分利用桩机高塔架，钻杆完全接长，可以将整根钢管桩固定到钻杆外侧，一次性完成长钢管桩钻进和安放。保证钢管桩完整性，提高了工作效率。

5.施工工艺流程

施工工艺流程图

5.1.施工工艺孔

工艺孔就是在地面上先利用桩机钻进成孔，成孔之后向孔内安放钢衬管。工艺孔首先采取偏心钻头扩孔，后用潜孔锤锤至设计标高。锤击过程中注意钢管的垂直度，保证钢管的垂直度误差在允许范围内。工艺孔施工完毕之后将钢管桩吊放至钢衬管内，钢管桩上端露出工艺孔顶部。

工艺孔

5.2穿管

将高桩架钻机移位至工艺孔旁边，将钻头和钻杆下落插到钢管桩内部，取管时保证钻杆垂直度。钻机取管采取挂钩式取管，钢管桩顶部进入挂桩帽，利用挂桩帽下部的挂桩钩挂住钢管桩顶部孔洞，固定钢管桩。提起回钻动力头，将钢管桩和钻杆钻头一同提出工艺孔。

穿管完成

5.3.钻进施工

高桩架钻机悬挂着钢管桩移位至设计孔位后，挂桩钩采取自动脱钩方式，使得挂桩帽与钢管桩分离。在桩位复核正确的基础上钻机才能就位，桩机定位要准确，必须保持平稳，不发生倾斜、位移，钻机安放定位时，要机座平整，保证钻机垂直度；为准确控制钻孔深度，应在机架上或机管上作出控制的标尺，以便在施工中进行观测、记录。

通过调整液压油泵以及副杆来校正钻杆垂直度。钻头选择滑块式扩孔钻头，钢管桩跟随钻杆一起回转下降。岩石碎屑顺着钻杆与钢管桩之间的空隙向上吹出，吹到挂桩帽顶之后反射落地。钻进过程中须随时监控钢管桩顶部排渣情况，灵活控制钻进速度。待钻杆和钻头钻进至设计深度，钢管桩安放到位之后。向上提起钻头钻杆和回转动力头，将钢管桩留在地面以下。提升挂桩帽和钻杆，完成钢管桩施工。