钻孔灌注桩的钢护筒埋置深度（计价与摊销）须要探讨的几个问题
关于钻孔灌注桩的钢护筒埋置深度方面须要探讨的几个问题
对于钻孔灌注桩埋置护筒的埋置深度存在着不少争议，由于受到地质条件、天气状况、地下水位的高低影响，其深度也不一致，对于钢护筒的摊销、计价方面存在很多的争议。
《公路桥涵施工技术规范》（简称“桥规”，JTJ041-2000）中的“护筒设置”要求（P39）：“5）护筒高度宜高出地面0.3m或水面1.0~2.0m。当钻孔内承压水时，应高于稳定后的承压水位2.0m以上。若承压水位不稳定或稳定后承压水位高出地下水位很多，应先做试桩，鉴定在此类地区采用钻孔灌注桩的可行性。当处于潮水影响地区时，应高于最高施工水位1.5~2.0m，并应采用稳定护筒内水头的措施。”（桥规P39）
《公路桥涵施工技术规范》（简称“桥规”，JTJ041-2000）中的“护筒设置”要求（P39）：“6）护筒埋置深度应根据设计要求或桩位的水文地质情况确定，一般情况埋置深度宜为2~4m，特殊情况应加深以保证钻孔和灌注混凝土的顺利进行。有冲刷影响的河床，应沉入局部冲刷线以下不小于1.0~1.5m。”（桥规P39）
《公路工程预算定额》（JTG/T B06-02-2007）上册（P339）规定：“4.钢护筒定额中，干处埋设护筒设计质量的周转摊销量计入定额中，使用定额时，不在另行计算。水中埋设按护筒全部设计质量计入定额中，可根据设计确定的回收量按规定计算回收金额。”
《公路工程预算定额》（JTG/T B06-02-2007）上册（P433）“4-4-8
护筒制作、埋设。拆除”的工作内容中规定：“护筒埋设：制、安、拆导向架，吊埋就位，冲抓或振动沉埋，拆除。”
对于《公路工程预算定额》（JTJ/T B06-02-2007）相配套用书——交通部公路工程定额站
主编《公路工程定额应用释义》（人民交通出版社，P254）“4-4-8
护筒制作、埋设、拆除”规定：“护筒的埋设工作是钻孔灌注桩施工的开始，根据桩位所处的施工条件的不同，采用的埋设方法也不同。在旱地或岸滩埋设护筒，一般采用挖埋法施工；在水深小于3m的浅水处埋设护筒，一般采用先围堰筑岛在采用挖埋法施工；在水深大于3m的深水处理埋设护筒，一般先搭设工作平台（此平台应与钻孔工作平台统筹考虑，一般不单独计算），再下沉护筒定位的导向架，然后采用高压泵射水、空气吸泥机吸泥、抓泥、加压、反拉、锤击、振动等方法使护筒沉入河床所要求的深度。”，“本定额编制中，干处埋设护筒按深1.8m计算，……。本定额中钢护筒的计价工程量按设计需要的钢护筒的重量进行计算，……，埋设的计价工程量按设计需要的护筒长度进行计算。”
鉴于以上相关的要求，结合施工实际情况，一般情况下（旱地）钢护筒长度在1.5m~2.0m即可满足施工要求，而在水中作业，或者属于沼泽池塘湖泊区域、及其软土流沙地质的情况时，就需要将护筒加长。
钢护筒的加长长度一般由设计单位根据地质情况对条件不同的桩基进行设计其长度要求以满足钻孔时的安全性能要求。但是，在设计文件中一般很少出现这个设计内容吗，多是施工单位及其监理工程师根据现场的实际情况制定相关方案，这就涉及到一个灌注桩加长后的钢护筒埋设长度摊销和计价问题。
存在这方面的争议，多出现在原设计桩基是干处桩基施工，而实际则是在水中或者是沼泽、池塘、湖泊以及地质稀软、流沙地层中时，在变更此项要求就存在一个计价摊销费用的争议。
因此，鉴于此种情况，根据权威规范及其释义的相关要求，笔者认为，原设计干处桩基的，后变更为水中桩基的施工情况下，当超过1.8m长度后的钢护筒就应当定义为加长钢护筒，且此水中施工的桩基钢护筒应全额摊销在定额中，如有特殊情况，可以回收的可以考虑回收金额，折减定额基价。
对此，有兴趣的读者可以引深讨论：钢护筒摊销与周转的合理性，钢护筒的实用性等等问题。
注：有异议的同行，进一步进行讨论。
张笑 2012年11月23日22:16:34于岳阳
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【doc】护筒的设计,加工制作及埋置方法
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灌注桩系是指在工程现场通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等手段在地基土中形成桩孔，并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩，依照成孔方法不同，灌注桩又可分为沉管灌注桩、钻孔灌注桩和挖孔灌注桩等几类。钻孔灌注桩是按成桩方法分类而定义的一种桩型。应用领域建筑工程；路桥工程；市政工程定&&&&义按成桩方法分类
灌注桩的施工，因其所选护壁形成的不同，有泥浆护壁方式法和全套管施工法两种。
泥浆护壁施工法
冲击钻孔，冲抓钻孔和回转钻削成孔等均可采用泥浆护壁施工法。该施工法的过程是：
平整场地→泥浆制备→埋设护筒→铺设工作平台→安装钻机并定位→钻进成孔→清孔并检查成孔质量→下放钢筋笼→灌注水下混凝土→拔出护筒→检查质量。
施工顺序：
(1)施工准备
施工准备包括：选择钻机、钻具、场地布置等。
钻机是钻孔灌注桩施工的主要设备，可根据地质情况和各种钻孔机的应用条件来选择。
(2)钻孔机的安装与定位
安装钻孔机的基础如果不稳定，施工中易产生钻孔机倾斜、桩倾斜和桩偏心等不良影响，因此要求安装地基稳固。对地层较软和有坡度的地基，可用推土机推平，再垫上钢板或枕木加固。
为防止桩位不准，施工中很重要的是定好中心位置和正确的安装钻孔机，对有钻塔的钻孔机，先利用钻机的动力与附近的地笼配合，将钻杆移动大致定位，再用千斤顶将机架顶起，准确定位，使起重、钻头或固定钻杆的卡孔与护筒中心在一垂线上，以保证钻机的垂直度。钻机位置的偏差不大于2cm。对准桩位后，用枕木垫平钻机横梁，并在塔顶对称于钻机轴线上拉上缆风绳。
(3)埋设护筒
钻孔成败的关键是防止坍塌。当钻孔较深时，在地下水位以下的孔壁土在静水压力下会向孔内坍塌、甚至发生流砂现象。钻孔内若能保持比地下水位高的水头，增加孔内静水压力，能为孔壁、防止坍孔。护筒除起到这个作用外，同时好有隔离地表水、保护孔口地面、固定桩孔位置和钻头导向作用等。
制作护筒的材料有、、钢筋混凝土三种。护筒要求坚固耐用，不漏水，其内径应比钻孔直径大（旋转钻约大20cm，潜水钻、冲击或冲抓锥约大40cm），每节长度约2~3m。一般常用钢护筒。
(4)泥浆制备
钻孔泥浆由水、粘土(膨润土)和添加剂组成。具有浮悬钻渣、冷却钻头、润滑钻具，增大静水压力，并在孔壁形成泥皮，隔断孔内外渗流，防止坍孔的作用。调制的钻孔泥浆及经过循环净化的泥浆，应根据钻孔方法和地层情况来确定泥浆稠度，泥浆稠度应视地层变化或操作要求机动掌握，泥浆太稀，排渣能力小、护壁效果差；泥浆太稠会削弱钻头冲击功能，降低钻进速度。
钻孔灌注桩(5)钻孔
钻孔是一道，在施工中必须严格按照操作要求进行，才能保证成孔质量，首先要注意开孔质量，为此必须对好中线及垂直度，并压好护筒。在施工中要注意不断添加泥浆和抽渣(冲击式用)，还要随时检查成孔是否有偏斜现象。采用冲击式或冲抓式钻机施工时，附近土层因受到震动而影响邻孔的稳固。所以钻好的孔应及时清孔，下放钢筋笼和灌注水下混凝土。钻孔的顺序也应该事先规划好，既要保证下一个桩孔的施工不影响上一个桩孔，又要使钻机的移动距离不要过远和相互干扰。
钻孔的深度、直径、位置和孔形直接关系到成桩质量与桩身。为此，除了钻孔过程中密切观测监督外，在钻孔达到设计要求深度后，应对、孔位、孔形、孔径等进行检查。在终孔检查完全符合设计要求时，应立即进行孔底清理，避免隔时过长以致泥浆沉淀，引起钻孔坍塌。对于摩擦桩当孔壁容易坍塌时，要求在灌注水下混凝土前沉渣厚度不大于30cm；当孔壁不易坍塌时，不大于20cm。对于柱桩，要求在射水或射风前，沉渣厚度不大于5cm。清孔方法是使用的钻机不同而灵活应用。通常可采用正循环旋转钻机、反循环旋转机真空吸泥机以及抽渣筒等清孔。其中用吸泥机清孔，所需设备不多，操作方便，清孔也较彻底，但在不稳定土层中应慎重使用。其原理就是用压缩机产生的高压空气吹入吸泥机管道内将泥渣吹出。
(7)灌注水下混凝土
清完孔之后，就可将预制的钢筋笼垂直吊放到孔内，定位后要加以固定，然后用导管灌注混凝土，灌注时混凝土不要中断，否则易出现断桩现象。
全套管施工法
全套管施工法的施工顺序。其一般的施工过程是：平场地、铺设工作平台、安装钻机、压套管、钻进成孔、安放钢筋笼、放导管、浇注混凝土、拉拔套管、检查成桩质量。
全套管施工法的主要施工步骤除不需泥浆及清孔外，其它的与泥浆护壁法都类同。压入套管的垂直度，取决于挖掘开始阶段的5~6m深时的垂直度。因此应该随时用水准仪及铅垂校核其垂直度。1、与沉入桩中的锤击法相比，施工噪声和震动要小的多；
2、能建造比预制桩的直径大的多的桩；[1]
3、在各种地基上均可使用；
4、施工质量的好坏对桩的承载力影响很大；
5、因混凝土是在泥水中灌注的，因此混凝土质量较难控制.[1]
6、费工费时，成孔速度慢，泥渣污染环境；（1）塌孔
预防措施：根据不同地层，控制使用好泥浆指标。在回填土、松软层及流砂层钻进时，严格控制速度。地下水位过高，应升高护筒，加大水头。地下障碍物处理时，一定要将残留的砼块处理清除。孔壁坍塌严重时，应探明坍塌位置，用砂和粘土混合回填至坍塌孔段以上1—2m处，捣实后重新钻进。
预防措施：选用带保径装置钻头，钻头直径应满足成孔直径要求，并应经常检查，及时修复。易缩径孔段钻进时，可适当提高泥浆的粘度。对易缩径部位也可采用上下反复扫孔的方法来扩大孔径。
（3）桩孔偏斜
预防措施：保证施工场地平整，钻机安装平稳，机架垂直，并注意在成孔过程中定时检查和校正。钻头、钻杆接头逐个检查调正，不能用弯曲的钻具。在坚硬土层中不强行加压，应吊住钻杆，控制钻进速度，用低速度进尺。对地下障碍进行预先处理干净。对已偏斜的钻孔，控制钻速，慢速提升，下降往复扫孔纠偏。
钻孔灌注桩的成孔方法，适用范围及泥浆的作用　　成孔方法土层孔径（mm)孔深 (m)泥浆作用正循环回转钻黏性土，粉砂，细中粗砂，含少量砾石，卵石（含量少于20%）的土软岩800-250030-100悬浮钻渣并护壁反循环回转钻黏性土，砂类土，含少量砾石，卵石（含量少于20%，粒径小于钻杆内径2/3）的土800-3000用真空泵小于35，用空气吸泥机可达65，用气举式可达120。护壁[2]（1） 笼安装与设计标高不符
预防措施：钢筋笼制作完成后，注意防止其扭曲变形，钢筋笼入孔安装时要保持垂直，砼保护层垫块设置间距不宜过大，吊筋长度精确计算，并在安装时反复核对检查。
（2） 钢筋笼的上浮
钢筋笼上浮的预防措施：严格控制砼质量，坍落度控制在20±2cm，砼和易性要好。砼进入钢筋笼后，砼上升不宜过快，导管在砼内埋深不宜过大，严格按照规范控制在2-6m之间，提升导管时，不宜过快，防止导管钩钢筋笼，将其带上等。
水下砼灌注问题
（1） 堵管
预防措施：商品砼必须由具有资质，质量保证有信誉的厂家供应，砼的级配与搅拌必须保证砼的和易性、水灰比、坍落度及初凝时间满足设计或规范要求，现场抽查每车砼的坍落度必须控制在钻孔灌注桩施工规范允许的范围以内。灌注用导管应平直，内壁光滑不漏水。
（2） 桩顶部位疏松
预防措施：首先保证一定高度的桩顶留长度。因受沉渣和稠泥浆的影响，极易产生误测。因此可以用一个带钢管取样盒的探测，只有取样盒中捞起的取样物是砼而不是沉淀物时，才能确认终灌标高已经达到。
（3）桩身砼夹泥或断桩
预防措施：成孔时严格控制泥浆密度及孔底沉淤，第一次清孔必须彻底清除泥块，砼灌注过程中导管提升要缓慢，特别到桩顶时，严禁大幅度提升导管。严格控制导管埋深，单桩砼灌注时，严禁中途断料。拔导管时，必须进行精确计算控制拔导管后砼的埋深，严禁凭经验拔管。适用的地质条件
施工方法适用于灌注桩的持力层应为碎石层，碎石含量应在50%以上，充填土与碎石无胶结或者为轻微胶结，碎石的石质要坚硬，碎石分布均匀，碎石层厚度要满足设计要求。
在灌注桩施工中将钢管沿桩钢筋笼外壁埋设，桩混凝土强度满足要求后，将水泥浆液通过钢管由压力作用压入桩端的碎石层孔隙中，使得原本松散的沉渣、碎石、土粒和裂隙胶结成一个高强度的结合体。水泥浆液在压力作用下由桩端在碎石层的孔隙里向四周扩散，对于单桩区域，向四周扩散相当于增加了端部的直径，向下扩散相当于增加了桩长；群桩区域所有的浆液连成一片，使得碎石层成为一个整体，从而使得原来不满足要求的碎石层满足结构的承载力要求。在钻孔灌注桩施工过程中，无论如何清孔，孔底都会留有或多或少的沉渣；在初灌时，混凝土从细长的导管落下，因落差太大造成桩底部位的混凝土离析形成“虚尖”、“干碴石”；孔壁的泥皮阻碍了桩身与桩周土的结合，降低了摩擦系数，以上几点都影响到灌注桩的桩端承载力和侧壁摩阻力。浆液压入桩端后首先和桩端的沉渣、离析的“虚尖”、“干碴石”相结合，增强该部分的密实程度，提高了承载力；浆液沿着桩身和土层的结合层上返，消除了泥皮，提高了桩侧摩阻力，同时浆液横向渗透到桩侧土层中也起到了加大桩径的作用。以上几点均对提高灌注桩的单桩承载力起到不可忽视的作用。
压浆参数的设定
压浆参数主要包括压浆、压浆量以及闭盘压力，由于地质条件的不同，不同工程应采用不同的参数。在工程桩施工前，应该根据以往工程的实践情况，先设定参数，然后根据设定的参数，进行试桩的施工,试桩完成后达到设计的强度，进行桩的静载试验，最终确定试验参数。
（1）：水灰比一般不宜过大和过小，过大会造成压浆困难，过小会使水泥浆在压力作用下形成离析，一般采用015～017。
（2）压浆量：压浆量是指单桩压浆的水泥用量，它与碎石层的碎石含量以及桩间距有关，取决于碎石层的孔隙率，在碎石层碎石含量为50%～70%,桩间距为4～5m的条件下，压浆量一般为115～210t。它是控制后压浆施工是否完成的主要参数。
（3）闭盘压力：闭盘压力是指结束压浆的控制压力，一般来说什么时候结束一根灌注桩的压浆，应该根据事先设定的压浆量来控制，但同时也要控制压浆的压力值。在达不到预先设定的压浆量，但达到一定的压力时就要停止压浆，压浆的压力过大，一方面会造成水泥浆的离析，堵塞管道，另一方面，压力过大可能扰动碎石层，也有可能使得桩体上浮。一般闭盘的最大压力应该控制在018MPa。
根据预先设定的参数，进行试验桩的施工，再根据试桩的静载试验结果，最后确定工程桩的压浆参数，就可以进行工程桩的施工了。
后压浆施工工艺
4.1施工工艺流程
灌注桩成孔钢筋笼制作压浆管制作灌注桩清孔压浆管绑扎下钢筋笼灌注桩混凝土后压浆施工
4.2施工要点
（1）压浆管的制作在制作钢筋笼的同时制作压浆管。压浆管采用直径为25mm的黑铁管制作，接头采用丝扣连接，两端采用丝堵封严。压浆管长度比钢筋笼长度多出55cm,在桩底部长出钢筋笼5cm,上部高出桩顶混凝土面50cm但不得露出地面以便于保护。压浆管在最下部20cm制作成压浆喷头(俗称花管),在该部分采用钻头均匀钻出4排(每排4个)、间距3cm、直径3mm的压浆孔作为压浆喷头；用图钉将压浆孔堵严，外面套上同直径的自行车内胎并在两端用胶带封严，这样压浆喷头就形成了一个简易的单向装置：当注浆时压浆管中压力将车胎迸裂、图钉弹出，水泥浆通过注浆孔和图钉的孔隙压入碎石层中，而混凝土灌注时该装置又保证混凝土浆不会将压浆管堵塞。
（2）压浆管的布置将2根压浆管对称绑在钢筋笼外侧。成孔后清孔、提钻、下钢筋笼，在钢筋笼吊装安放过程中要注意对压浆管的保护，钢筋笼不得扭曲，以免造成压浆管在丝扣连接处松动，喷头部分应加混凝土垫块保护，不得摩擦孔壁以免车胎破裂造成压浆孔的堵塞。按照规范要求灌注混凝土。
（3）压浆桩位的选择根据以往工程实践，在碎石层中，水泥浆在工作压力作用下影响面积较大。为防止压浆时水泥浆液从临近薄弱地点冒出，压浆的桩应在混凝土灌注完成3～7d后，并且该桩周围至少8m范围内没有钻机钻孔作业，该范围内的桩混凝土灌注完成也应在3d以上。
（4）压浆施工顺序压浆时最好采用整个承台群桩一次性压浆，压浆先施工周圈桩位再施工中间桩；压浆时采用2根桩循环压浆，即先压第1根桩的A管，压浆量约占总量的70%(111～114t水泥),压完后再压另1根桩的A管，然后依次为第1根桩的B管和第2根桩的B管，这样就能保证同一根桩2根管压浆时间间隔30～60min以上，给水泥浆一个在碎石层中扩散的时间。压浆时应做好施工记录，记录的内容应包括施工时间、压浆开始及结束时间、压浆数量以及出现的异常情况和处理的措施等。
压浆施工中出现的问题和相应措施
（1）喷头打不开压力达到10MPa以上仍然打不开压浆喷头，说明喷头部位已经损坏，不要强行增加压力，可在另一根管中补足压浆数量。
（2）出现冒浆压浆时常会发生水泥浆沿着桩侧或在其他部位冒浆的现象，若水泥浆液是在其他桩或者地面上冒出，说明桩底已经饱和，可以停止压浆；若从本桩侧壁冒浆，压浆量也满足或接近了设计要求，可以停止压浆；若从本桩侧壁冒浆且压浆量较少，可将该压浆管用清水或用压力水冲洗干净，等到第2天原来压入的水泥浆液终凝固化、堵塞冒浆的毛细孔道时再重新压浆。
（3）单桩压浆量不足压浆时最好采用整个承台群桩一次性压浆，压浆先施工周圈桩形成一个封闭圈，再施工中间，能保证中间桩位的压浆质量，若出现个别桩压浆量达不到设计要求，可视情况加大临近桩的压浆量作为补充。准备阶段
（1）施工人员对施工地点地质情况、桩位、桩径、桩长、标高等了解清楚。
（2）桩位放样。测量人员将4根直径400mm的钢管打入强风化层作为定位桩。
（3）将吊装工字钢焊接的钢围堰导向桩与定位桩分层联结固定，确保导向框位置准确。
（4）插打钢护筒。钢护筒壁厚12mm，根据各墩不同地质情况决定护筒长度，护筒下沉深度穿过覆盖层。
（5）插打钢板桩围堰。采用拉伸——Ⅲ型钢板桩沿导向框排列。用Dz-60Y型振动锤振动下沉，直至穿过覆盖层为止。
（1）安设钻机，使钻杆中心重合，其水平位移及倾斜度误差按规范要求调整。
（2）用冲击钻钻孔时，应待相邻孔位上已灌注好的混凝土凝固并已达到一定强度时，才能开钻。
（3）钻孔过程采用正循环回转钻进施工技术，在黏土层，适当少投泥土，靠钻进自行造浆，在砂土层则加大泥浆浓度固壁。钻进速度始终和泥浆排出量相适应。
（4）孔内始终保持0.2kg/cm2的静水压力，护筒内水位始终高于水库水位，遇松散地层时，适当增大泥浆相对密度和稠度，尽量减轻冲液对的影响，同时降低转速和钻压以满足要求。
（5）钻进过程严禁孔内掉进钻头、钻杆及其他异物，经常检查钻头的磨损情况。
（6）钻进过程随时留取渣样，每米不少于1组，在离设计标高1.0～1.5m范围内，每30cm留1组，每根桩渣样不少于3组。
（1）清孔是钻孔桩施工中保证成桩质量的重要一环。通过清孔尽可能使沉渣全部清除，使混凝土与基岩接合完好，以提高桩底承载力。
（2）终孔后，将钻头提至距孔底的0.2-O.3m处，使之空转，然后将残存在孔底的钻渣吸出；必要时投入适量纯碱以提高泥浆比重和胶结能力，使沉渣排出孔外。
（3）当钢筋笼下沉固定后，再次复检和沉渣厚度等。若沉渣超标，可用导管中附属的风管再次清孔，直至全部符合设计要求和工艺标准。
（4）清孔结束前，将泥浆比重调整到规定范围，以保证水下混凝土的顺利灌注，同时保证成桩质量。
钢筋笼的制作及安装注意事项
（1）钢筋笼制作时，主筋连接，桩身纵向受力钢筋的接头应设置在桩身受力较小处；接头位置宜相互错开，且在35d的同一接头连接区段范围内钢筋接头不得超过钢筋数量的50%；主筋与箍筋应点焊。
（2）钢筋笼应整体吊装，吊装时不得碰损孔壁。钢筋笼吊放前，必须清除槽底沉渣，孔底沉渣厚度≤200mm。钢筋笼吊放到设计位置时，应检测其水平位置和高程是否达到设计要求，检测合格后应立即固定钢筋笼，钢筋笼入孔后至浇筑混凝土完毕的时间不超过4小时。
（3）钢筋笼在制作、运输、吊装过程中应采用有效措施防止钢筋笼变形。
（4）在钢筋笼上有预埋钢筋处应采用聚乙烯泡沫板覆盖预埋件，以便于需要时凿出预埋件。
灌注混凝土注意事项
（1）砼坍落度18～22cm、粗骨料粒径小于40mm。
（2）混凝土灌注在二次清孔结束后30分钟内立即进行。
（3）采用Φ250法兰式导管自流式灌注混凝土。导管联结要平直，密封可靠；导管下口距孔底30cm～50cm为宜。
（4）首盘浇筑：初灌量必须保证导管底部埋入混凝土中80cm以上，且连续灌注。
（5）正常灌注混凝土时，导管底部埋于砼中深度宜为2～6m之间。
（6）一次拆卸导管不得超过6m，每次拆卸导管前均要测量砼面高度，计算出导管埋深，然后拆卸。不要盲目提升、拆卸导管，导管最小埋深2.0m。钻孔灌注桩由于其施工工艺成熟、承载力高、适用范围广已被广泛应用于、等结构工程基础中。高等级公路大、中、小桥和互通式, 基本采用钻孔灌注桩。但是, 由于钻孔灌注桩是一项, 较多的建设单位关心其工程施工质量。但实践表明,仍有5%-20%的钻孔灌注桩存在不同程度的质量问题。加强施工阶段桩基检测, 可以有效地避免质量事故发生, 并及时采取补救措施, 减少经济损失。
桩基检测技术有多种方法, 如弹性波法、、抽芯试验法等。弹性波法根据锤击程度分为高应变检测法和低应变检测法, 二者以桩基是否产生位移及位移趋势为界限。表1给出了这些检测方法的检测内容及特点。其中,低应变检测方法以其操作方便快速, 准备工作少, 作业面小, 费用低等优点被广大检测部门所采用。[3]
新手上路我有疑问投诉建议参考资料 查看水中桩护筒施工技术——摘自《路桥论坛》 - Yongan Machinery Co.,Ltd.
水中桩护筒施工技术——摘自《路桥论坛》
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&文/陈凯&&摘自《路桥论坛》
[摘要]本文详细介绍了水中桩施工用钢护筒的各项技术参数的选取、施工设备、施工技术以及施工中常见的问题。
[关键词] 水中桩 护筒 施工技术
&&& 1、富春江大桥概况
&&& 富春江大桥全长1543.04m，桥跨布置为：10跨30m + 8跨40m+68m+120m+68m+ 6跨40m+
14跨30m，11号墩至27号墩在富春江水域中。主桥下部为矩形实心墩、高桩承台、桩基础，主墩单个承台尺寸10.6&9.6&5m，下接4根 &2.5m桩基，边墩单个承台尺寸7.7&6.2&2.5m，承台顶标高+5.5m，下接4根&1.5m桩基；引桥下部为下部为排架式墩、桩基础，水中引 桥桩基直径2.0m，其中16、17号墩由于挖砂船挖砂作业造成河床面下降，桩基直径后变更为2.2m，陆上引桥桩基直径1.8m；桥台桩基直径为 1.2m。富春江大桥全桥水中2.5m直径桩基16根、水中2.2m直径桩基8根、水中2.0m直径桩基44根、水中1.5m直径桩基16根、陆上 1.8m直径桩基92根、陆上1.2m直径桩基16根。
&&& 2、富春江大桥护筒施工介绍
富春江大桥11号墩至27号水中桩基全部需要沉设护筒，其中11-15、22-27＃墩直径2.0m桩基采用直径为2.3m、壁厚12mm的钢护筒共计 40根；18、21＃边墩直径1.5m桩基采用直径为1.8m、壁厚10mm的钢护筒共计16根；19、20＃主墩直径2.5m桩基采用直径为2.8m、 壁厚14mm的钢护筒共计16根。
&&& 3、护筒施工技术
&&& 护筒沉设施工是钻孔灌注桩施工的开始，护筒平面位置与垂直度准确与否，护筒周围和护筒底脚是否紧密、不透水，对成孔、成桩的质量都有重要影响。
&&& 3、1护筒的作用和种类
护筒是水中钻孔灌注桩施工的三要素之一（水中钻孔灌注桩施工的三要素：护筒、泥浆、水头差），护筒有固定桩位，引导钻锥方向，隔离地面水免其流入井孔，保 护孔口不坍塌，并保证孔内泥浆高出地下水或施工水位一定高度，形成静水压力（水头），以保护孔壁免于坍塌等作用。
&&& 护筒是重复使用的设备，故在构造上要求坚固耐用，便于安装、拆除，不漏水。根据所用的材料，主要分为木护筒、钢筋混凝土护筒和钢护筒三种。深水桩基础施工中主要使用的是焊接整体式钢护筒。
&&& 3、2钢护筒构造与技术参数
&&& 焊接整体式钢护筒有其强度高、刚度大、结构简单、施工方便、适应性强、有利于实现机械化作业，加快施工进度等优点。
&&& 3.2.1内径
&&& 根据《公路桥涵施工技术规范》要求护筒内径应比桩径大200-400mm，原因是护筒沉设时不可能做到100%
垂直，总会或多或少存在倾斜度，这个倾斜度会使得护筒上口和下口中心产生偏位，当钻机锥头从护筒上口中心下放，落到护筒下口时就不在下口中心了，如果护筒 内径与桩径一样，钻机锥头在护筒下口就会碰到护筒壁，影响桩基钻孔施工。但是护筒内径增大后，护筒本身钢材和灌桩时混凝土用量需要增加，所以在护筒内径取 值时要在技术性和经济性两方面权衡利弊。根据下沉工艺确定护筒垂直度最大允许偏差，然后通过护筒总长度计算最大允许垂直度产生的护筒下口偏位，再考虑一个 钻机钻孔过程中锥头摆动，最终确定护筒内径。
以富春江大桥主墩2.5m桩基础护筒内径取值为例：下沉施工用导向架上下两层间距为5m，护筒在导向架内的允许摆动为1.0cm，导向架本身变形考虑 1.0cm，则护筒垂直度最大允许偏差为（0.01+0.01）/5*100%
=0.4%，护筒长度30m，最大允许垂直度产生的护筒下口偏位30*0.4%
=12cm，锥头摆动考虑5cm，则护筒内径2.5+0.12*2+0.05=2.79m，护筒内径取值为2.80m。
&&& 3.2.2长度
&&& 护筒的长度由护筒的上口高程和下口的埋设深度决定，护筒上口与下口的高程差及是护筒的长度。
&&& 水中桩基施工护筒的上口标高应高出施工期间最高水位1.52.0m，潮水影响地区还应考虑潮水的影响，采取稳定护筒内水头的措施。
深水及河床软土、淤泥层较厚处，应尽可能深入到不透水层粘质土内1m-1.5m；河床下无粘质土层时，应沉入到大砾石、卵石层内0.5-1.0m；河床为 软土、凇泥、砂类土时，护筒底埋置深度要能防止护筒内水头降低（如桥位处于潮水区或河流水位上涨时）产生的涌砂（即流砂）现象，从而使护筒倾陷。具体埋置 深度，可按照公式1-1计算，但安全系数应大于2；有冲刷影响的河床，应埋入局部冲刷线以下小于1.0m1.5m。在大河深水情况下的灌注桩施工时，护筒 埋置深度的确定显得十分复杂，目前尚无法确切的定论，因此护筒埋置深度应当引起高度重视。一旦护筒的埋深出现失谍，将导致出现重大工程质量事故和经济损 失。
&&& 3.2.3壁厚、加强措施
&&& 壁厚、包箍选择的问题本质上就是确定护筒的强度、刚度的问题。护筒在下沉过程中需要将作用在护筒上口的震动锤的击振力传递到护筒下口，并刺穿地层达到护筒下沉的目的。护筒沉设采用的震动锤都在120kw以上，富春江大桥施工采用的是180kw震动锤（采用的是我公司提供的DZJ-180型振动锤）， 击振力达到118T。一般情况下，由于护筒材料使用的是A3钢板，强度上不会有太大的问题；关键是护筒的刚度问题，震动锤的击振力作用在护筒上口，在向下 传递的过程中，护筒产生圆截面变形颤动，消耗掉一部分震动锤的能量，使得到达下口的击振力减小，护筒刚度越小，变形颤动越大，消耗的能量越大，下口的击振 力衰减越大，使得震动锤发挥不出其作用，造成护筒下沉困难，影响后续施工环节。要加强护筒的刚度，就需要增加护筒的壁厚，但完全根据刚度要求选择的护筒壁 厚要比根据强度要求选择的护筒壁厚要大的多，造成材料费用的大幅增加，为了解决这个矛盾可以采取选择较小的护筒壁厚，然后在护筒中设置加强措施的方法解决 护筒刚度要求和材料经济性的统一。加强措施有两种：一是设置抱箍，即在护筒外侧，间隔一段距离，在护筒外壁上帮焊一个箍圈与护筒形成一个整体，箍圈的宽度 在护筒的上下口一般为50cm80cm，中部为20cm40cm，间距为13米，箍圈钢板厚度比护筒钢板薄2040%，这种加强措施不影响护筒沉设，简单 实用，效果也好；二是设置加强肋，加强肋的优点是护筒刚度增量大，缺点是增加了护筒与土层间的摩阻力，设置部位有限制。加强肋可以设置在护筒的内壁或外 壁。加强肋设置在护筒内壁需要根据厚度加大护筒直径，但是这种方法容易在打孔过程中挂锤，使用不方便。加强肋设置在护筒外壁会增加护筒与土层间的摩阻力， 除了均匀、松散的粉沙层外一般只用在护筒河床标高以上至上口的部分。
&&& 3.2.4分段设置
一般护筒长度超过一定长度后就需要分段加工，沉设现场吊入导向架后拼接成整体。这样做主要是因为护筒本身是一个大体积、大重量的物体，施工过程中要受到加 工场地、转运起重机械、转运运输机械、存放场地、下沉起重设备等等因素的限制。以富春江大桥2.5米桩基为例，护筒内径2.8m，长度30米，上口以下 27米壁厚为14mm，下口以上3米壁厚16mm，上下口各设置一道50cm宽14mm厚包箍，中间范围每隔2m设置一道20cm宽14mm厚包箍，整个 护筒重33t,平均每延米重量1.1t。这样一个庞然大物要整个一起加工、运输、吊装是非常困难的。施工中转运起重机械采用30t轮胎吊，转运运输机械为 13米长平板拖车，下沉起重设备为50t履带吊，护筒分两段加工，每段15米长，并在每段的上下口内增设一个十字撑，以保护护筒在吊装时不因吊点集中力的 作用发生变形。
&&& 3.2.5护筒盖
&&& 当护筒已经沉设完毕，而未能及时钻进时，护筒顶部须设置护筒盖。其作用是防止人或工具掉进井孔内，保证施工安全。护筒盖一般用5cm厚木板制成。如木料困难时，也可用3mm厚的花纹钢板制成。
&&& 3、3施工机械设备、设施
&&& 3.3.1震动桩锤、液压钳
&&& 震动桩锤是保证护筒沉设的关键设备，它为护筒下沉提供击振力。震动桩锤型号识别如下：
&&& □DZ□△□
&&& 1 2 3 4 5
&&& 1更新变型代号：按大写印刷体汉语拼音字母顺序表示
&&& 2主参数代号：电动机功率，kw
&&& 3特性代号：无代号普通型震动锤
&&& P变频型震动锤
&&& 4组型代号：震动桩锤
&&& 5电动机数（单电动机不注）
&&& 例：DZP180B表示单电动机、电动机功率为180kw、变频、第二次改进设计的震动锤。
&&& 根据工程要求震动桩锤
&&& 下表为各功率震动桩锤的激振力、许用拔桩力对应表。
电动机功率/KW
许用拔桩力(不小于)/KN
&&& 液压钳是震动桩锤和钢护筒的连接设备，它向上通过高强螺栓与震动桩锤链接在一起，向下通过液压系统夹住钢护筒实现与钢护筒的连接。震动桩锤与液压钳构成成套设备进行购买或者租赁（我公司振动锤可由主机与夹具成套进行租赁）。一个震动桩锤一般配有两套液压钳（一个单夹具液压钳、一个双夹具液压钳），当振沉小直径的钢管桩时采用单夹具液压钳，振沉大直径的钢护筒时采用双夹具液压钳。
&&& 3.3.2导向架
导向架的作用是控制并引导护筒在桩孔的正确位置竖直的沉入河床。护筒是一个大体积、大吨位的钢构件，在安装过程中起重设备无法对其进行细部的定位调整，需 要借助导向架的帮助。护筒的导向架一方面确定护筒的平面位置，另一方面能保证护筒的垂直度。导向架有两层型钢框架组成，两层型钢框架可以分别固定在施工平 台上，借助平台形成稳固的整体；也可以用大型号的型钢连接在一起，自成体系。型钢框架的净空比护筒的外径大23cm，两层之间的竖向距离在5m以上，净空 小有利于平面位置的控制，竖向距离大有利于垂直度的控制。
&&& 3.3.3起重机械、运输设备
&&& 护筒沉设时，起重机械需要同时吊起震动锤和钢护筒，在护筒震动下沉的过程中起重机械还需要承受震动力，所以需要大吨位的起重设备，水中栈桥法施工时，一般采用履带吊车；船只法施工时，一般采用浮吊船。富春江大桥施工采用的是50t履带吊车。
&&& 由于护筒是一个大体积、大吨位的钢构件，运输过程中，车辆应有足够的稳定性和安全储备。富春江大桥施工尝试过多样，包括自加工拖式挂车、平板车、半挂车，最终选用的是13米长半挂车。
&&& 3、4钢护筒制作
&&& 第一步：根据护筒尺寸定制钢板，钢板的长度为护筒的周长；宽度根据卷板机可加工单节长度确定，一般为1.5m2.0m；钢板的长度为护筒的壁厚。
&&& 第二步：用卷板机将整张钢板卷制成护筒短节段。
&&& 第三步：在加工台上，将护筒短节段接长成为单端护筒，并加上抱箍。短节段接头采用双面满焊，抱箍两端与护筒筒身焊接，每个10cm焊一段10cm的焊缝。护筒上下口和单端接头处的抱箍与端头留20cm的距离。
&&& 3、5钢护筒存放
&&& 由于护筒沉设施工比加工速度快很多，一般需要提前制作钢护筒，然后将钢护筒集中存放，待护筒沉设施工开始后，可以不间断的运到现场，保证护筒沉设施工的连续进行。
&&& 护筒存放时只能单层存放，摆放位置要有利于再次起吊时，吊车与运输车辆协调作业。由于护筒单节重量达到15T以上，转运使用的一般为25T吊车，为了保证吊装安全，吊车吊起护筒后，不能再转向，只能由运输车开到护筒下，吊车将吊起的护筒落放到汽车上。
&&& 3、6钢护筒沉设
&&& 第一步：测量放样。护筒的中线点即桩基础的中心点。放样时，一般是将中心点引到两边型钢上，以方便施工工程控制。
&&& 第二步：安装导向架。导向架根据放样点的位置安装，中心与设计护筒中心点重合。导向架的内净空要比护筒的外径大3cm，以保 证护筒能顺利进入导向架。当采用两层框架分离借助平台固定形式的导向架时，上下两层型钢框架都要牢固的焊接在平台上，且上下两层框架净空尺寸一致，中心点 重合；当采用两层框架通过自身型钢立柱连接形式的导向架时，上层框架要可靠与平台焊接，导向架要保证自身的垂直，型钢立柱要有足够的刚度，在受到护筒作用 时产生的变形量很小，以保证护筒的垂直度。
&&& 第三步：将护筒转运到施工现场。
&&& 第四步：吊起护筒下节，喂入导向架。当护筒下节上口距导向架1m左右时，停止下放护筒上节，在护筒上焊接两个反牛腿，将护筒上节挂在导向架上。吊车松勾，此时护筒下节的重量全部由导向架承受。
&&& 第五步：吊起护筒上节。将护筒上节下口与护筒下节上口靠在一起，微调钢板，使上下接整齐的对接在一起，焊接牢固。若护筒分段超过2节，重复以上两个步骤，拼接好整个护筒。
&&& 第六步：吊车将护筒上节连同下节一起吊起。使反牛腿脱离导向架10cm，割掉反牛腿，然后下放护筒。若护筒分段超过2节，重复以上三步骤，直到拼接好整根护筒。
&&& 第七步：到护筒底口距离河床面50cm时，停止下放，测量护筒夹角为90度的两个方向的垂直度。测量垂直度用线锤靠近护筒， 导向架上下两层位置各测出一个测线与护筒在同一水平面的距离，两个数值之差与两个测点的垂直高差之比及为护筒的垂直度。若此时垂直度不满足要求，调整吊车 大臂，利用护筒重心的变化和其在导向架内可活动空间调整护筒垂直度，直到满足要求。
&&& 第八步：将钢板或型钢顶住护筒后焊牢在导向架上，以填塞护筒外壁与导向架内壁之间的空隙，已使得护筒在下一步沉设过程中，在导向架内没有活动的余地，保证调整好垂直度不在发生变化。
&&& 第九步：吊车下放护筒入河床，直到护筒靠自身重力不能再下沉，吊车不受力。吊车松，钩取下护筒顶口的钢丝绳。
&&& 第十步：调整震动锤双液压夹具，使两夹头内侧不活动边的距离比护筒内径小2cm。
&&& 第十一步：吊起震动锤，将双液压夹具的两个夹头套住护筒壁，启动液压，夹紧护筒。
&&& 第十二步：开启震动锤，将护筒沉设到预定的标高，下沉过程中吊车吊住震动锤但不受力，且随着护筒的下沉同步下放吊钩。
&&& 震 动锤开始提供激振力使护筒下沉的初期，激振力不宜过大，以防止护筒在河床表层软弱层中，下沉速度过快，吊车放钩速度跟不上，导致吊车翻车的安全事故。控制 激振力的方法为：变频型震动锤，启动以后调到10Hz，然后每次增加2Hz后，稳定后10秒观察护筒，若只是跳动，但不下沉，继续加大2Hz，若护筒开始 下沉，不再加大激振力，观察1分钟，若护筒下沉速度加大，则减小2Hz再观察；加大2Hz后，护筒下沉速度不变或者减小，则再加大2Hz观察，如此反复， 直到调到最大60Hz。当变频器调到30Hz以上时，每次调整可以加到5Hz。
&&& 第十三步：护筒沉设到位后，填写护筒沉设记录，测量最终的护筒垂直度和上口中心偏位。
&&& 3、7特殊条件下钢护筒沉设施工
&&& 3.7.1河床基岩裸露情况下的钢护筒沉设
&&& 当河床基岩裸露时，钢护筒在振动桩锤的作用下不能沉入河床，但桩基础施工要求护筒必须沉入河床一定深度，富春江大桥施工中11号墩就遇到了这种情况，采取的处理方案如下：11#墩桩基直径2.0m，护筒采用直径2.3m壁厚12mm。
第一步平台搭设完成后，先用冲击钻机在钻孔位置冲孔，冲孔时采用2.5m的钻锥，中心与桩基础中心重合，不用泥浆循环系统，在桩孔位置的河床上冲出一个深 1.5m、直径大于护筒的孔；第二步然后撤走钻机，将护筒吊入孔内，对中、调整好垂直度；第三步将护筒提起20cm后，上口用反牛腿固定在平台上，在孔内 用导管法浇筑1.5m厚水下混凝土，在冲成的孔内，用混凝土包裹固定钢护筒以满足施工要求。
&&& 3.7.2河床地层中有大块孤石情况下的钢护筒沉设
&&& 河床地层中有大块孤石时，护筒的沉设深度一般不能达到设计要求，最为严重的是护筒的垂直度偏差较大，当护筒底的一部分接触到孤石后，由于下沉阻力的不对称，护筒产生偏斜，富春江大桥施工中20号墩就遇到了这种情况，采取的处理方案如下：
第一步记录好护筒发生偏斜的沉设深度后，将偏斜的护筒拔出河床；第二步调整护筒的中心和垂直度，然后将护筒底座在河床上；第三步开动震动桩锤，将护筒沉设 至发生偏斜的深度浅一米处；第四步将护筒上口用反牛腿固定在平台上，在护筒内用冲抓将河床地层中砂、卵石取出；第五步护筒内孔的底面低于护筒1m时，停止 冲抓，用震动桩锤沉设护筒，将护筒底口跟进孔底；第六步重复上两个步骤直至护筒沉设至设计标高。
&&& 3、8结束语
&&& 护筒施工在桩基础特别是深水桩基础施工中起着至关重要的作用，护筒沉设深度、垂直度、平面位置的施工控 制决定了桩基础钻孔施工的成败，护筒的材料用量对桩基施工成本有着重要的影响。因此，我们要充分重视护筒施工，在参数设计、加工、沉设各个环节加强控制， 以期为基础施工开个好头。
参考文献：
振动桩锤》
[2]公路桥涵施工及验收标准规范汇编.[M].北京：人民交通出版社，2001
[3]公路施工手册 桥涵 下册.[M].北京：人民交通出版社，2000
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