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一种半套管钻孔灌注桩施工方法
一、前言
国内城市轨道交通的基础建设已成型，临近地铁区间隧道附近的工程施工常有出现，特别是桩基础施工，对地下工程影响较大。传统的静压桩、泥浆护壁钻孔灌注桩，在距离地铁区间隧道较近施工时，通常不能满足地铁区间隧道变形值的要求。全套管全回转成孔灌注桩，因有钢套管全程护壁，可以有效地控制桩基施工对地铁区间隧道的扰动，但因全桩长钢套管跟进，临近地铁区域套管不能回收，成本高昂。
为解决上述不能同时兼顾地铁安全和成本的问题，将“泥浆护壁钻孔灌注桩”、“全套管全回转钻孔灌注桩”的技术特点相结合，局部应用水刀法取土，总结了一套适用于距地铁区间隧道较近的桩基施工方法。通过对桩基施工不同区间段的划分，应用不同的成孔工艺，更有效地控制了桩基施工对地铁区间隧道的扰动，在确保地铁工程安全的前提下，实现了相对低成本的施工。
二、特点
地铁区间隧道“易扰动范围”内采用钢套管护壁，其具有良好的成孔稳定性、安全性，规避了塌孔的可能。也将取土产生扰动、振动限定在套管内部。
在钢套管内运用拥有自主知识产权的水刀法取土，相较于传统钢套管采用内抓斗、旋挖取土，水刀法取土对周边环境几乎无扰动。
地铁区间隧道“不易扰动范围”内，采用泥浆护壁成孔工艺。成熟的泥浆护壁成孔工艺选择性地用在适宜的位置，相较于全桩长钢套管跟进而言，可节约1/2～2/3桩长的钢套管用量，成本大大降低。
成桩全过程对周边环境几乎无扰动，对地铁区间隧道影响非常小。国内地铁工程附近打桩工况常有出现，确保地铁安全即取得了较好的社会效益，本方法具有良好的推广应用前景。
本方法与实施效果最接近的“全套管全回转成孔灌注桩”工艺相比，达到了更好的技术效果，但却节约了大量钢套管的用量，成本大幅下降。
三、适用范围
本方法适用于临近地铁安全保护区域内（50米内）的灌注桩施工。其中特别适用于距离地铁区间隧道15米以内的灌注桩施工。
四、工艺原理
将“泥浆护壁钻孔灌注桩”、“全套管全回转钻孔灌注桩”两者工艺组合应用，实现优势互补，如图4.1所示。在地铁区间隧道“易扰动范围”，采用全回旋钻机钢套管护壁旋压成孔，同步采用水刀法取土。在“不易扰动范围”，采用正（反）循环钻机泥浆护壁钻孔施工。最后进行一次清孔、下钢筋笼、二次清孔、灌注混凝土成桩。
水刀法取土的工艺原理是利用与钢套管形状相匹配的水刀装置，将清水加压喷射，通过六个喷头以特定频率冲切钢套管底部土层，高效地把土层搅拌成泥浆排出。
半套管水刀取土钻孔灌注桩剖面图
水刀装置
五、工艺流程及操作要点
1、工艺流程
安装钢套管
安装钢套管
钢套管下压
水刀法取土
全回转钻机（反力架）就位
开始
施工准备
拼接后续钢套管
套管内回填粉土及二次场地平整
更换正（反）循环桩机并成孔
一次清孔及吊放钢筋笼
灌注混凝土
结束
移除全回转钻机
吊放导管及二次清孔
半套管水刀取土钻孔灌注桩施工工艺流程图
2、操作要点
（1）施工准备
全回旋钻机、正（反）循环桩基、钢套管等设备材料、相应人员进场。进场时须检查设备出厂合格证、分包单位资质、人员上岗证、电焊工操作证等。施工人员做好相应技术交底。
钢套管直径配置宜比桩径在大200mm，壁厚20mm，端头500mm处加强至30mm壁厚。
施工前在平整地面上应对钢套管、水刀装置顺直度进行检查和校正，先检查和校正单节套管的顺直度，然后将按照入土深度配置的钢套管连接起来。在地面上测放出两条互相平行的直线，将套管置于两条直线之间，用线锥和直尺进行检测。钢套管连接处外侧预先做成30°坡口倒角，连接套管平面平整。检查水刀装置上硬水管及喷头外观情况。
（2）水刀装置试运行
将吊机的吊绳与水刀装置的起吊孔用楔形套筒固定，再用25mm软管用丝扣连接的方式将空压机与水刀装置相连。空压机抽水管插入蓄水桶，在蓄水桶加满自来水的情况下，打开空压机调制200mpa压力进行试运行，观察水刀装置喷射水流形状。水流形状笔直、喷雾均匀，喷射距离达到10m左右，试运行完成。
（3）场地平整及桩心定位
采用全站仪测出桩心坐标，然后回填平整地面，再采用全站仪放出桩位坐标。为便于全回转钻机就位对中作业，须在桩头周围土体上铺设承重路基板。桩基施工前，地面承载能力须大于250KN∕㎡。
在桩周边用铲子挖出临时环形水沟，水沟导入至指定泥浆池。
（4）全回转钻机（反力架）就位
在地面铺设焊有防滑条200～250mm厚路基板，调整钻机的水平和垂直度，使钻机配置的钢套管中心与已定位的桩中心保持一致，将全回转钻机固定在桩中心上方，全回转钻机和动力站、操作室相接；然后安装反力架，反力架一头与全回转钻机连接，另一头停置履带吊车，该吊车履带压住反力架，反力架的作用是当全回转钻机回转钻进过程中防止机器发生扭动。
（5）安装钢套管
全回转钻机就位后，即