钻孔咬合桩设计与施工

’’ 2000年第 4期 隧道建诅 钻孔咬合桩与施工 T 担 c中铁 隧道 局 三 处 ) 摘 要：本文介绍深圳地铁一号线盒Et 益 Et区间围护结构采用钻孔咬合桩的设计 与施工情况，并 简述采用套管钻机施工咬合桩的施工技术要点 。 关键 词 ：钻 孔咬 台桩 ，施 工 ，技术 ，要 点 ． ^ ＼、 ， 一 一 谈÷}、淹z 1 刖 胃 I 钻孔咬合桩作为一种新型的围护结 构，由于其桩心相交咬合，解决了传统桩 心相切桩防水效果差的毛病，因此咬合桩 也称为连续桩墙 。但是，正是 由于桩心相 交，也 给施工带来 了困难 。我 们在深圳地 铁 金益 区间采用 套管 磨桩机 切割 咬合 工 艺解决了这一难题，为今后施工类似的工 程提供 了一个成功的范例 与冲击钻机 成孔或旋转钻机成孔相 比，套管切割咬合 成桩工艺具有以下优点：(i)桩心咬合，防 水效果好：(2)成孔垂直精度高；(3)套管 护壁，干孔作业，无塌孔、无泥浆、无冲击 、 无振动、无噪声，对周围环境影响小．利于 文 明施 工 。 2 工程概况 深圳 地铁一 号线 金 田一 益 田区间位 于福 田区福华路 ，东接金 田站 、西 接益 田 站，区问线 间距 由金 田端 的 19 2m 逐渐过 渡至益 田端 的 15．2m．区间长 455．192m。 覆土深度 3—4m。区间在右线 SK8+199 处 与西北联络线相接，在右 SK8+239一左 SK8+339段设渡线 。 本 区间地处冲积平原，地势平坦、开 阔，两侧建筑物稀少，地下管线较多 区间隧道范 围内上覆第四系全新统 人工堆积层，全新统冲积层 800mm，桩身 相割，相交咬合 200mm。咬合成桩设计平 面参见下图。 钻孔桩的直径、孔位 、深度和倾角必 须符合。允许偏差：桩位，沿纵轴方 向或垂直纵轴方向，50ram。桩垂直度，桩 长 ／150。 钻孔咬合桩与连续墙 、人工挖孔桩 等围护结构相 比具有下表所列特点： l 咬合桩 造价 l 低 速度 l 最快 安全 l 最好 机械化 l 高 防水效果 l 好 连 续培 l 』、工挖孔桩 高 《快 好 高 好 较 慢 良 低 差 瞧 切割 咬 台 桩设计 平 面图 3 钻 孔咬 台桩 施 工方 案 由于本工程地层 含有 6～8m 砂层 ，地 下水位高，采用普通钻机(旋转或冲击钻 机)钻孔易坍孔、难形成咬合面，垂直度也 难保证，因此决定采用液压摆动挤压式全 套管成桩机施工 。采用该设备施工，成孔 以套管正反扭动 、加压下切、管内抓斗 取土(若遇大块石可用十字冲击锤冲砸击 碎 )等作业，使 护壁套管压人设计深度，形 成全套护壁成孔，然后，下钢筋笼，灌注混 凝土。(当套管通过的地层水量少时，钢护 筒能隔断地下水，采用干孔作业灌注混凝 土，若地下水量大，没有隔断地下水时，按 水下混凝土灌注法施工)。钢护筒在混凝 土灌注后 拔 出 。 维普资讯 http://www.cqvip.com 刘建国 钻孔咬台桩设计与施工 采用液压摆动挤压式全套管成桩机 施工操作简易，套管切割和起拔能力较大 成孔垂直精确度高，能满足设计要求 。 4 施工 方 法 咬合桩分素混凝土桩 A桩和钢筋混 凝土桩 B桩，施工顺序是：先施工 A桩，B 桩 施工在后，须切 割 A桩部分混凝土而形 成咬合结构。对 A 桩的施工只要严格按 照单桩施工工艺流程作业，确保垂直精度 就能满足要求。对 B桩及第四系中新统 残积层 ，下伏燕山期花岗岩。其岩性特征 为 ： 杂填 土，可 塑～坚硬 。厚 O～ 1Om。 冲积层 ： a．粘土，可塑。厚 0～4m。 b．粉 质 粘 土，坚 硬 ～可塑 。厚 度 为 O～ 3m 。 c．淤泥质粉质粘土，流塑 。厚度为 0～ 2m 。 d．中砂 、粗砂 、砾砂 、松 散～稍密～ 密实。厚 0～7．6m。 残积层 粘性土～砾质粘性 土，流 塑 ～可塑 ～坚硬 。厚 O～ 12m。 花岗岩：全风化 、强风化、中风化 。 水文情况：地下水埋深 3～5m，水位 变化 0．5～2．Om，孔 隙潜水主要赋存于第 四系粘土层 、砂层和残积土层中，补给来 源为大气降水 。基岩裂隙水孔 隙潜水主 要赋存于花岗岩的强、中风化带 中，地层 渗透系数为 0．005 53．33m／d。地下水具 有弱酸性腐蚀性 。 5设计 要求 本区间隧道为明挖法施工，基坑围护 结构在冠梁顶以上为土钉墙，冠梁顶以下 采用~lO00mm 钻孔咬合桩，钢筋混凝土 桩(B桩，C25，桩长21m，574根)与素混凝土 桩(A桩，C15，桩长 18m，579根)间隔布置， 桩心间距的施工，除了确保垂直精度 、使 桩体能充分咬合外，还涉及施工过程 中切 割的挤压、磨擦等产生对已成桩 A 桩的 损害。为克服这一难题，采用在混凝土中 加入缓凝剂，使 A桩混凝土处 于未初 凝状 态时就施工 B桩 ，消除 了对 A桩的危害 。 施 工技术要 点 ： ① 平 整场地，设 置排水 系统 。 ② 施放桩位，为确保结构净空要求， 桩位向基坑外侧横 向外放 loom。 ③ 施作 导墙，作用是保证 咬合桩准 确定位，确保钻机平稳，承受施工荷载。 ④ 套管钻机就位 。 ⑤ 开钻，吊放第一节套管，控制套管 安放的垂直度，采用 2台测斜仪附贴在套 管外壁进行垂直度检测，发现偏差及时纠 正 。成孔后套管随混凝土灌注逐段拔起， 起拔套管应视起拔状况而精心操作，阻力 过大应采用转动慢拔，保持套管起拔中的 顺直，严禁强拔 。 ⑥ 混凝土灌注 在 B桩施工中由于 必须切 割 A桩 ，在 A桩混凝 土未达到某种 强度的状态下，套管钻机的磨动和下切对 A 桩混凝土会产生损害。为此，采用延缓 A桩混凝土的初凝时间，在 A桩混凝土处 于未初凝的状态下施作 B桩的#施工# 据试验掺 SP型缓凝减水剂后，混凝土的 初凝时 间可延 缓到 60 小 时左右(根据 施 工设备情况及施工 速度确定 )，从 而确保 了施工方案可操作性的实施 。混凝 土采 用导管法灌注，若孔底 渗水 多，涌水量超 过 1m ，h，采用水下混凝土灌注。 ⑦ 钢筋笼施工，注筋 26根中25钢筋， 内箍筋为 @2000mm~l6加劲箍筋，外箍 筋为 @200mm~10。其施工工艺要求与 通用要求一样 。 ⑧ 施工设备的配备，共配备了 8台 MZ．1型钻机进行流水作业，以满足 B桩 在 A 桩初凝前 顺利 切割达 到桩 体充 分咬 合的设计要求。单桩成桩 时间约为 l0个 小时 。 6关键技术要点 ① 控制桩体垂直度 。是作导 墙 、测斜仪附贴在套管外壁进行垂直度 检测，发现偏差及时纠正。 ② 切割 A桩 混凝 土 。必须掌握好 A 桩初凝时间，控制在 60小时 以内。 维普资讯 http://www.cqvip.com 2000年第 4期 硅道建诅 ③ 防止管涌。施作 B桩时，由于此时 A桩混凝土还处于弱流塑状态，在 B桩钻 进过程 中，随着取土和深度的增加，可能 会 产生不 同程度 的孔 内混凝 土管涌 现 象。经试验采取措施如下：控制 A桩混 凝土的坍落度在 12+2cm；保证套管始终 超前取土面最小高差 0．5米：掌握好切割 混凝土的时间：若出现管涌现象可及时 加水 、土反压 。 ④ 因特殊情况使 B 桩切割成孔困 难，如 A桩混凝土强度超过 IOMPa而切割 不动 、或遇大孤石 、或设备原因造成作 业中断，应跳开该桩继续施工。处理该桩 的方法是先沿桩位两侧围幕注浆，采用人 工挖孔成桩进行补救 。 7 结 语 通过对液压摆式全套管钻机的研究 应用及工程实践，成功地实现了钻孔桩 的 咬合，达到了预期 的设计效果 。该套施工 设备达到了类似进 口设备 的施工效果，造 价低 可替代进 口设备，有利于钻孔咬合 工法在我国的推广应用与发展，提高 了围 护结构 的防水效 果，降低了工程造价，总 体水平达到了国内先进水平 。本工法可 在富水软弱 ．砂层 、粘土层的基础工程 中推广 应用 。 参考文献 1建筑施工 北京 ：中国建筑工业 出版社 2王翰 桩基础工程施工 与管理 北 京 中国环境 科 学 出 版社 3 铁 三院 深圳地铁 一期工程 盘 田一益 田区间设计 图 作者简介 刘建 国：男 37岁 学士学位 处总工程师，高级 工程 师 t收稿 日期 ：2 0 0 0年 B月 ) 隧道工程局大跨隧道技术研讨会召开 11月 21日至 23日，我局大跨隧道技 术研讨会在洛阳召开。来 自全局的 40多 位隧道专家、工程技术人员参加了会议 。 这是我局第一次施工技术研讨会 会上 发表论文 28篇．对大跨隧道施工技术进 行了全面的交流、研讨和总结，这些对我 局今后 的隧道施 工具 有深远 的指 导意 义。近年来，我局施工生产规模越来越大、 大跨度 的隧道越来越多，在我局施 工的 30多个大跨隧道 中既有成功的经验，也 有教训，随着我局施工技术人员的不断壮 大 、更新，技术人员的水平参差不齐．，艮有 必要进行一次施工技术的交流与研讨，以 便各施工单位取长补短，充分发挥我局的 专业优势．这对加强我局实力及对外经营 同样具有深远的意义 局长郭陕云、副局长郭大焕 、周世 祥、副局长兼总工程师王福柱 、中国工 程院院士王梦恕参加了会议 。 (以上据 隧道 工人 》 ， 郭陕云局长在会上指 出，我局经过 了 2O 多年的奋斗，形成了现在这样集设 计 、施工、科研 、修造四位一体的规模， 形成了年施工 104kin隧道 的施工能力， 约占全国年修建能力的 1t3。隧道局的优 势在这些工程 中得 以体现，我们要很好地 总结 干过的工程。大跨隧道设计 、施工 中，对于岩堆 、黄土 、软岩、结构稳定性 等方 面的问题，应该有我们 自己的一套独 到的技术。今后 ，我们很重要 的一项工作， 是要加强技术总结 的力度。以前 ，技术管 理上有许多工作未做．致使．出现了前人 已成功解决 了的某些技术 问题，后人却难 以应对的现象 。王梦恕院士指 出，我们 目 前面临的新世纪是竞争的世纪，有个工程 局召开的科技创新大会，全部领导都参加 立足点是隧道 。我们技术人员要甘于寂 寞，坐下来搞技术， (下转第 51页 ) 维普资讯 http://www.cqvip.com