咬合桩施工方案

咬合桩施工 钻孔咬合灌注桩围护结构施工方法及#技术措施# 1、概述 本标段均采用套管咬合灌注桩作为围护结构,围护结构直径为φ1000mm，采 用C20 超缓凝素混凝土桩(一序桩，简称A 型桩)，和C30 钢筋混凝土桩(二序 桩，简称B 桩)，A 桩B 桩相间布置切割咬合(咬合宽度每侧20cm)成排桩围护 结构，具体见[钻孔咬合桩布置图]。围护钻孔桩根据土层情况深度各不相同，但 均深入残积土层或全风化层5.5m 以上。各附属结构具体围护数量如下: 钻孔咬合咬合桩布置图 2、工艺原理 钻孔咬合桩，即采用机械钻孔施工，桩与桩之间相互咬合排列的一种基坑围 护结构。为一个素砼桩(A 桩)和一个钢筋砼桩(B 桩)间隔。施工时先施工A 桩，后施工B 桩，A 桩砼采用超缓凝型砼，要求必须在A 桩砼初凝之前完成B 桩的施工，B 桩施工时，利用套管钻机的切割能力切割掉相邻A 桩相交部分的 砼，则实现了咬合。 3、工艺流程及施工要点 一、导墙的施工 为了提高钻孔咬合桩孔口的定位精度并提高就位效率，应在桩顶上部施作砼 或钢筋砼导墙，这是钻孔咬合桩施工的第一步。具体步骤: (1)、平整场地:清除地表杂物，填平碾压地面管线迁移的沟槽。 m(为抵消咬合桩 (2)、测放桩位:根据设计图纸提供的坐标按外放100m 在基坑开挖时在外侧土压力作用下向内位移和变形而造成的基坑结构净空减小 变化)计算排桩中心线坐标，采用全站仪根据地面导线控制点进行实地放样，并 作好护桩，作为导墙施工的控制中线。报甲方、监理复核。 A1 B1 A2 B2 A3 A4 φ1000mm φ200mm 6×800mm B3 (3)、导墙沟槽开挖:在桩位放样线符合要求后即可进行沟槽的开挖，采用 人工开挖施工。开挖结束后，立即将中心线引入沟槽下，以控制底模及模板施工， 确保导墙中心线的正确无误。 (4)钢筋绑扎:沟槽开挖结束后绑扎导墙钢筋，导墙钢筋设计用Ф12 螺纹 钢，施工时单层双向布置，钢筋间距按200×200 排列，水平钢筋置于内侧，钢筋 施工结束并经“三检”合格后，填写隐蔽工程验收单，报甲方、监理验收，经验收 合格后方可进行下道工序施工。 (5)、模板施工:模板采用自制整体钢模，导墙预留定位孔模板直径为套管 直径扩大2cm。模板加固采用钢管支撑，支撑间距不大于1 米，确保加固牢固， 严防跑模，并保证轴线和净空的准确，砼浇注前先检查模板的垂直度和中线以及 净距是否符合要求，经“三检”合格后报甲方、监理通过方可进行砼浇注。 (6)、砼浇注施工:砼浇注采用人工与反铲配合，砼浇注时两边对称交替进 行，严防走 模。如发生走模，应立即停止砼的浇注，重新加固模板，并纠到设计 位置后，方可继续进行浇注。振捣采用插入式振捣器，振捣间距为600mm 左右， 防止振捣不均，同时也要防止在一处过振而发生走模现象。 二、单桩的施工 (1)、单根桩施工工艺流程 平整场地?测设桩位?施工咬合桩导墙?套管钻机就位对中?吊安第一节 套管?控测垂直度?压入第一节套管?校核垂直度?抓斗取土，套管钻进?测量 孔深?清除虚土，检查孔底?B 桩吊放钢筋笼?放入混凝土灌注导管?灌注混凝 土逐次拔管?测定桩顶混凝土面?套管钻机移位。 (2)钻机就位: 等导墙有足够的强度后，拆除模板，重新定位放样排桩中心位置，将点位反 到导墙顶面上，作为钻机定位控制点。移动套管钻机至正确位置，使套管钻机抱 管器中心对应定位在导墙孔位中心。 (3)取土成孔: 在桩机就位后，吊装第一节管在桩机钳口中，找正桩管垂直度后，摇动下压 桩管，压入深度约为2.5—1.5m，然后用抓斗从套管内取土，一边抓土、一边继 续下压套管，始终保持套管底口超前于开挖面的深度?2.5m。第一节套管全部压 入土中后(地面以上要留1.2—1.5m，以便于接管)，检测垂直度，如不合格则进 行纠偏调整，如合格则安装第二节套管继续下压取土，如此继续，直至达到设计 孔底标高。 (4)吊放钢筋笼: 对于钢筋砼桩，成孔检测合格后进行安放钢筋笼工作，钢筋笼加工成型后， 用平板车送至吊车大臂作业范围内，吊入桩孔内就位。筋笼吊运时应防止扭转、 弯曲，缓慢下放，避免碰撞钢套管壁，安装钢筋笼时应采取有效措施保证钢筋笼 标高的正确。 (5)灌注混凝土: 桩芯混凝土采用厂拌商品混凝土，A 桩用的C20 混凝土中加入MNF-SP 缓凝 型减水剂，B 桩采用普通C30 防水混凝土。利用导管灌注，导管口距混凝土表面 的高度保持在2m 以内，施工中要连续灌注，中断时间不得超过45 分钟。导管提 升时不得碰撞钢筋笼，距套管口8m 以内时每1m 捣固一次。钢套管随混凝土灌注 逐段上拔，起拔套管应摇动慢拔，保持套管顺直，严禁强拔。如孔内有水时需采 用水下砼灌注法施工。 (6)拔管成桩: 一边浇注砼一边拔管，应注意始终保持套管底低于砼面?2.5m。 (7)、单桩作业时间为: 测放桩位(0.5 小时)?压入第一节套管及校核垂直度(1 小时)?钻孔(6 小 时)?清孔检查(0.5 小时)?B 桩吊放钢筋笼(1 小时)?放入混凝土导管(0.5 小 时)?浇注混凝土(2 小时)?拔出套管(0.5 小时)。 4、排桩的施工工艺流程 每台(套)机组分区独立作业，也可多台(套)机组跟进作业。单机成桩作业顺 序为:A1?A2?B1?A3?B2?A4?B3?A5?„„。单桩成桩时间约12 小时，保 证B 桩在A 桩混凝土初凝前顺利切割成孔。 排桩的施工流程示意图 5、关键技术 一、孔口定位误差的控制 为了保证钻孔咬合桩底部有足够的厚度的咬合量,应对其孔口的定位误差进 行严格的控制,孔口定位误差的允许值可按表来进行选择。 孔口定位误差允许值 桩长 咬合厚度 10m 以上 10~15m 15m以上 100mm ?10 ?10 ?10 150mm ?15 ?10 ?10 200mm ?20 ?15 ?10 为了有效的提高孔口的定位精度，应在钻孔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。钻机就位后，将第一节套管插入 定位孔并检查调整，使套管周围与定位孔之间的空隙保持均匀。 二、桩的垂直度的控制 为了保证钻孔咬合桩底部有足够厚度的咬合量，除对其孔口定位误差严格控 制外，还应对其垂直度进行严格的控制，根据我国《地下铁道工程施工及验收规 范》规定，桩的垂直度为3?。 成孔过程中要控制好桩的垂直度，必须抓好以下三个环节的工作。 (1)套管的顺直度检查和校正 钻孔咬合桩施工前在平整地面上进行套管顺直度的检查和校正，首先检查和 A1 B1 A2 B2 A3 A4 A5 φ1000mm φ200mm 6×800mm B3 施工前进方向 说明:A1、B1、A2、B2、A3、A4 已经完工， 但A3、A4 处于初凝状态，B3 待作。 校正单节套管的顺直度，然后将按照桩长配置的套管全部连接起来进行整根套管 (15,25m)的顺直度偏差宜小于10mm。检测方法:于地面上测放出两条相互 平行的直线，将套管置于两条直线之间，然后用线锤和直尺进行检测。 (2)成孔过程中桩的垂直度监测和检查 ?地面监测:在地面选择两个相互垂直的方向采用经纬仪或线锤监测地面以 上部分的套管的垂直度，发现偏差随时纠正。这项检测在每根桩的成孔过程中应 自始自终坚持，不能中断。 ?孔内检查:每节套管压完后安装下一节套管之前，都要停下来用测斜仪或 “测环”进__________行孔内垂直度检查，不合格时需进行纠偏，直至合格才能进行下一节套 管施工。具体细节见“钻孔咬合桩垂直度检测方法”。 (3)、“测环法”钻孔咬合桩垂直度检测方法 ?“测环”的制作 A、“测环”的制作 材 料:δ=20mm 不锈钢板 尺 寸:环带宽35mm，内半径16.5cm，外半径20cm。 绳栓孔加工:在环带中间制作三个φ5mm 小栓孔，每个小栓孔按120?均 布。 B、十字架的制作 十字架是检测桩孔垂直度时安放在孔口的参照物，采用φ14 的圆钢根据套 管的大小焊接而成，并在十字架的四个端部各设一“卡头”，“卡头”的作用是 方便将十字架固定在套管顶部，并使其中心与套管顶口中心准确重合。 C、测绳与测环的连接 测绳与测环的连接，3 根支绳的长度必须保持一致，主绳的长度根据孔深需 要而定。 D、“测环”的质量要求 要求主绳延长线准确穿过“测环”中心点，且主绳与“测环”所在平面垂 直。因此“测环”的自身的几何尺寸必须准确、平面没有凹曲，且“测环”的质 量必须均匀分布，3 条绳的长度也必须相等。 E、“测环”使用前的校核 “测环”在使用前必须经过严格的校核，校核的立法是:在“测环”上固定 两条相互垂直的十字线，十字线的交点为“测环”的中心，再在主绳下端接一线 外向锤，然后将“测环”悬于空中检查线锤中心是否对准十字线中心。如有偏差 则微调3 条支绳的长度至线锤对准测环中心为止。 ?垂直度偏移量测定步骤 A、清理套管口工作平台，冲洗管壁附泥，为检测工作作好准备。 B、十字架安放在套管顶部，并将其与套管卡牢，检查“卡头”与套管内壁 是否密贴以便于确保十字架中心与孔口套管中心生重合。 C、检测部位不宜太靠近孔底，一般选择孔底以上1—2 米的范围为宜。 D、光线的要求，在一般情况下，只要管壁冲洗干净，二十多米的孔深对测 环的观察不会有困难。晚上或阴天的时候可用手电照明，进行观察。 E、“测环”下放时，应轻、慢，一可减少晃动，加快读数速度;二可防止 挣断测绳将“测环”掉落孔内。 F、待“测环”下放到待检部后，沿十字架从四个方向检测桩孔偏移量，其 检测方法是:将测绳沿十字架缓慢移动，至测环边沿与套管内壁刚好接触为止， 此时用直尺测量测绳至十字架中心的距离a 值，并作好，每个方向至少检测 三次，然后取其平均值作为计算桩孔偏移量的依据。 G、数据分析:假设套管内径为R，测环外径为r，则十字架中心距测绳的标 准距离为R,r，将各方向所测得的平均值a†与标准值相比较便可以得出桩孔的 偏移量Δa，Δa= a†,(R,r)，Δa 与所检部位桩孔深度的比值Δa/L 即为实 测垂直度。 (4)纠偏 成孔过程中如发现垂直度偏差过大，必须及时进行纠偏调整，纠偏的常用方 法有以下三种: ?利用钻机油缸进行纠偏:如果偏差不大于或套管入土不深(5m 以下)，可 直接利用钻机的两个顶升油缸和两个推拉油缸调节套管的垂直度，即可达到纠偏 的目的。 ?A 桩纠偏:如果A 桩在入土5m 以下发生较大偏移，可先利用钻机油缸直 接纠偏，如达不到要求，可向套管内填砂或粘土，一边填土一边拔起套管，直至 将套管提升到上一次检查合格的地方，然后调直套管，检查其垂直度合格后再重 新下压。 ?B 桩的纠偏:B 桩的纠偏方法与A 桩基本相同，其不同之处是不能向套管 内填土而应填入与A 桩相同的砼，否则有可能在桩间留下土夹层，从而影响排 桩的防水效果。 三、钻孔咬合桩咬合厚度的确定 相邻桩之间的咬合厚度d 根据桩长来选取，桩越短咬合厚度小(但最小不宜 小于100mm)，桩越长咬合厚度越大，按下式进行计算: d,2(kl+q)?50mm(即保证桩底的最小咬合厚度不小于50mm) 式中:l——桩长 k——桩的垂直度 q——孔口定位误差容许值 d——钻孔咬合桩的设计咬合厚度 四、如何克服“管涌” 在B 桩成孔过程中，由于A 桩砼未凝固，还处于流动状态，A 桩砼有可能 从A、B 桩相交处涌入B 桩孔内，称之为“管涌”，克服“管涌”有以下几个方法: ?、A 桩砼的坍落度应尽量小一些，不宜超过18cm，以便于降低砼的流动 性。 ?、套管底口应始终保持前于开挖面一定距离，以便于造成一段“瓶颈”，阻 止砼的流动，如果钻机能力许可，这个距离越大越好，但至少不应小于2.5m。 ?、如有必要(如遇地下障碍物套管底无法超前时)可向套管内注入一定量 的水，使其保持一定的反压力来平衡A 桩砼的压力。阻止“管涌”的发生。 ?、B 桩成孔过程中应注意观察相邻两侧A 桩砼顶面，如发现A 桩砼下陷 应立即停止B 桩开挖，并一边将套管尽量下压。一边向B 桩内填土或注水，直 到完全制止住“管涌”为止。 五、遇地下障碍物的处理方法 套管钻机施工过程中如遇地下障碍物处理起来都比较困难，特别是施工钻孔 咬合桩还要受时间的限制，因此在进行钻孔咬合桩施工前必须对地质情况十分清 楚，否则会导致工程失败。对一些比较小的障碍物，如卵石层、体积较小的孤石 等，可以先抽干套管内积水，然后再吊放作业人员下去将其清除即可。 六、克服钢筋笼上浮的方法 由于套管内壁与钢筋笼外缘之间的空隙较小，因此在上拔套管的时候，钢筋 笼将有可能被套管带着一起上浮。其预防措施主要是: ?、B 桩砼的骨料粒径应尽量小一些，不宜大于20mm。 ?在钢筋笼底部焊上一块比钢筋笼直径略小的薄钢板以增加其抗浮能力。 七、分段施工接头的处理方法 往往一台钻机施工无法满足工程进度，需要多台钻机分段施工，这就存在先 施工段的接头问。采用砂桩是一个比较好的方法。在施工段与段的端头设置一 个砂桩(成孔后用砂灌满)，待后施工段到此接头时挖出砂灌上砼即可。 八、钻进入岩的处理方法 如前所述,钻孔咬合桩仅适用于软土地质，但施工中遇到局部小范围区域少 量桩入岩情况，可采用“二阶段成孔法”进行处理:第一阶段，不论A 桩还是B 桩，先钻进取土至岩面，然后卸下抓斗改换冲击锤，从套管内用冲击锤冲钻至桩 底设计标高，成孔后向套管内填土，一边填土一边拔出套管，即第一阶段所成的 孔用土填满;第二阶段，按钻孔咬合桩正常施工方法施工。 九、事故桩的处理方法 在钻孔咬合桩施工过程中，因A 桩超缓混凝土的质量不稳定出现早凝现象或 机械设备故障等原因，造成钻孔咬合桩的施工未能按正常要求进行而形成事故 桩，事故桩的处理主要分以下几种情况: (1)、施工B 桩时，两侧A 桩混凝土均已凝固:因中间B 桩无法切割成孔， 直接跳过该桩继续施工，而把该桩做人工挖孔咬合桩处理。 (2)、一侧A 桩混凝土已凝固，另一侧A 桩混凝土未凝固:将中间待做的B 桩向未凝固的A 桩平移20cm,使中间B 桩与已凝固A 桩相切成孔。桩身外侧相切 部位采用注浆加固止水(此方法也适合处理桩下部开叉的情况)。 (3)、后浇注A 桩混凝土早凝:此时只有单侧(A1)桩，另一侧(A2)桩已 来不及施工，为争取时间，直接切割单侧(A1)桩成孔，灌砂成为砂桩以预留出 咬合企口，待另一侧(A2)桩成桩后，再进行二次成孔，施工中间的B 桩。 (4)、在这种情况下，则放弃B1 桩的施工，调整桩序继续后面咬合桩的施 工，以后在B1 桩外侧增加三根咬合桩及两根旋喷桩作为补强、防水处理。在基 坑开挖过程中将A1 和A2 桩之间的夹土清除喷上砼即可。 6、超缓凝砼的施工 钻孔咬合桩施工工艺所需的特殊材料是超缓凝砼(因为其缓凝时间特别长， 所以称为超缓凝砼)，这种砼主要用于A 桩，其作用是延长A 桩砼的初凝时间， 以达到其相邻B 桩的成孔能够在A 桩砼初凝之前完成，这样便给套管钻机切割 A 桩创造了条件，由此可以看出超缓凝砼是钻孔咬合桩施工工艺成败的关键。 一、超缓凝砼的技术参数 为了满足钻孔咬合桩的施工工艺的需要，超缓凝砼必须达到以下技术参数的 要求。 ?、A 桩砼缓凝时间?60 小时，其确定的方法如下: (a)、测定时间 单桩成桩所需时间t 应根据工程具体情况和所选钻机的类型在现场作成桩试 验来测定。试验结果t 为12~15 小时，取上限值t=15 小时。 (b)、确定A 桩混凝土缓凝时间T 根据下式计算A 桩砼的缓凝时间，可根据下式进行计算。 T=3t+K 式中:T——A 桩混凝土的缓凝时间(初凝时间) K——储备时间，一般取1.0t t——单桩成桩所需时间 ?、混凝土坍落度:16~18cm 确定原则: (a)、水下混凝土灌注的需要 (b)、满足防止“管涌”措施的需要， (c)、为防止“管涌”，砼坍落度d 随时间t 的损失曲线应尽量陡一些，即d 损失的快一些。 ?、砼的3 天强度值R3d 不大于3Mpa。 其作用是:在施工过程中遇到意外情况(如设备故障等)拖延了时间，以致 于在A 桩混凝土终凝后才施工B 桩，这时，由于砼早期强度不高，使A 桩咬合 部分混凝土处理起来方便。 ?、最终强度 满足设计要求(本工程设计为C30) ?、超缓凝砼技术参数表 强度等级 坍落度 初凝时间 3天强度 满足设计要求 16~18cm ?60h ?3Mpa 二、超缓凝混凝土生产、使用 (1)、超缓凝混凝土生产 在确定混凝土相关参数后，委托砼供应商进行混凝土的配比设计和生产。由 于钻孔咬合桩施工工艺的特殊性，要求超缓混凝土的缓凝期必须稳定，不能波动， 否则将有可能给工程带来很大的损失，因此要求砼供应商设置专用生产线来生产 超缓混凝土，其所用的设备、人员、原材料都相对固定，以减少出错的机会，确 保混凝土的质量。 (2)、超缓凝混凝土使用 A、在钢筋笼吊装合格后，安装导管。导管应采用直径不小于250mm 的管 节组成，接头应具备装卸方便，连接牢固，并带有密封圈，保证不漏水不透水。 导管的支承应保证在需要减慢或停止混凝土流动时使导管能迅速升降。 B、安放混凝土漏斗与隔水橡皮球胆，并将导管提离孔底0.5m。混凝土初灌 量必须保证能埋住导管0.8,1.3m，初灌量选用2.5m3。 C、灌注过程中，导管埋入深度宜保持在3m,9m 之间，最小埋入深度不得 小于2m。浇灌混凝土时随浇随提，严禁将导管提出混凝土面或埋入过深，一次 提拔不得超过6m，测量混凝土面上升高度由机长或班长负责。 D、混凝土浇灌中应防止钢筋笼上浮，在混凝土面接近钢筋笼底端时灌注速 度应适当放慢，当混凝土进入钢筋笼底端1,2m 后，可适当提升导管，导管提 升要平稳，避免出料冲击过大或钩带钢筋笼。 E、每车砼在使用前由试验室检测其坍落度及观感质量是否符合要求，坍落 度超标或观感质量太差的坚决退回，决不使用。 F、每车砼均取二组试件，监测其缓凝时间及坍落度损失情况，直至该桩两 侧的B 桩全部完成为止。如发现问题及时所馈信息，以便采取应急措施。 7、施工组织 一、工程机械组织 机具、设备配置表 序号 名称 型号及规格 数量 用途 1 液压摇动式套管钻 机 国产MZ 系列 2 钻孔咬合桩成孔、砼灌注 2 履带吊 30T 1 钢筋笼转运及安装 3 钢筋切割机 GQ40 1 钢筋加工 4 钢筋弯曲机 GW40 1 钢筋加工 5 钢筋对焊机 UN100 1 钢筋加工 6 电焊机 BX-500AX-300 5 钢筋加工 7 反铲挖掘机 SK60 1 土石方清运、挖装 8 自卸汽车 4 土石方外弃 9 空气压缩机 VY-12/7 1 清孔及障碍物破除 10 装载机 ZL-50 1 材料\土石方等转运 11 潜水泵 2.2KW 4 抽排水 12 导管或串筒 自制 2 砼灌注 13 插入式振捣器 3 14 侧斜仪或“测环” 1 检测桩孔垂直度 二、人员组织 根据工程的特点及施工匠要求设置组织机构，配备劳动定员，明确岗位职责， 主要劳动 力组织见下表(表中人数按一台钻机一个班施工考虑): 劳动力组织表 序号 工种 人数 主要工作内容 1 施工技术人员 2 施工技术指导、质量记录 2 机长 2 指挥钻机运转、人员调度 3 钻机操作 16 钻机操作，维持钻机运转 4 钢筋工 15 钢筋笼制作 5 司机 6 车辆及吊车司机 6 其他工种 10 杂工及其他技术工人 三、工期组织 此围护结构的优点就在于无泥浆污染，噪声小，成桩速度快，预计每天成桩 两根左右。 __