咬合桩施工工艺

咬合桩施工工艺     一、简介     咬合桩为近年来在国内新出现的一种桩型，在部分城市地铁围护结构中已取得了成功的经验。钻孔咬合桩作为一种新型的围护结构，由于其桩心相互咬和，解决了传统的桩心相切桩防水效果差的毛病。且具有对环境影响小、质量可靠、造价低等优点，具有推广价值。     二、咬合桩的定义     相邻混凝土排桩间部分圆周相嵌，并于后序次相间施工的桩内置入钢筋笼，使之形成具有良好防渗作用的连接挡土支护结构。由于其特点为桩间的相互咬合，故称为咬合桩。     三、咬合桩的特点     1、优点  ( 机械设备噪音低、无震动、无泥浆污染近似于干法取土，对周围环境影响小。  ( 对沉降及变形容易控制，由于有钢套管的保护能靠近临时建筑物、地下管线施工。  ( 全套管的跟管钻进，能顺利穿越饱和含水地层，有效的防止了孔内流沙、涌泥，并可进行嵌岩，施工较为安全、快捷，对桩身质量能较好的控制，保证了桩承载力。  ( 第二序次施工的桩在已有的第一序次两桩间实施切割咬合，全套管的护孔方式保证了桩间紧密咬合，形成良好的整体连续结构。  ( 不需要在施工止水帷幕，同其他围护结构相比，采用咬合桩围护在造价上有一定优势。     2、缺点  ( 咬合桩的桩径受限制，因此一般施工单位缺乏经济实力购置多种直径的套管。  ( 无水挖掘时需要注意防止缺氧、有害气体等发生。  ( 灌注混凝土后，有时会发生钢筋笼上升的事故。     四、咬合桩的施工工序及施工方法     围护咬合桩一般分A、B型两种，间隔分布，B型桩钢筋笼为圆形，全长配筋，主筋不均匀分布，A型桩为第一序桩，B型桩为第二序桩。先行施做第一序桩（A型），在完成前后两根A桩后，施做第二序桩（B型），在第一序桩混凝土灌注20小时至50小时范围内（混凝土初凝前），施工第二序桩，使之嵌入第一序桩体内，成为一个整体。     五、钻孔咬合桩施工技术要点     咬合桩是通过桩体咬合而达到结构自防水的目的，通过桩体内钢筋不均匀分布而达到在相同配筋量的情况下，获得最大抗弯强度，从而获得较好的经济利益。因此，咬合桩的技术要点可归结为垂直度、混凝土的缓凝时间、混凝土材料的均一性和钢筋笼的定位等。     1、桩体垂直度控制     桩机就位后先进行初步对中，采用吊线锤，过机械下压中心支点与桩位中心对中，对中后，根据需要调节机械各支腿油顶，使机械操作平面水平。水平调整完成后，再次对中，根据本次对中结果，再次平面移动对中，对中完成后，支起各支腿油顶，对中完成，对中误差应小于1公分。     吊装完第一节套管后，应在机械平面两个90度方向设置吊线锤，对套管垂直度进行监测，在套管下沉过程中，监测人员全过程跟踪。发现问马上进行纠偏。     2、混凝土缓凝时间     混凝土采用商品混凝土，混凝土的缓凝时间直接影响到工程的成败。按设计及工艺要求，混凝土的缓凝时间应大于60小时，在施工过程中，对不同批号的水泥及不同批号的外加剂，应提前做好配合比试验。     A型（第一序桩）缓凝时间应大于等于60小时。     B型（第二序桩）缓凝时间应大于等于10小时。     3、混凝土的合易性及均一性     水下混凝土灌注要求混凝土的坍落度在18~22之间，每车混凝土均应现场做坍落度试验并予记录。每次出料时，上料斗上应有10公分间距的格栅状钢筋滤网，防止砼罐车内流出块石及水泥结晶体堵塞恸导管。     砼应充分搅拌，防止部分砼砂率过高或过低，过高或过低砂率的直接后果是该部分砼的和易性发生改变，使得钢筋笼有可能跟管上浮。     4、钢筋笼的定位     钢筋笼四周应设置定位U形卡。保证在钢筋笼安放时顺畅。钢筋笼起吊时采用四点双钩缓慢起吊，逐步倒点下放，不得使钢筋笼发生变形，在钢筋笼下放过程中，在钢筋笼下放过程中，逐步调整钢筋笼方向。为保证钢筋笼定位准确，每个钢筋笼就位前均应绑上测绳，在3外套管起拔过程中，监测钢筋笼是否上浮。 咬合桩控制要点   1、 桩位的控制 为了保证钻孔咬合桩有良好的咬合效果，应严格控制孔口的定位误差，孔口定位误差的允许值应符合设计和要求。 2、 单桩垂直度的控制 为了保证钻孔咬合桩底部有足够的咬合量，除严格控制孔口定位误差外，还应对其垂直度进行严格控制。 成孔过程中要控制好桩的垂直度，必须抓好以下3个环节： (1) 套管的顺直度检查和校正。 钻孔咬合桩施工前应在平整地面上进行套管顺直度的检查和校正。首先检查和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的顺直度检查和校正。 (2) 成孔过程中桩的垂直度监测和检查。 ① 地面监测。 ②孔内检查。每节套管下压完成后安装下一节套管之前，可视施工过程中桩孔垂直度的变化规律，定期安排一定频次的抽样检查，即停下来用测斜仪进行孔内垂直度检查。 (3) 纠偏。 成孔过程中如发现垂直度偏差过大，必须及时纠偏，一般是利用钻机的套管驱动器来进行切削钻进纠偏即可。 3、 超缓凝混凝土的缓凝时间要求 A桩混凝土缓凝时间应根据钻机施工咬合桩工序要求时间来确定，单桩成桩时间又与地质条件、桩长、桩径、钻进能力及操作工艺水平等有直接的关系。因此，A桩混凝土缓凝时间主要根据以下因素来确定： (1)根据工程的具体情况和所选钻机的类型在现场做成桩试验来测定A、B桩单桩成桩所需时间tA、tB。 (2) A桩混凝土的缓凝时间可根据下式计算 T=k(2tA+tB) 式中T——A桩混凝土的缓凝时间 (初凝时间); k——不可预见因素影响系数， k=1.20; tA、tB——A、B型桩单桩成桩所需时间。 4、克服桩内“混凝土管涌” 在B桩切割两侧A桩成孔过程中，由于A桩混凝土尚未凝固，还处于流塑状态，因此A桩混凝土可能从A、B桩相交处涌入B桩孔内，称为“混凝土管涌”。克服“混凝土管涌”主要采取以下措施： (1) 控制A桩混凝土的坍落度，不宜超过14cm。 (2) 套管底口应始终超前于开挖面2.5m以上，如果钻机能力许可，这个距离越大越好。 (3) 必要时可向套管内注入一定量的水，使其保持一定的反压来平衡A桩混凝土的压力，阻止“混凝土管涌”的发生。 5、 预防“浮笼” 由于套管内壁与钢筋笼外缘之间的间隙较小，灌注桩芯混凝土起拔套管的时候，钢筋笼有可能被套管带着一起上浮形成“浮笼”。一般用振动锤起拔套管时因高频振动的液化减摩效应，“浮笼”现象极少发生。此外，尚可采取如下预防措施： (1) 确保灌桩混凝土的和易性良好，其粗骨料粒径满足<20mm的要求; (2) 钢筋笼的加工尺寸应确保精确，在转运、吊装过程中采取可靠措施防止钢筋笼扭曲变形； (3) 在钢筋笼底部加焊一块比钢筋笼略小的薄钢板，增加其抗浮能力。 6、 分段施工节点连接技术 往往一台钻机施工无法满足工程进度要求，需要多台钻机分段施工，这就存在首尾段之间的节点连接问题。节点连接一般采用砂桩过渡的方法，即先施工段的端头设置一个砂桩用以在相邻的A桩预留出咬合企口，待后施工段到此节点时在砂桩桩位重新成孔挖出砂并灌上混凝土即可。 7、 钻孔咬合事故桩的处理措施 在钻孔咬合桩施工过程中，有可能因A桩超缓凝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，使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) 平移桩位单侧咬合。  B1桩切割咬合施工时，A1桩的混凝土已经凝固，使钻机不能按正常施工条件切割咬合A1、A2桩完成B1桩。在这种情况下，可向A2桩方向平移B1桩桩位，使钻机单侧切割A2桩，以后在A1与B1桩外侧另增加一根旋喷桩作为过渡处理。 (2) 用后压浆技术，旋喷补强技术等法处理排桩之间的缺陷是十分有效的方法。 旋挖钻机与钻孔咬合桩施工工法（上） 发布时间:2007-01-16     来源: 旋挖钻机在现代地基基础施工中的优势已经是耳熟能详了，但旋挖钻机在工民建及地下工程开挖领域的基坑支护方面的巨大潜力,对习惯于传统设计理念和施工方法的设计和施工人员来说，是一个值得关注和尝试的新课题。笔者结合三一重机生产的SR220C、SR180旋挖钻机在中东海湾地区参与重大工程项目建设的实践，并参考国内外地铁工程和高层建筑基坑围护工程中钻孔咬合桩施工工法应用的成功经验，对在工民建及地下工程开挖领域的基坑支护工程中，如何合理、有效地使用旋挖钻机进行钻孔咬合桩施工以及咬合桩施工工艺和管理规范，进行基本的探讨和归纳。 　　1 咬合桩施工工法的现状 　　基坑工程是一个古老而又有时代特点的岩土工程课题。放坡开挖和简易木桩围护可以追溯到远古时代。20世纪以来，随着大量高层，超高层建筑及地下工程的不断涌现，旋挖钻机，特别是钻深不超过40m的中小吨位旋挖钻机替代套管钻机、循环钻机以及螺旋桩机，用钻孔咬合桩施工工法来完成主体基坑支护工程，得到了广泛的应用，并逐渐从理论和概念上得到完善和成熟，形成一种新的现代基础施工工法: 钻孔咬合桩基坑支护工法，如图1所示。 　　2 工法特点 　　(1) 采用旋挖钻机施工，在成孔过程中对易于坍孔的部分采用钢套管(一般直径略大于桩孔直径)护壁，这样可避免孔壁坍垮问题，且成孔垂直度能由旋挖钻机垂直度控制系统自动调整和保证。如三一重机生产的SR220C旋挖钻机可实现垂直度误差不大于2‰的控制精度。因此，咬合桩终端持力层处错位交叉的偏离精度可控、桩型标准。用旋挖钻机在桩身混凝土处于塑性状态下完成切割咬合过程形成的排桩围护结构整体性状好、支护强度大、防渗效果佳。一些厂家生产的旋挖钻机甚至可通过驾驶室内的HMI操控系统，清楚地判定和记录所穿越地层的土质情况及桩底持力层情况，因此成桩过程比较容易控制。 　　(2) 施工机械化程度高、成孔速度快、桩机就位迅速、成桩效率明显高于其他类型灌注桩。 　　(3) 施工无噪声、无振动，对地层及周边环境影响小，少泥浆作业，施工现场洁净。 　　(4) 钻孔咬合桩围护结构适用地层范围广，尤其在富水软地层中施工的排桩围护结构防渗效果好，无需另外增加辅助截水帷幕等防水措施，与其他达到相同工程要求的围护结构形式(如人工挖孔排桩、地下连续墙及泥浆护壁钻孔排桩等)相比造价低。 　　(5) 旋挖钻机施工钻孔咬合桩技术通用性强、易掌握，利于推广。 　　(6) 便于施行其他后处理技术，如后压密注浆技术、锚杆支护技术、旋喷加固技术等。 　　3 适用范围 　　该工法适用于风化石灰石岩层，砂砾石层及软土地层深基坑围护结构的施工，尤其在饱和富水软土层施工中最能体现其优越性。 　　4 工艺原理 　　钻孔咬合桩是用旋挖钻机钻孔，桩与桩之间相互咬合排列的一种基坑围护结构，如图2所示。 　　为便于切割咬合，桩的排列方式一般设计为一个素混凝土桩或异型钢筋混凝土桩(A桩)和一个钢筋混凝土桩(B桩)间隔布置。为了减少施工过程中相邻孔间的扰动，一般采用隔4孔为一个单元序列施工工法。即施工时，先施工A1桩，再施工A2桩。紧跟着施工相邻的B桩。A桩用超缓凝型混凝土，要求必须在A桩混凝土凝结之前完成B桩的施工，以便在B桩施工时，利用旋挖钻机切割掉相邻A桩1/4弱直径相交部分的混凝土，实现A桩与B桩的咬合。 　　5 施工工艺 　　5.1 导孔的施工 　　旋挖钻机就位以后，先预钻一个深3m左右的导孔，导孔的直径只要能顺利放入套管护筒即可。 　　5.2 单桩的施工工艺 　　(1) 压入护筒并取土成孔。为了保证进入桩位预孔内护筒的垂直度要求，先用旋挖钻机的护筒驱动器驱动第一节套管(每节套管长约7～8m)压入1.5～2.5m，然后用短螺旋钻斗(或土斗等)从套管内取土，一边卸土、一边继续下压护筒没入土中，第一节套管按要求压入土中后，地面以上要留1.2～2.0m，以便于接管。此后要视桩位的地质情况来决定需要接入钢护筒的节数或长短，以及压入钢护筒的方法: 对于地质条件优越的桩孔(护壁性能好，质地均匀等)可考虑不再接入第二节护筒即用直接取土法施工。在需要长套管护筒护壁时，除用护筒驱动器压入外，也可考虑用振动锤下护筒来提高作业效率。 　　(2) 垂直度的检测。在用驱动器压护筒时，桩位垂直度的检测一般为抽样检查。 　　(3) 吊放钢筋笼。对于需放置钢筋的桩孔，成孔检查合格后进行安放钢筋笼工作。安装钢筋笼时应采取有效措施保证钢筋笼标高的正确。 　　(4) 灌注桩芯混凝土。如孔内有水时需采用水下混凝土灌注法施工；如孔内无水时则采用干孔灌注法施工，此时应加强振捣。 　　(5) 拔管成桩。一边灌注混凝土一边拔管，此时常用振动锤拔起护筒套管。 　　(6) 预置二次灌浆导管。在预置灌浆导管时，不但在桩芯要预置一次灌浆导管 ，在桩的咬合相交部分，还应布置直径为50mm左右的PVC导管(二次灌浆导管)，为事后压密注浆提高排桩承载力和防渗效果做事前准备。 　　(7) 成桩维护。灌注后的单桩或排桩总会存在缩颈、搭接错位、