大连地铁2号线海之韵站车站工程全套管钻孔咬合桩施工工艺介绍

大连地铁2号线海之韵站车站工程全套管钻孔咬合桩施工工艺介绍中铁十四局大连地铁2号线海之韵站车站项目经理部2014年12月22日一工程概况汇报内容三地质概况二车站设计概况四全套管钻孔咬合桩施工工艺简介五施工工艺介绍六施工重难点分析七常见问题处理方法一、工程概况一、工程概况

海之韵站设在辽宁省大连市东港商务区港隆路下，为地铁2号线的起点站。车站位于沿海回填区，东侧距离海岸线210m。车站为地下双层岛式车站，施工线路总长207.4m，起止里程为DK0+148.4～DK0+355.8，基坑开挖深度16.7m，开挖宽度18.9m，总建筑面积9690m2。车站主体结构采用现浇整体式框架结构，车站标准段为地下双层两跨结构，局部位置采用双层三跨。本站共设4个出入口，2个风道，1个消防疏散通道，所有结构采用明挖顺筑法施工。一、工程概况本工程为2号线东延伸线，为地铁2号线起点站海之韵站一、工程概况车站与周边环境位置关系示意图：沿港隆路东西向布置，东侧距海岸线210m港隆路海之韵站东海站～海之韵站区间黄海

车站施工线路总长207.4m，基坑开挖宽度18.9m，开挖深度16.7m。车站共设4个出入口，2个风道，1个消防疏散通道。一、工程概况车站横剖面图

车站为地下双层两跨岛式车站，局部双层三跨二、地质概况

车站位于大连东港填海区，地层自上而下依次为新近素填土（约3～7年）、淤泥、淤泥质粉质粘土、粉砂、粉质粘土、强风化板岩、中风化板岩。填土层厚度14～26.7m，结构基底下方填土层厚0～10m，淤泥层厚0.5～1.9m，淤泥质粉质粘土层厚0.6～9.9m，粉砂层厚1.3～14.9m，粉质粘土层厚0.5～9.6m。地下水埋深4.0～5.1m，年水位变幅约1～3m，受海水潮汐影响。素填土粉砂中风化板岩粉质粘土淤泥质粉质粘土淤泥强风化板岩区间车站地质纵剖面二、地质概况

根据地勘报告，车站地质主要特点：

1、素填土层为新近回填，层厚14～26.7m，呈欠固结状态，为高压缩性土层，组成成份劈山石英岩碎石为主，平均粒径20mm～120mm，棱角状，硬杂质含量70%以上，余为粘性土。局部含大块石，直径大于200mm。根据地区施工经验，近海回填土层局部包裹有淤泥土层，形成淤泥包及淤泥囊，对施工影响较大。2、场区非均匀分布有软土（淤泥、淤泥质粉质粘土），具有含水量高、孔隙比大、压缩性高、欠固结、高灵敏度、抗震强度低等特点，不宜做天然地基。3、粉砂层中夹杂淤泥薄层，淤泥含量随深度增加而减少，粉砂表层力学性质较差，随深度增加强度增大。受新近地表回填影响，粉砂表层有扰动，粉砂层顶部1-2米不宜做持力层。二、地质概况车站典型地质横剖面0-10-20-30-40素填土粉砂中风化板岩淤泥质粉质粘土强风化板岩强风化板岩粉质粘土二、地质概况车站主要位于回填土层，部分位于淤泥质粉质粘土，为防止不均匀沉降，需对基底进行旋喷桩加固处理。三、车站设计概况三、车站设计概况1、围护结构：车站围护结构为排桩加内支撑支护体系，排桩采用Φ1200咬合桩，兼做止水帷幕，标准段一序桩与二序桩交错布置，相互咬合，咬合厚度250mm，桩中心间距950mm，其中一序桩A桩为C15素混凝土桩（掺加适量高效缓凝减水剂，缓凝时间控制在初凝60小时，终凝70小时），二序桩B桩内配置圆形钢筋笼，为水下C35钢筋混凝土桩。围护桩桩长有35.8m、33.8m、36.5、35.5和32m五种。各桩型的长度满足进入粉质粘土≥4m或全风化岩≥4m或强风化岩≥2m或中风化岩≥0.5m。三、车站设计概况

咬合桩施工顺序为A1、A2、B1、A3、B2、依次类推，B桩切割A桩，相互咬合。在每段端头设置砂桩，待施工至此接头时挖出砂按B桩工艺进行混凝土浇筑，并在砂桩接缝外侧增设一根止水旋喷桩。三、车站设计概况2、支撑体系布置：主体基坑支撑设四道支撑一道倒撑，第一道为钢筋混凝土支撑，间距8m，冠梁尺寸2000*1000mm，支撑800*800mm。第二、三、四道支撑均为钢支撑，支撑水平间距为2m。钢支撑采用Φ609钢管，壁厚t为16mm，钢围檩采用双拼I50c组合腰梁。桩间支护采用C25网喷混凝土，钢筋网¢6@200*200mm。

3、复合地基处理：由于本站基础持力层为淤泥质粉质粘土及欠固结素填土层，地基承载力和沉降均不满足设计要求，采用旋喷桩进行地基处理，复合地基同时提高基坑坑底抗力及抗变形能力。旋喷桩桩长需满足进入粉砂层≥3m，分为基底下8m、11.5m、16m三种。三、车站设计概况32～36.5m素填土淤泥质粉质粘土粉砂粉质粘土全风化中风化旋喷桩咬合桩车站围护结构横剖面砼支撑钢支撑车站围护结构纵剖面右线左线0-10-20-30-40地基处理桩底线咬合桩桩底线0-10-20-30-40地基处理桩底线咬合桩桩底线三、车站设计概况四、全套管钻孔咬合桩

施工工艺简介四、施工工艺简介

根据本站地质条件，采用全套管钻孔咬合灌注桩工艺进行围护结构咬合桩施工。钻孔咬合桩由我国地下工程界知名专家王振信教授在国外考察时发现，并将其引进到国内推荐给深圳地铁工程。目前经过大量的工程实践，钻孔咬合桩在地铁、道路下穿线、高层建筑物等城市构筑物的深基坑工程中已广泛推广，特别适用于有淤泥、流砂、地下水富集等不良条件的地层。四、施工工艺简介本工程采用MZ1500型全套管钻机成孔，由搓管机、55t履带吊、液压工作站、冲击抓斗及套筒组成。搓管机履带吊液压工作站套管冲击抓斗机械设备四、施工工艺简介

工艺特点：

1、垂直度高、外形标准、质量可靠、止水效果好。2、地层适应性强。3、连接形式灵活，可以与周围桩进行任意角度的连接。4、施工环保效果好。5、工程配筋率低、造价相对低廉。6、成桩施工速度快、效率高。7、与传统钻孔支护排桩相比，大幅提高了支护结构的抗剪强度和安全性。五、施工工艺介绍五、施工工艺介绍1、施工工艺流程图五、施工工艺介绍2、场地平整及测量放样施工前平整场地，清除地表的植物及其他附着物，用挖机进行平整、压实。采用全站仪放出钻孔咬合桩中轴线，以确定导向槽开挖位置。根据设计要求以及类似工程的施工经验，确定钻孔咬合桩中心按设计位置外放15cm。五、施工工艺介绍

导向槽开挖、平整3、导向槽施工咬合桩导向槽采用C20钢筋混凝土，导向槽每边宽1.7m，厚度0.5m，导向槽梁内布置φ12钢筋。导向槽模板采用定型钢模，每段长度4.75m，模板采用角钢支撑加固，转角处可用砖砌。模板位置严格按咬合桩位轴线定位，内径大于设计桩径20mm。浇筑砼前用全站仪对模板位置及砼标高进行复核确认。五、施工工艺介绍五、施工工艺介绍

导向槽设计结构形式

导向槽钢筋、模板五、施工工艺介绍

导向槽成型图片五、施工工艺介绍4、钻机就位待导向槽砼达到强度后，将套管钻机就位。钻机就位后利用钻机的调平系统，调整水平，使套管中心、钻机抱管器中心与导墙孔桩中心保持在同一轴线上。安放第一节套管，首节偏差不得大于2‰，采用全站仪、吊锤球及千分靠尺定位及检查垂直度。五、施工工艺介绍五、施工工艺介绍钻机导向槽就位5、抓斗取土、套管跟进钻机就位后吊装安放第一节套管至钻机钳口中，使用搓管机正反扭动加压下切，压入套管，压入过程中，在地面选择两个互相垂直的方向采用线锤监测地面以上部分的套管垂直度。首节套管压入2.5m～3m，然后用抓斗从套管内取土，一边抓土，一边下压套管，要始终保持套管底口超前取土面2m以上，以防止管涌现象。第一节套管压入完成后，安装下一节套管，套管接头缠胶带和摸黄油，以防止漏水。每节套管压完后安装下一节套管前，使用靠尺检查套管垂直度，确保套管垂直度在3‰之内。继续下压取土，直至达到设计孔深。五、施工工艺介绍五、施工工艺介绍钻机抓斗取土、成孔

注意事项：

（1）施工过程中遇到较硬风化孤石或者进入强风化岩层后，抓斗取土效果较差，可采用旋挖钻钻进，或采用冲锤施工。（2）套管内水位较高时，抓斗冲抓取土阻力大，取土变慢，采用直径1米，高1.8米的钢桶进行降水，保证套管内水面距离开挖面不超过1米。（3）孔底虚渣深度不宜超过200mm厚，虚渣可以采用抓斗清除，也可以采用旋挖钻清除。五、施工工艺介绍

成孔质量要求：

五、施工工艺介绍检验项目允许误差检验方法孔位偏差50mm全站仪测量孔径不小于设计钢尺量垂直度0.3%吊锤球、千分尺孔深不小于设计测绳量五、施工工艺介绍旋挖钻配合钻进取土五、施工工艺介绍套管内钢桶取水钢桶取水6、钢筋笼加工与吊装钢筋笼采用整体式，主筋为HRB400Ф28钢筋，采用闪光对焊连接；箍筋HPB300φ12圆钢。内侧设置HRB400Ф20的加强箍筋，间距1.5m，另设HRB400Ф20的加劲钢筋，间距3m，以保证钢筋笼吊装稳定性。为监测基坑开挖变形情况，部分钢筋笼内设置测斜管和应力计。钢筋笼完成后采用一台55t履带吊整体吊装，起吊共设8个吊点，吊点间距为8～10m，钢筋笼采用整根吊装。为保证起吊时的刚度和强度，钢筋笼起吊点用Ф28钢筋加固。五、施工工艺介绍五、施工工艺介绍五、施工工艺介绍钢筋笼吊装7、混凝土浇筑咬合桩桩身砼均采用水下砼灌注法施工。（1）水下混凝土灌注前应再次用测绳检测孔深及沉渣厚度。

（2）混凝土灌注导管采用螺丝扣套橡胶密封圈连接，内径25cm，采用吊机徐徐下放导管至孔内，导管底口应高出孔底30～50cm，保证下口出料空间，导管上口连接混凝土漏斗。（3）砼浇筑采用吊机通过料斗吊入漏斗。漏斗内存入2m3以上封底混凝土后，拔出漏斗底盖，向导管内灌注混凝土，并保持砼连续灌注，严禁中途停工。灌注过程中，注意孔内水位升降情况，随时测量砼面实际高度并计算导管埋深，保证导管底端埋入砼面以下2～6m。

（4）随混凝土面上升拔高套管和导管，逐步拆除套管和导管。为保证设计桩顶混凝土质量，混凝土灌注至桩顶标高以上0.3～0.5m，施工冠梁前再凿除此部分混凝土。五、施工工艺介绍五、施工工艺介绍水下砼灌注8、成桩效果桩体强度达到设计强度后，开挖到至桩顶高程，凿除桩头多余部分，对桩位进行检验。检测采用低应变检测桩身完整性，检测数量不少于总桩数的20%。目前已咬合桩已按要求检测完毕，全部合格。经开挖揭示，咬合桩垂直度高、外形标准，达到预期支护和止水效果，受到业界专家的一直认可和赞誉。六、全套管咬合桩施工六、全套管咬合桩施工桩身低应变检测六、全套管咬合桩施工咬合桩开挖效果六、全套管咬合桩施工咬合桩施工专家讨论会，施工效果得到业界专家一致认可六、施工重难点分析六、施工重难点分析全套管咬合桩桩径大，桩深长，数量多，施工周期长，其施工的重难点在于如何保证成桩质量，最终达到理想的止水效果。1、超缓凝混凝土质量控制超缓凝混凝土各项性能指标能否满足设计施工要求是钻孔咬合桩施工成功的前提和关键，钻孔咬合桩所采用的超缓凝混凝土的初凝时间不宜早于60h。因此对混凝土生产质量控制要求较高，慎重选用高效缓凝减水剂，施工前进行工艺试验。各种原材料的质量应保持稳定，主要材料应专罐专用，专车专送，各车混凝土运抵工地后按规定制备试块。做好现场施工组织管理，保证施工连续快速进行。2、咬合桩定位与垂直度控制①导向槽起锁口和导向作用，直接关系到咬合桩成孔精度，施工中严格控制导向槽施工精度，确保轴线误差±10mm，内墙面垂直度2‰，导墙顶面平整度5mm。②套管的顺直度检查和校正钻孔咬合桩施工前，在平整的地面上进行套管顺直度检查和校正，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，套管顺直度偏差控制在1‰-2‰。

③成孔过程中桩的垂直度监测与检查地面监测：在地面选择两个相互垂直的方向采用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。这项检查在每根桩的成孔过程中应始终进行，不中断。孔内检查：每节套管压完后安装下一节套管前，都要下入孔内检查孔底的垂直度，不合格时需要进行纠偏，直至合格才能进行下一节套管施工。六、施工重难点分析④纠偏纠偏的常用方法：a、利用钻机液压系统进行纠偏：如果偏差不大或套管入土不深（5m以内），可直接利用钻机的竖向和水平油缸调节套管的垂直度，可达到纠偏的目的。b、A型桩纠偏：如A型桩在入土5m以上发生较大偏移，可先利用钻机液压系统直接纠偏如达不到要求，可向套管内填砂或粘土，一边填土一边拔套管，直至将套管顶升至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在重新下压。c、B型桩纠偏：B型桩与A型桩不同之处：在于填入的是与A桩相同的混凝土，否则有可能在桩间留下土夹层，影响围护结构的防水效果。六、施工重难点分析3、施工段接头的处理在实际的施工中，一台套管钻机负责某一段的施工，需多机同时作业，待机械返回再施工连接部位的桩时，该段最早施工的桩已经终凝，致使切割无法进行。此时可在开始施工的桩侧设置砂桩（即成孔用砂回填），待后施工段施工至此接头时掏出砂，安装钢筋笼，灌注相应混凝土即可。因砂桩相邻桩的混凝土已凝结完成，强度较高，后施工的连接桩与其连接不可避免产生施工缝，基坑开挖后施工缝处会出现渗漏现象。因此砂桩混凝土灌注完成后需在外侧增加一根旋喷桩做止水处理。六、施工重难点分析七、常见问题处理方法七、常见问题处理方法1、遇到地下障碍物①遇到较硬的障碍物时，可将抓斗换成冲击锤，将其冲碎，然后抓取出来。②对地下管线、钢筋、型钢等大型障碍物可抽干积水，在保障安全的前提下吊放人员下孔切割处理。③如遇有比桩径大的石块或整板状的障碍物时，可采用旋挖钻将其击碎或击穿后，再由咬合钻机进行施工。七、常见问题处理方法2、B序桩切割成孔困难

（1）由于特殊情况造成A1桩混凝土超过终凝时间较长，混凝土强度超过10Mpa时，B1桩无法切割A1桩成孔。此时将A2附近导墙破除，在A2桩不调整桩位的情况下先保证B1与A2咬合施工，B1桩与A1桩相切，然后按顺序继续施工A3、B2、…，最后沿A1、B1两桩外侧施工旋喷桩进行封堵。七、常见问题处理方法（2）若B1桩成孔施工时，其两侧A1、A2混凝土均已凝固，处理方法是放弃B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3根咬合桩及两根旋喷桩作为补强防水处理，并在基坑开挖过程中将A1和A2桩之间的夹土清除，喷设早强混凝土。七、常见问题处理方法（3）咬合桩施工的流水作业中断，A1桩混凝土有早凝倾向时，迅速移机对末端桩进行切割，单侧咬合面成孔，然后在孔内灌注河砂拔管形成砂桩，待后续咬合施工至该桩时重新成孔完成连续咬合桩的施工，并在砂桩外侧施工旋喷桩进行止水处理。七、常见问题处理方法3、砂土管涌预防及措施

砂土管涌产生条件：⑴在桩孔较深处存在松砂层时，且又作用着向上的渗透水压力，水压力过大时，砂土颗粒就会处于冒出、沸涌状态形成砂土管涌；⑵在成孔过程中，如果软土层深厚，地下水位高，且粘性土层与粉土中夹粉砂时，极易在渗透水压作用下产生砂土管涌；⑶在持力层有大量的承压水而孔内水却很少或无水的状态下，套管一接近持力层附近的承压水时，承压水就突然把套管超前部分