钻孔咬合桩施工质量控制.doc

钻孔咬合桩施工质量控制1工程慨况杭州地铁一期工程试验段秋涛路站主体围护采用钻孔咬合桩，桩径1.0m，桩中心距0.75m，咬合25cm，桩长2835m， A序桩采用C15（水下采用C20）砼，B序桩采用C30（水下采用C35）钢筋砼。施工时先施工A桩，后施工B桩，A桩采用超缓凝砼，要求必须在A桩砼初凝前完成B桩的施工。钻孔咬合桩采用液压全套管钻机施工，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，实现咬合。钻孔咬合桩平面布置见图1-1所示。 图1-1 钻孔咬合桩平面示意图2 工艺原理简述钻孔咬合桩，是桩与桩之间相互咬合排列的一种基坑围护结构。为便于切割，桩的排列方式设计为一个A桩（素砼桩或矩形钢筋笼的钢筋砼桩）和一个B桩（钢筋砼桩）间隔布置，施工时先施工A桩，后施工B桩，A桩采用超缓凝砼，要求必须在A桩砼初凝前完成B桩的施工。钻孔咬合桩采用液压全套管钻机施工，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，实现咬合。钻孔咬合桩平面布置见图1-1所示，咬合桩施工顺序见图2-1所示。图2-1 钻孔咬合桩施工顺序示意图钻孔咬合桩采用全套管钻孔桩机施工，施工方法为全套管施工法（即跟管取土钻进法），其工艺原理为：采用全套管钻孔桩机的液压摇动装置并辅以加压，使钢套管反复边做圆周摇动边压入，从而较大幅度地减少钢套管与土层间的摩阻力，同时锤式抓斗不间断地取土，如此钻至设计深度。然后，测定孔深，放入钢筋笼，再按适宜的工艺要求灌注砼即可成桩。3 成孔质量控制3.1 开孔定位根据咬合桩施工顺序所对应的导墙孔位编号进行钻机就位，使保管器中心对应定位在导墙孔位中心。由于100厘米桩径咬合桩所使用的钢套管钻头外径为100厘米，管身外径为98厘米。为方便套管入孔，导墙孔直径一般应大于套管钻头外径，其直径为102厘米，即孔口定位误差可导致咬合量出现最大达4厘米的误差。因此，第一节套管入孔后，应严格控制孔口定位误差，尽可能使套管中心与导墙孔中心重合，以免影响咬合量。钻孔咬合桩导墙孔位布置示意见图3-1。 图3-1 钻孔咬合桩导墙孔位示意图3.2 垂直度控制与检验为确保咬合桩底部有足够的咬合量，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控制，这是成孔质量控制的关键，咬合桩的垂直度控制标准为3。在成孔过程中要控制好桩的垂直度，必须抓好以下两个环节工作：3.2.1 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，然后将按照全桩长配置连接整根套管，进行整根套管的顺直度检查和校正。单节套管(8m)的顺直度偏差宜小于5mm，整根套管（2535mm）的顺直度偏差宜小于10mm。检测方法：在地面上测放出两条平行直线，将套管置于两直线之间，然后用吊线锤和直尺进行套管顺直度的检测。3.2.2 成孔过程中桩的垂直度监测和检查在成孔过程中通常采用以下两种方法，对套管垂直度进行全程监控，以便及时发现和纠正偏差，确保垂直度偏差在规定范围以内。(1)地面监测即在地面选择两个相互垂直的方向采用经纬仪或吊线锤监测地面以上套管的垂直度，发现偏差及时纠正。这项工作在成孔过程中应自始至终坚持，不能中断；(2) 孔内检查每节套管下压完成后，安装下一节套管之前，采取人工进入孔内用吊线锤测量孔口与孔底垂直度偏差的方法，或采用“测环”进行孔内垂直度检查，不合格时需进行纠偏，直至合格后才能进行下一节套管施工。3.2.3 垂直度偏差的纠正方法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。施工中常遇的垂直度偏差主要有以下三种情况，其纠偏方法如下：(1) 套管入土较浅时的纠偏方法如果套管偏差不大或套管入土深度不超过5m时，可直接利用磨桩机的顶升油缸和推拉油缸调节套管的垂直度，以达到纠偏的目的；(2) A桩的纠偏方法由于A桩先行施工，其成桩过程对邻近桩无影响。因此，当A桩入土5m以下发生较大偏差，且利用磨桩机油缸纠偏达不到要求时，可向套管内回填砂或粘土，同时起拔套管，直至将套管提升至上一次垂直度检查合格的位置，然后调直套管，检查其垂直度合格后再重新下压；(3) B桩的纠偏方法B桩的纠偏方法与素砼桩基本相同，不同之处在于不能向套管内填砂或粘土，而应填入与A桩相同的砼，否则将在桩间留下土夹层，从而影响排桩的止水效果。3.2.4 压管钻进与开挖取土压管钻进与开挖取土是咬合桩成孔的主要工序，二者应同时进行，即磨桩机通过摇摆、下压套管的同时，用抓斗从套管内取土，以减少土层阻力，达到成孔的目的。施工时应始终保持套管底超前开挖面的深度在2.5m以上，使套管底部形成一定深度的“土塞”。其目的主要是防止套管周围的地下水或泥砂从套管底部涌入，而造成地面下沉或塌陷。同时地下水进入套管内后，受水浮力的影响，使抓斗的冲抓效率大大降低。3.2.5 终孔后清孔终孔后对孔深、垂直度进行最终检查和验收，检查合格后进行下一道工序施工。采用全套管法施工，孔内分为有水和无水两种情况，当孔内无水或仅有少量地下水渗入时，可直接吊放钢筋笼、下导管进行砼灌注施工。由于全套管法成孔是以钢套管作护壁，孔内没有泥浆，所以水中悬浮颗粒沉淀极快，特别是在粉砂地层中。因此，当孔内积水较多（或为平衡地下水压力而向孔内注入较多水）时，应测定孔底沉渣厚度，若沉渣厚度大于10cm，须进行清孔。4 砼灌注质量控制采用全套管法的砼灌注方法与钻孔灌注桩不同。根据不同地层的水文地质条件，全套管法砼灌注分为有水和无水两种情况。孔内有水时采用水下砼灌注法施工，孔内无水时则采用干孔导管法流态灌注。钻孔咬合桩砼灌注质量控制，重点应作好以下几方面的工作：4.1 确定A桩砼缓凝时间A桩砼缓凝时间根据单桩成桩时间来确定，单桩成桩时间与地质条件、桩长、桩径，和钻机能力等有直接联系。因此，A桩砼缓凝时间可以根据以下方法来确定。测定单桩成桩所需时间t，确定A桩砼的缓凝时间，可根据下式计算。T=3t+K式中：T素桩砼的缓凝时间（初凝时间）；K储备时间，一般取1015小时；t单桩成桩所需的时间。单桩成桩时间需根据工程地质通过试桩来确定，假设t=11小时/桩，根据上式可得出A桩砼缓凝时间为50小时。4.2 防止A桩砼涌入B桩孔内在B桩成孔过程中，由于A桩砼未凝固，还处于流动状态，因此，A桩砼有可能从A、B桩相交处涌入B桩孔内，防止该现象发生，有以下几个方法可以采用：4.2.1 A桩砼的塌落度应尽量小一些，为162cm，以便降低砼的流动性，B桩为202cm；4.2.2 套管底口应始终保持超前于开挖面一定距离，至少不应少于2.5m，使孔底开挖面以下形成一段“土塞”阻止砼的流动；4.2.3 必要时（如遇地下障碍物套管底无法超前时）可向套管内浇注入一定量的水，使其保持一定的反压来平衡A桩砼的压力，阻止A桩砼流入B桩的现象发生；4.2.4 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A桩砼涌入B桩现象为止。待A桩缓凝混凝土塌落损失一段时间后再继续施工B桩。4.3 套管埋置深度控制采用全套管法砼灌注过程中，需及时测量砼面高度，掌握套管的埋置深度，同时磨桩机应不停地做摇摆和少量上拔套管的动作。目的一是防止因孔内砼高度不足，而不能抵抗周围地层压力，造成桩体缩径（或A桩砼流入B桩）；二是防止套管埋置深度过深，使套管因内外管壁摩阻力过大而不能拔出。套管埋置深度一般应控制在410米之间，埋深达到10米时应立即拆除套管，使砼面高于套管底4米左右。 4.4 钢筋笼上浮和下沉的控制措施4.4.1防止钢筋笼上浮的措施由于套管内壁与钢筋笼外缘之间的空隙比较小，因此在上拔套管时，钢筋笼将有可能被套管带着一起上浮。其预防措施主要是：(1) 严格控制钢筋笼的外径尺寸，使其小于套管内径6cm左右。如当套管内径为89cm（双壁套管）时，钢筋笼的外径应控制在83cm以内；(2) B桩砼的骨料粒径应尽量小些，不宜大于25mm；(3) 上拔套管前，先反复摇摆套管23次，以减少钢筋笼于套管壁间摩擦力； (4) 在钢筋笼底部焊接安装钢筋砼板，使灌注后的砼全部压在钢筋砼板上，从而增加了钢筋笼的重量，起到防止钢筋笼上浮的作用。4.4.2 防止钢筋笼下沉措施 (1) 成孔后在孔底添加少量片石，提高持力层的承载力；(2)利用钢筋笼底部安装的钢筋砼板，使钢筋笼与孔底持力层间的接触面增大，提高钢筋笼抗下沉能力。4.4 特殊情况下的成孔质量控制4.4.1 遇地下障碍物的处理总的来说，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，特别是咬合桩施工还要受到时间的限制。因此，采用钻孔咬合桩的工程必须对地质情况十分清楚。施工中如遇卵石层、孤石、条石基础等，可以先抽干套管内积水，然后用十字冲锤将其击碎后抓出。如遇到大面积的抛填片石层，则需采取“二次成孔法”施工，即：先进行该区域的B桩成孔，成孔深度至穿透抛石层，然后将孔用素土回填，再按咬合桩的施工工艺先A桩后B桩顺序施工，如图4-1所示。图4-1 “二次成孔法”施工顺序示意图4.4.2 因特殊情况使B序桩切割成孔困难时的处理(1)由于特殊情况造成A序桩砼超过终凝时间较长，砼强度超过10Mpa以上时，B序桩成孔无法切割A序桩，而不能成孔，施工将跳开该桩继续施工其它能切割的桩，最后沿两桩外侧施工旋喷桩，进行人工成孔；(2)当咬合桩施工的流水作业中断时，应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，待后续咬合桩施工至该桩时重新成孔完成连续咬合桩的施工；(3)当成孔精度不能满足3的