硬切割法钻孔咬合灌注桩施工及质量监督要点.docx

硬切割法钻孔咬合灌注桩施工及质量监督要点鲁和祥（上海市虹口区建筑业管理署， 上海200082）摘 要：硬切割法钻孔咬合灌注桩是一种新型绿色围护施工技术，在软土地基中对有特殊安全要求的基坑进行围护，具有安全、可靠、经济和使用方便等特 点。从政府监督的角度，结合案例对硬切割法钻孔咬合灌注桩施工和质量 监督要点进行了介绍。关键词：硬切割；钻孔咬合灌注桩；监督要点中图分类号：TU712文献标识码：B文章编号：1007-4104(2013)08-0079-041 工程概况孔咬合灌注桩排桩，该方案集清障、加固、成墙于一体。1.3 本工程难点分析1.3.1位于闹市区，离居民区近，周边建筑物变形控制要 求高基坑北侧和南侧大部分建筑物为 1930 年附近建造的砖木结构民房(南侧离保护建筑最近 10 m)，基坑变形对房屋结构 影响大，周边建筑物变形控制要求高。1.3.2 咬合桩垂直度控制要求高本工程咬合桩为全笼，A 桩中安放矩形笼，B 桩中安放 圆钢筋笼，钢筋笼井口连接的垂直度及定位要求更高，特别 是 A 桩中的矩形笼，1 000 mm 的咬合桩，咬合 200 mm 后 中间宽度仅为 600 mm，安放 380 mm 宽的矩形笼后每侧只 有 110 mm 的净空，桩长 18.5 m 的钢筋笼垂直度必须控制在1/300 才能满足咬合桩施工要求；为保证咬合桩排桩正常咬 合，A、B 桩成孔垂直度也必须控制在 1/300(钻孔灌注桩垂直 度控制要求为 1/100)，因此垂直度的控制是咬合桩施工的难 点。1.3.3 地铁变形控制要求高咬合桩外边线离地铁最近 5 m6 m，为保证地铁安全运 行，地铁隧道变形报警值为 10 mm。1.1 工程总体概况本项目位于上海市虹口区，东临吴淞路，南临武进路， 西靠乍浦路，北枕原海南路。地块三面临城市道路，西南角 有一幢市级保护建筑(距基坑最近处约 10 m)，地铁 10 号线隧 道东西向穿越本地块。本项目占地面积 16 426 m2，建筑物为地下 3 层、地上最 高 29 层，高度约 132.5 m，总建筑面积 97 253 m2。基坑分北 侧基坑和南侧基坑二块，北侧基坑呈矩形，面积约 440 m2， 周长约 100 m，坑深 9.5 m；南侧基坑呈不规则多边形，划分 成 1#6# 小块，开挖总面积约 9 500 m2，周长约 470 m，裙 房区坑深 12.75 m，塔楼区坑深 14.05 m；基坑围护形式原来 全部为地下连续墙(二墙合一，三轴搅拌桩止水帷幕，三道钢 筋混凝土支撑)。1.2 咬合桩施工背景3#、4#、5#、6# 小基坑外侧围护墙施工区域，由于在地 铁 10 号线盾构推进期间，打设了双排850 三轴搅拌桩的保 护措施，深度 15 m16 m。如果维持原围护方案不变，连续 墙施工可能会带来槽壁倾斜、塌方、渗漏水等不利影响，对 地铁隧道和周边环境影响较大。3#、4# 坑区域内原为区政府机关办公楼人防地下室， 清障工作不彻底。地下连续墙施工前，必须全面完成清障工 作，清障工作成本较高。通过与参建各方协商，并与地铁方面进行沟通，C1 块和C2 块靠近地铁 10 号线一侧围护由地下连续墙改为硬切割钻2 设计要点2.1 设计要求本工程咬合桩共 207 根，A 序桩为 104 根，B 序桩 103根，桩的直径 1 000 mm，采用 C30 水下混凝土；基坑开挖79Project Management2013年第8期(总第170期)深度 8.85 m，其中：A 序桩长 18.5 m(桩底标高 -15.6 m)，B序桩长 18.5 m(桩底标高-15.6 m)，桩间搭接宽度 200 mm。A 序桩为方形钢筋笼，二端主筋为 1028、侧向钢筋为416、环筋 10100、加强箍为 141500；B 序桩为圆 形钢筋笼，主筋为 1628、环筋 10100、加强箍为 141500。2.2 施工成桩质量标准桩的垂直度0.3%，桩的保护层厚度 100 mm，充盈系数1.0，沉渣厚度100 mm，咬合桩不仅作基坑围护结构，还 将作为主体结构的复合墙体。2.3 实体检测要求超声波检测混凝土密实度，抽查数量不少于 20%。2.4 施工工艺要求(1)咬合桩设备的选型要合理：根据地质报告，选择与该 地层扭距相匹配的机械。(2)采取旋挖与冲抓相结合的取土方式。 (3)配套的吊机等大型设备需根据实际受力情况计算后确定。(4)施工期间的工作面需分散，避免集中，以减少对土体 的扰动。(5)选择适当的施工参数。 (6)验算承压水层的安全状况，如不满足的情况下，需采取孔内灌浆的施工方法，以防承压水的突涌。3 施工要点3.1 硬咬合与软咬合软咬合桩是国内较成熟的施工工艺。不足之处如下。 (1)咬合成败依托于超缓凝剂的效用，A 桩成桩时间超过缓凝剂缓凝时间，将导致 B 桩咬合成桩失败，引发各种工程 事故，带来巨大的经济损失。(2)A 桩混凝土采用超缓凝剂，B 桩咬合施工的过程中，A 桩受动水冲刷，桩身混凝土质量降低。 (3)由于受施工机械自身动力及套管下压模式的局限，须先清理障碍物再进行施工，既延滞了工期，也带来很大的经 济浪费。硬咬合桩是一种集清障、止水和围护功能于一体的新 型绿色围护施工技术。避免了采用超缓凝混凝土咬合桩工艺 在完成切割咬合时，容易产生相邻孔混凝土管涌现象的发生 而造成质量事故，采用了常规混凝土，降低了对混凝土的要 求，节约了成本；采用硬切割工艺，具备超强切削能力的成 孔机械，可以切割终凝后的 C30 以上混凝土。3.2 施工工艺流程图 1 咬合桩施工流程咬合桩分 A 桩(先序桩)筋笼的桩，B 桩(后序桩)的桩，先施工 A 桩等 A 桩强度达到终凝后再施工两 A 桩之间的 B桩，采用硬切割工艺。施工顺序见下图 2。4.1 质量监督依据国内尚无专用标准和技术规程，主要以设计要求、国 家、上海市相关的规范和规程、以及试验阶段取得的施工参 数作为本工程的监督标准依据，主要包括：基坑围护工程 设计图纸及相关文件；GB 50072011建筑地基基础设计 规范；DGJ 08-112010地基基础设计规范；JGJ 942008；建筑桩基技术规范；DG/TJ08-2022007钻孔灌 注桩施工规程；JGJ 182012钢筋焊接及验收规程； JGJ 1062003建筑桩基检测技术规范；DGJ 08-2182003建筑基桩检测技术规程；GB 500262007工程 测量规范；GB 504972009建筑基坑工程监测技术规 范；DG/TJ08-20012006基坑工程施工监测规程；3:A桩1:A桩2:B桩4:B桩5:A桩7:A桩6:B桩施工顺序：1-3-5-7-2-9-4-11图 2 咬合桩施工顺序4 质量监督要点80分节拔出套管沉渣测量清孔移至下一根桩浇筑水下混凝土导管安装注入泥浆重锤辅助破碎渣土清除及外运吊放钢筋笼挖掘至桩底标高碎石、抛石清除接入套管，套管内挖掘套管静压回转放入端部套管全套管钻机就位测量放线场地准备（机械进场）实用技术交流Project ManagementGB 502042011混凝土结构工程施工质量验收规范；GB502022002建筑地基基础工程施工质量验收规范；GB503192012建设工程监理规范；试验桩施工时的技术参 数。4.2 质量监督计划硬咬合钻孔灌注桩施工是一项新的工法，我们缺少监督 经验，整个项目的监督计划是除了节点监督外，重点做好抽 巡查监督工作。我们对咬合桩施工进行重点监管，监管节点 下沉到导墙施工、钢筋笼制作与吊装、成孔、混凝土浇筑、 混凝土切割五个关键节点和关键工序。4.2.1 首次监督会议，重点检查方案评审、试成孔报告和 监理细则等资料检查建设单位交底会议是否在咬合桩施工前组织，会议纪要签字盖章要素是否齐全；检查建设单位是否组织专家 对方案进行评审及专家评审意见落实情况，是否书面回复评 审机构。检查勘察报告反映的地质水文情况是否和试成孔报 告一致，是否需要重新补勘。检查基准点、基准线设置的位 置、定期复核情况，计量器具检验的有效期。检查试成孔的 位置、数量及报告(规范要求不少于 2 个)。检查专项施工方 案是否经公司级和总监的审批，检查方案内容完整性和针对 性(承压水验算)是否强。检查应急预案的内容完整性、针对 性和可操作性。检查监理规划是否由总监组织编制，规划和 细则内容是否包括针对咬合桩施工内容，是否按规定审批。 检查监测方案中监测内容、频率、报警值是否符合设计和规 范的要求。4.2.2 过程抽巡查，重点检查关键工序或者关键节点资料 和实体质量(1)导墙施工。抽查测量放线记录、钢筋隐蔽验收、混 凝土强度报告、抽测导墙厚度、宽度、桩孔定位偏差是否符合设计要求。本工程设计要求混凝土导墙厚度 300 mm，导 墙宽度为咬合桩两侧各 2 000 mm，导墙孔口 20 cm 处稍高 于地面，导墙内配 16250 双向钢筋，导墙的混凝土等级 C30，导墙施工图如下图 3。告，是否按炉批号、规格、数量分批验收和抽样复试；抽查钢筋数量、规格、间距(主筋间距规范要求不少于 80 mm)、 钢筋笼尺寸偏差是否符合设计和规范要求。表 1 钢筋允许偏差抽查钢筋笼底部是否安装抗浮钢板或者钢筋网片，防止钢筋笼上浮。 抽查钢筋笼连接单面焊接焊接长度、搭接、错开距离和接头检测。规范要求单面焊接长度不小于 10 d，接头数量不 大于主筋数量 50%，错开距离不少于主筋直径 35 倍。每 300 个接头抽检 1 组。抽查钢筋定位是否符合方案要求。方案中圆笼四个方向 均匀安装 8 个高强度砂浆垫块，方笼一般按下图要求定位。钢筋笼定位高强度砂浆垫块管每段长度200300mm咬合桩钢筋笼方案图 4 方笼定位图抽查钢筋笼吊点设置是否符合设计或方案要求。 抽查钢筋笼现场吊装和钢筋笼连接垂直度控制方法是否和施工方案一致。 (3)成孔。抽查成孔垂直度控制及纠偏处理方法及记录。方案中垂直度控制方法为：利用设备自带的水平监测系统检 验套管垂直度，并每孔三次在套管的两个垂直方向架设经纬 仪进行垂直度动态复核控制。方案中，纠偏处理方法为：如果套管入土深度5 m，起拔套管至入土深度5 m，根据套管的入土深度5 m 纠偏方式进行套管纠偏(A 桩纠偏灌入粗砂，B 桩纠偏 灌入同标号混凝土)。抽查成孔记录中指标偏差和检测方法是否符合下表 2 要 求。导墙位置比桩孔略大20mm导墙位置图 3 导墙施工图为保证桩孔定位，导墙中桩孔比桩径大 20 mm，设计要 求导墙混凝土强度必须达到 70% 后，方可安装成孔设备。(2)钢筋笼制作与吊装。抽查钢筋出厂证明书、试验报81钢筋笼定位PVC咬合桩钢套管项 次项 目允许偏差/mm1主筋间距102箍筋间距203钢筋笼直径104钢筋笼整体长度100实用技术交流2013年第8期(总第170期)Project Management2013年第8期(总第170期)表 2 成孔记录中指标偏差和检测方法记录、隐蔽工程验收、检验批验收、见证取样记录、监理日记等资料，检查从业人员特别是总监在项目部履职情况。 抽查监测频率是否和监测方案一致，监测报告中监测指标是否和方案一致，从业人员是否具有测量从业人员资格。4.2.3 结合基坑开挖条件验收，重点检查施工过程出现问 题的处理资料在基坑开挖条件验收会议上，抽查缺陷桩、分段施工桩交界、咬合桩和连续墙交界处处理；抽查监测数据报警处理 (监理单位、设计单位、管线单位和地铁是否有处理意见)等 施工遗留问题。施工交界面和不同围护形式交界处是基坑工程最容易因 渗水出现问题的地方，监督中要特别注意检查施工单位是否 按照设计或方案要求进行了处理。施工过程中，地铁隧道水平位移累计变形 4 mm，参建 各方召开专题分析会，采取了在咬合桩外侧(靠近地铁隧道一 侧)进行微注浆加固、卸除地铁隧道上方荷载等措施。后续咬 合桩施工，地铁监控数据趋于稳定，累计变形收敛到 2 mm。抽查清孔记录，看沉渣厚度是否符合设计要求(不大于100 mm)。 全套管钻机做钻孔灌注桩成孔效果较好，沉渣厚度满足要求(100 mm)，无须进行清孔处理；沉渣厚度不满足要求， 则在下放导管后进行清孔，参照钻孔灌注桩第二次清孔方 式。(4)混凝土浇筑。抽查混凝土配合比。设计要求水下混凝 土比普通混凝土强度等级提高一级，混凝土初凝时间不少于8 h。抽查混凝土坍落度记录。根据试成孔的报告，检查坍落 度记录中坍落度是否符合干孔不宜超过 140 mm，水下灌注160 mm20 mm 要求。 抽查导管直径，壁厚及安装。规范要求小于 800 mm桩，导管直径 200 mm；800 mm1 500 mm，桩，导管直径250 mm；1 500 mm 以上桩，导管直径 300 mm；导管直径小 于 250 mm，壁厚不小于 5 mm，超过 250 mm，壁厚不应小于6 mm。导管底口离孔底不小于 500 mm。 抽 查 混 凝 土 初 灌 量 和 导 管 埋 入 深 度 。 方 案 中 计 算 为0.86 m3，规范要求导管埋入深度不小于 1 m。 抽查混凝土试块制作记录。规范规定每灌注 50 m3 必须有 1 组试件，低于 50 m3，每根咬合桩必须有 1 组试件，咬合 桩的抗渗试块暂无明确的标准取值，故按照地下防水工程 施工质量验收规范的标准进行，即 500 m3 一组。抽查混凝土充盈系数，设计要求大于 1.0，(钻孔灌注桩 大于 1.0 小于 1.3)。(5)混凝土切割。抽查 B 序桩成孔垂直度控制和纠偏记 录。混凝土切割质量是咬合桩施工成败的关键所在，方案分 析，B 序桩成孔施工时，套筒在旋围时切割土