咬合桩

摘要钻孔咬合桩作为一种支护围挡结构,在地铁车站等深基坑围护施工中有着广泛的应用。结合天津地铁3号线华苑车站深基坑开挖,介绍了钻孔咬合桩围护结构的施工工艺、单桩及排桩的施工流程、孔口定位误差、桩的垂直度及超缓凝混凝土施工质量等一些关键技术,以及常见工程事故预防及处理措施。

关键词钻孔咬合桩施工工艺围护结构事故处理

1 施工工艺

钻孔咬合桩是采用全套管钻机钻孔施工,在桩与桩之间形成相互咬合排列的1种基坑围护结构。桩的排列方式为1条钢筋混凝土桩(A桩)和1条素混凝土桩(B桩)间隔布置。施工时,先施工B桩,后施工A桩,在B桩混凝土初凝之前完成A桩的施工。B桩一般不配筋并采用超缓凝混凝土,A桩采用全套管钻机,切割掉相邻B桩相交部分的混凝土,从而实现咬合(如图1所示)。

1 1 单桩施工工艺

A型(配筋)单桩施工工艺流程如下。

平整场地→测放桩位→施工混凝土导墙→套管钻机就位对中→吊装安放第一节套管→测控垂直度→压入第一节套管→校对垂直度→抓斗取土,跟管钻进→测量孔深→清除虚土,检查孔底→A桩吊放钢筋笼→放入混凝土灌注导管→灌注混凝土逐次拔套→测定混凝土面

→桩机移位。

(1)钻机就位

精确测定桩中心位置,作为钻机定位的控制点。

(2)取土成孔

在桩机就位后,吊装第1节管在桩机钳口中,找正桩管垂直度后,磨桩下压桩管,压入深度约为1.5～2.5m。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不小于2.5m。第1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,合格则安装第2节套管,继续下压取土,直至达到设计孔底高程。

(3) 钢筋笼制作与吊放

钢筋笼制作要符合《钢筋焊接及验收规程》要求,钢筋制作加工要符合图纸尺寸要求,笼体完整牢固。为使钢筋笼有足够的刚度,以保证在运输和吊放过程中不产生变形,每隔2m 用Φ20mm钢筋设置一道加强箍。

(4)混凝土灌注

A、B桩混凝土质量要求如表1所示。

水下混凝土灌注采用导管法,导管为Φ250mm的法兰式钢管,埋入混凝土的深度宜保持在2～6m之间,最小埋入深度不得小于1m。严禁将导管提出混凝土面或埋入过深,一次拔出高度不得超过4m。

混凝土灌注中应防止钢筋笼上浮,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。

对于B桩,每车混凝土均取1组试件,监测其缓凝时间及坍落度情况,直至该桩两侧的A桩全部完成为止。发现问题立即采取应急措施。

（5）拔管成桩

边灌注混凝土边拔管,始终保持套管底低于混凝土面不小于2m。

1.2排桩施工工艺

施工原则是先施工B桩,后施工A桩,其施工流程为B1→B2→A1→B3→A2→B4→

A3……,如图2所示。

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,这就存在与先施工段的接头问题。处理方法为在施工段与段的端头设置1个砂桩(成孔后用砂灌满),待后施工段到此接头时挖出砂子,灌上混凝土即可。

2 关键技术的质量控制

2.1 孔口定位误差的控制

在钻孔咬合桩桩顶以上设置钢筋混凝土导墙,导墙上设置定位孔,其直径宜比桩径大20～40mm。钻机就位后,将第1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。

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,这就存在与先施工段的接头问题。处理方法为在施工段与段的端头设置1个砂桩(成孔后用砂灌满),待后施工段到此接头时挖出砂子,灌上混凝土即可。

2 关键技术的质量控制

2.1 孔口定位误差的控制

在钻孔咬合桩桩顶以上设置钢筋混凝土导墙,导墙上设置定位孔,其直径宜比桩径大20～40mm。钻机就位后,将第1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。

2.2桩的垂直度的控制

根据我国《地下铁道工程施工及验收规范》(GB50299—1999)及设计要求,桩身垂直度偏差不大于3‟。

(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‟。检测方法为:在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,然后用线锥和直尺进行检测。

(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,采用经纬仪或线锥监测地面以上部分套管的垂直度,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至终进行,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“测环”或“线锥”进行孔内垂直度检查。不合格时应进行纠偏,直至合格才能进行下一节套管施工。

（3）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3种。

①利用钻机油缸进行纠偏:如果偏差不大或套管入土不深(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。

②B桩纠偏:如果B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,可向套管内填砂或黏土,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。

②A桩纠偏:A桩的纠偏方法与B桩基本相同,其不同之处是不能向套管内填土,而应填入与B桩相同的混凝土。否则有可能在桩间留下土夹层,影响排桩的防水效果。

2.3超缓凝混凝土的施工质量控制

B桩混凝土缓凝时间应根据单桩成桩时间来确定,单桩成桩时间与施工现场地质条件、桩长、桩径和钻机能力等因素相关。根据咬合桩施工工艺,B桩初凝时间为

T=3t+k

式中t———单桩成桩时间,一般取12h;

k———预留时间,取24h。

一般初步控制B桩初凝时间为60h,在以后施工中根据现场情况进行调整。

3常见工程事故的预防及处理措施

3.1“管涌”处理

“管涌”是指在A桩成孔过程中,由于B桩混凝土未凝固,还处于流动状态,B桩混凝土有可能从A、B桩相交处涌入A桩孔内。克服“管涌”有以下几个方法:

①B桩混凝土的坍落度应相对小一些,不宜超过18cm,以便于降低混凝土的流动性。

②套管底口应始终保持超前于开挖面一定距离,以便于造成一段“瓶颈”,阻止混凝土的流动;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。

③必要时(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,通过水压力来平衡A桩混凝土的压力,阻止“管涌”的发生。

④ A桩成孔过程中,应注意观察相邻两侧B桩混凝土顶面,如发现B桩混凝土下陷,应立即停止A桩开挖,并一边将套管尽量下压,一边向A桩内填土或注水,直到完全止住“管涌”。

3.2钢筋笼上浮处理