钻孔桩和咬合桩.pdf

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车站围护结构施工技术
1、钻孔灌注桩施工
(1)施工顺序
为防止钻孔桩施工时由于相邻两桩施工距离太近或间隔时间太短,造成塌孔,采取分批
跳孔施作,钻孔桩施工时按隔孔施作,-3所示,施作钻孔灌注桩的顺序为1、4、
7…→2、5、8…→3、6、9…
-3钻孔桩施工顺序示意图
冠梁钻孔灌注桩
123456789
(2)围护桩施工工艺
-4。
(3)施工方法
①施工准备
平整场地,场地准备,清除杂物,换除软土,夯打密实,统一规划泥浆池。
②测量放线
根据施工图纸及现场导线控制点,使用全站仪测定桩位,并打入木桩;以“十字交叉法”
引到四周用短钢筋作好护桩。
1:.
施工准备
桩位放线
埋设护筒
钻机就位桩位复测
制备泥浆钻进、掏碴向孔内注水及粘土
清孔安装清孔设备
测量孔深、垂
成孔检查
钻机移位
钢筋骨架制作及
安放钢筋骨架
下导管
制作砼试件灌注砼前准备测回淤
砼试件养护灌注水下砼
测量砼面高度
拆、拔护筒
孔口回填
2
桩头剔凿清理:.
-4钻孔灌注围护桩施工工艺流程图
③埋设护筒
护筒采用板厚为4~6mm的钢板焊接整体式钢护筒,。可利用钻机开挖,挖
~,坑底深度与护筒底同高且平整。护筒上设2个溢水口,护筒埋
设时,筒的中心应与桩中心重合,其偏差不得大于20mm;并应严格保持护筒的垂直度偏差
不大于1%,。护筒位置正确固定后,四周均匀回填最佳含水量
的粘土,并分层夯实,确保成孔的质量。
④泥浆制备
本工程采用膨润土泥浆进行护壁。~,胶体率不低于95%;含
砂率不大于4%。成孔过程中,泥浆系统应定期清理,确保文明施工。泥浆池实行专人管理、负
责。-5。
-5泥浆性能指标及测试方法表
3:.
顺序项目性能指标测试方法
~
2粘度18~28秒500cc/700cc漏斗法
3含砂率≤4%含砂率计
4胶体率≥95%静置、澄清
5失水率≤20ml/30min滤纸法
6泥皮厚≤3mm/30min
7静切力1~
8酸碱度8~10PH比色法
⑤钻进成孔
钻进时,边钻进边注入泥浆进行护壁,,钻进过程
中随时检测垂直度,并随时调整。,成孔时做好记录。施工
中应注意以下事项:
a开始钻进时,应先轻压慢转,待钻头正常工作后,逐渐加大转速。
b桩孔上部孔段钻进时轻压慢转,尽量减小桩孔超径;在粘土层,适当增加扫孔次数,
防止缩径;砂层中用中等压力、慢转速,并适当增加泵量。
c施工过程中如发现地质情况与原钻探资料不符,立即通知设计、监理等单位及时处理。
d根据孔内土层地质柱状图和捞取钻渣样判别土类,每进尺2m,检查泥浆指标及时调
整泥浆比重,防止坍孔事故。
e成孔过程中,每进4~6m检查一次成孔质量,接近设计孔深时,准确地控制好钻进深
度,并做好进入持力层的记录。
f钻进过程中应认真、准确、及时地做好成孔记录,填写报表。
⑥桩孔质量检测
4:.
桩孔质量参数包括:孔深、孔径、钻孔垂直度等。
①孔深:钻孔前先用水准仪确定护筒标高,并以此作为基点,按设计要求的孔底标高确
定孔深,以测锤确定孔深。
②孔径:用探孔器测量,若出现缩径现象应进行扫孔,符合要求后进行下道工序。
③垂直度:采用双向锤球或孔锤测定,偏差应小于1%。
⑦清孔
钻到设计标高后即开始清孔作业,用孔内钻斗(带挡板的钻斗)来掏除钻渣,如果沉淀
时间较长,则用水泵进行浊水循环,清孔完毕时要达到如下标准:~
间,含砂率在8%以内,粘度为18~20s,沉淀层厚度不大于10cm。清孔完毕后用检测笼
测量孔径与垂直度,桩径误差应不小于30mm,不大于50mm,%,
如不合格应汇同监理工程师进行处理(洗孔或回填重钻)。
⑧钢筋笼施工
a钢筋笼加工
[1]钢筋笼采用现场加工制作,加工尺寸严格按设计图纸及规范要求进行控制。钢筋笼
主筋采用焊接,焊接方法及长度符合设计要求,主筋与箍筋采用点焊。为起吊方便钢筋笼分
段提前制作,孔口现场焊接,钢筋接头按规定错开。
[2]为保证灌注桩的保护层厚度,采用钢筋“耳朵”的方法。钢筋“耳朵”焊在骨架主
筋外侧,间距2~4m。为确保钢筋笼刚度,起吊不变形,要求每隔2m增设加强筋。
[3]制好的钢筋骨架必须放在平整、干燥的场地上。存放时,每个加强筋与地面接触处
都垫上等高的方木,以免粘上泥土。成型骨架都要挂牌标识,避免吊装时出错。
[4]钢筋笼加工完毕,报请监理验收,合格后方可使用。钢筋笼制作允许偏差详见图表
-6。
-6钢筋笼制作允许偏差
5:.
项次项目允许偏差(mm)检验方法
1主筋间距±10
2箍筋间距±20
3直径±10尺量检查
4长度±50
5主筋保护层±20
b钢筋笼吊放
[1]采用汽车吊车下放钢筋笼。为了保证钢筋笼起吊时不变形,采用两点吊。起吊前在
钢筋笼内临时加木杆,加强其刚度。上下两节钢筋笼在孔口进行焊接。
[2]下笼时由人工辅助对准孔位,保持钢筋笼的垂直,轻放、慢放,避免碰撞孔壁,严
禁高提猛放和强制下入。
[3]吊放钢筋笼过程中,必须始终保持钢筋笼轴线与桩轴线吻合,并保证桩顶标高符合
设计要求。为防止砼灌注过程中钢筋笼上浮,钢筋笼最上端设定位筋,由测定的孔口标高来
计算定位筋的长度,反复核对无误后焊接定位。
[4]灌注完的砼开始初凝时,割断定位骨架竖向筋,使钢筋笼不影响砼的收缩。避免钢
筋砼的粘结力受损失。
⑨水下砼灌注
清孔、下钢筋笼后,立即灌注混凝土。为使混凝土有较好的和易性,水泥用量为不小于
300kg/m3,砼含砂率采用40%~50%,~。混凝土进入导管时的坍落度
为18cm~22cm,首批灌注的混凝土初凝时间不得早于灌注桩全部砼灌注完成时间,灌注应
尽量缩短时间,连续作业。
a灌注水下砼施工顺序
[1]安设导管:用吊车将导管(直径不小于250mm)吊入孔内,位置应保持居中,导管
6:.
下口与孔底距离保留30~50cm左右。导管在使用前及灌注4~6根桩后,要检查导管及其
接头的密闭性,确保密封良好。
[2]灌注首批混凝土:灌注首批混凝土之前在漏斗中放入隔水塞,然后再放入首批混凝
土。在确认储存量备足后,即可剪断铁丝,借助砼重量排除导管内的水,使隔水塞留在孔底。
。
[3]连续灌注:首批混凝土灌注正常后,应连续不断灌注,灌注过程中应用测锤测探砼
面高度,推算导管下端埋入砼深度,并做好记录,正确指导导管的提升和拆除。直至导管下
端埋入砼的深度达到4m时,提升导管,然后再继续灌注。在灌注过程中应将井孔内溢出的
泥浆引流至适当地点处理,防止污染环境。
b灌注水下混凝土的技术要求
[1],灌注过程中砼面应高于导
,。灌注必须连续,防止断桩。
[2]随孔内混凝土的上升,需逐节快速拆除导管,时间不宜超过15min。
[3]在灌注过程中,当导管内混凝土不满,含有空气时,后续的混凝土应徐徐灌入漏斗
和导管,不得将混凝土整斗从上而下倾入管内,以免在管内形成高压气囊,挤出管节的橡胶
密封垫。
[4]混凝土上层存在一层浮浆需要凿除,~1m,达到强度后,
将设计桩顶标高以上部分用风镐凿除。
[5]做好混凝土浇筑记录。
[6]灌注过程要保护安设在钢筋笼上监测元件。
⑩桩顶冠梁施工
主体结构钻孔灌注桩桩顶上设置冠梁,将间隔桩连接为整体。冠梁钢筋现场绑扎、组合
钢模现场灌注。-7所示。
桩顶土方开挖
7
凿桩头、整平桩顶及桩间:.
-7圈冠梁施工工艺流程图
(4)桩施工注意事项及处理措施
钻孔桩施工过程中,易出现桩位偏差、斜孔、缩径和坍孔等现象。为此,施工过程中,
将针对不同情况采取相应措施。
①桩位偏差
a提高测量精度,减少测量误差。
8:.
b开挖护筒时,先将桩位引出(以十字交叉线引出),护筒埋设后,再引至护筒上,以
十字线定出桩位。
c钻机就位时,钻头中心与桩位中心在同一条垂直线上。
②斜孔
a钻机安装时,底盘安装不牢固或地表有沉降。
b在软、硬不均的地层钻进时,控制进尺,减少冲程。
c孔内有较大的孤石、探头石时,填片石后再冲击。
d出现斜孔后,回填粘土及片石,再次冲击成孔。
③缩径和坍孔
a控制孔内水头高度,高于地下水位2m以上,。
b加强工序衔接,缩短裸孔时间。
c出现缩径后,通过在缩径处上下提钻、反复扫孔。对于坍孔采用回填后,重新冲击成
孔。
④导管进水
a控制导管提离孔底距离,以隔水栓顺利冲击为宜,且隔水栓须与首批混凝土同步下落。
b导管接头确保拧紧,焊缝严密、牢固,灌入过程混凝土下放防过快,避免形成高压气
囊。
c灌注过程中勤测导管埋深,导管提升不能过猛,防止导管提离混凝土面。
⑤堵管
在灌注过程中严格控制混凝土的和易性、流动性,塌落度控制在180~200毫米之间;
严格检查混凝土中有无大块杂物,在雨天浇筑混凝土时,在孔口料斗上加盖雨布,防止雨水
进入使混凝土产生离析而造成堵管。若出现堵管,可通过长杆冲捣,抖动导管冲开。
2、钢支撑施工
9:.
(1)钢支撑架设工艺流程
-8。基坑开挖
施工监测钢支撑组拼
吊装钢支撑
楔块锁定
-8钢支撑架设工艺流程图
(2)钢支撑加工与牛腿预埋
钢支撑牛腿预埋件在加工钢筋笼时焊制在钢筋笼牛腿相应标高主筋上,钢筋笼入孔时用
3米长φ250钢管做横梁、2φ12钢筋做吊绳悬吊钢筋笼,严格控制钢筋笼标高、预埋件朝向。
-9所示。
10:.
-9钢支撑牛腿预埋件图
钢支撑根据本标段开挖基坑尺寸在加工厂加工钢支撑、支撑用固定端活动端配件、围檩、
牛腿。钢支撑在加工厂试拼装成完整单根钢支撑、围檩、牛腿验收合格后运至现场。保证钢
支撑、围檩、牛腿质量符合设计要求。
(3)钢支撑架设方法
①,放出支撑位置。凿出围护桩上预埋件,
焊接钢牛腿,在牛腿上焊制槽钢围檩。在钢围檩上焊制横撑固定配件(一端固定,一端活动)。
②横撑先安装中间再安装两边,斜撑对角安装。用吊车将钢支撑吊放在围檩钢支撑固定
配件上,锁定固定端,并在活动端采用特制定型钢楔锁定钢支撑。
(4)确保钢支撑稳定的技术措施
①钢支撑拼装:钢支撑在轴线偏差≤2cm,并保证支撑接头的承载力符合设计要求。钢
支撑连接时必须对称上螺栓,对称紧固。钢支撑和钢楔通过钢丝绳或钢筋连系在围檩上,以
防坠落。
②基坑开挖:采用机械开挖钢支撑附近土方时,须防止机械碰撞支撑。
③钢支撑拆除:
a钢支撑拆除时间:钢支撑在结构相应位置混凝土浇注后达到设计强度后拆除。
b钢支撑拆除方法:
拆除钢支撑顺序先斜撑后横撑再围檩,横撑先两边后中间。用吊车将钢支撑托起,在活
动端用两台100t千斤顶,施加轴力至钢楔块松动,取出钢楔块,千斤顶卸压后吊出钢支撑。
围檩短边可整根吊出,长边分成两段吊出。牛腿单件吊出。
3、钻孔咬合桩施工
钻孔咬合桩是一种新型的基坑围护形式,它具有占地面积小,操作灵活的优点。由于施工采
用液压磨桩机垂直下压钢套管,可随时监测调整垂直度,所以能很好地控制桩的垂直度。桩间搭
11:.
接可靠,易于形成封闭,止水效果好,可省去止水帷幕,降低围护结构成本。在该工程中磨桩无噪
声,在成孔过程中磨桩机下压钢套管超前开挖面2~4m,配合旋挖钻挖取钢套管中的土体,形
成孔位,无泥浆施工。在平衡开挖过程中平衡流沙时采用灌水施工,因为有钢套管的超前支护不
会出现缩径和孔径的坍塌。在灌注过程中,钢套管随着混凝土面的上升逐段拔出,不影响混凝土
的浇注质量。由于没有泥浆不仅减少施工成本,而且对周围环境无污染
(1)咬合桩施工工序
为满足车站的施工要求和桩的定位精度,提高套管钻机就位效率,避免钻机作业状态对咬
合桩垂直度的影响,也为钻机进行下压和上拔套管作业时提供强有力的支撑,在桩顶上部施作
钢筋混凝土导墙,导墙采用C20钢筋混凝土结构,-10所示。
-10导墙形式图
钻孔咬合桩的原则是先施工A序桩,后施工B序桩,其施工工序是:A1→A2→B1→A3
12:.
→B2→A4→B3⋯⋯,-11所示。
-11钻孔咬合桩施工工序
(2)单桩施工工艺
①钻机就位:待导墙混凝土有足够的强度后,移动套管钻机,使磨桩机中心严格对应在导
墙孔位中心。A:第一序桩C25;B:第二序桩C20。
②取土成孔:压入第一节套管,然后用旋挖钻机从套管内取土,一边取土,一边继续下压套
管,。在套管压入土中的过程中,随时检测垂直度,如
不合格则进行纠偏,如合格则继续下压取土,如此重复,直至达到设计孔底。
③吊放钢筋笼(B序桩):成孔检测合格后安放钢筋笼,采取措施保证钢筋笼标高的正确。
④灌注混凝土:如孔内无水,采用干孔导管法流态灌注;如孔内有水,采用水下混凝土灌注
法施工。
⑤拔管成桩:根据套管管节长度配置导管,在灌注混凝土过程中,根据套管、导管在混凝土
中的埋置深度适时提升、拆除,,导管埋深2~4
m。
(3)钻孔咬合桩技术控制要点及保证措施
①桩的垂直度控制
为了保证钻孔咬合桩底部有足够厚度的咬合量,除对其孔口定位误差严格控制外,还应对
13:.
其垂直度进行严格控制,根据我国《地下铁道工程施工及验收规范》规定,桩的垂直度标准为
3‰。据此,经实践必须抓好以下四个环节。
a严格控制套管的垂直度检查和校正,钻孔咬合桩施工前应在平整地面上进行套管的垂
直度检查和校正,首先检查和校正单节套管的垂直度,然后按照桩长配置的套管全部连接起来
进行整根套管的垂直度检查和校正。
b必须保证钻机下部支撑的稳定,钻机进行下压套管作业时,保持钻机状态的稳定对控制
下压套管的垂直度至关重要。由于本工程咬合桩较长(最长达35m),为确保施工时不因钻机倾
斜而影响套管垂直度,须将套管钻机置于导墙上。
c成孔过程中加强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
用经纬仪监测地面以上部分的桩的垂直度,发现偏差时随时纠正。每节套管压完后安装下一节
套管之前,都要用“测环”进行孔内垂直度检查,不合格时需进行纠偏。
d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,常用的有以下方法: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
两个推拉油缸调节套管的垂直度,即可达到纠偏的目的;如果桩在入土5m以下发生较大偏移,
可先利用钻机油缸直接纠偏,如仍达不到要求,可向套管内填砂或超缓凝混凝土,一边填一边拔
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。
(4)素桩混凝土缓凝时间的确定
因为钢套管要切割素桩混凝土,所以素桩采用缓凝混凝土,缓凝时间应根据单桩成桩时间
来确定,单桩成桩时间与地质条件、桩长、桩径和钻机能力等有直接联系。因此,素桩混凝土缓
凝时间经过实践可以根据以下方法来确定:测定单桩成桩所需时间t,确定素桩混凝土的缓凝时
间,可根据下式计算。
T=3t+K
14:.
式中:T—素桩混凝土的缓凝时间(初凝时间);
K—储备时间,一般取10~15h;
t—单桩成桩所需的时间。
根据本工程地质和桩长及同类工程的经验,设定t=20h/桩,得出素桩混凝土的缓凝时间
为70~75h。采用超速凝剂,可以达到缓凝要求。
(5)技术保证措施
①防止管涌的措施
a在地下水丰富有活动水的砂层施工,套管要尽量压入砂层中一般到2~4m,就不会出现
管涌。为了保险起见,可以使套管继续下压直到穿过砂层,再抓出套筒中的砂土。但一般底部要
保留2~4m厚的砂土层与套筒外的砂土层平衡压力,防止管涌。
b对于地下水位过高,可以在套筒内补水,以平衡套筒外的水压力。
c在施工过程中随时观测套筒内有无涌沙现象。
②防止钢筋笼上浮和下沉的措施
a防止钢筋笼上浮的措施:对孔咬合桩在允许的范围内减少钢筋笼直径,保钢筋笼加工的
垂直度,在下完钢筋笼后沿同一方向转动套管1~2次,减少摩擦,配压笼器利用钻机上拔动作,
下压钢筋笼拔套管,控制上浮,在钢筋底部焊接钢筋混凝土板,以防止钢筋笼上浮。
b防止钢筋笼下沉措施:成孔后桩底添加一定深度的片石、混凝土块,提高持力层的承载力
并加强增大抗浮板的面积,以增加钢筋笼和持力层的接触面,在成孔后混凝土管随混凝土浇注
逐段起拔,起拔套管视起拔状况精心操作,阻力过大时采用多转动慢拔,保证套管起拔中的垂直,
在任何情况下严禁强行拔起。
③克服素桩混凝土“管涌”的措施:在现场操作中可能出现B桩成孔过程中,由于A桩混
凝土未凝固,还处于流动状态,因此,A桩混凝土有可能从A、B桩相交处涌入B桩孔内,俗称素
桩混凝土“管涌”,克服素桩混凝土“管涌”有以下几个方法可以采用。
15:.
aA桩混凝土的塌落度应尽量小一些,控制在(16±2)cm,以降低混凝土的流动性。
b套管底口应始终保持超前于开挖面一定距离,,以便造成一段“瓶颈”,阻
止混凝土的流动。
c如有必要(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,使其保持
一定的反压来平衡A桩混凝土的压力,以阻止“管涌”的发生。
dB桩成孔过程中应注意观察相邻两侧A桩混凝土顶面,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“管涌”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地下障碍物的处理方法
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,因此采用钻孔咬合
桩的工程必须对地质情况十分清楚。如遇大的卵石层、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。在本工程条石基础集中区域,拟采用先施作砂桩,再二
次补作混凝土桩的方法施工。
⑤因特殊情况使B序桩切割成孔困难时的处理措施
a由于特殊情况造成A序桩混凝土超过终凝时间较长,混凝土强度超过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,进行围护加固。
b咬合桩施工的流水作业中断,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。
c当成孔精度不能满足要求时,A桩采用灌砂成砂桩,然后重新成孔;B桩采用灌注设计标
号的混凝土重新成孔,直至达到施工精度要求。
⑥分段施工接头的处理方法
当有多台钻机分段并行施工时,解决段与段之间的接头问题,采用砂桩接头是一个比较好
16:.
的方法。在先施工段的端头设置一个砂桩(成孔后用粗砂灌满),待后施工段到此接头时用旋挖
钻挖出砂桩原来填灌的粗砂,然后灌上混凝土,并在其强度达到设计强度后,再在外侧加固旋喷
桩保证该桩的质量。
钻进成孔后,立即进行如下质量检查,质量标准应符合附表的规定,不符合的应作好记录。
在该桩强度达到设计值后,在桩后采用旋喷加固或注浆加固,确保桩的围护效果。
4、桩间土支护方案
为使围护结构更稳定,下面工序施作方便,对桩间土体进行挂网喷砼支护。
(1)工艺流程
-12桩间喷砼工艺流程图。
土方开挖
修边坡
喷射底层砼喷射砼搅拌
钢筋网安装钢筋进场检验
焊接加强筋钢筋制作
喷射面层砼
养护
单位面积施工结束
-12桩间喷砼工艺流程图
(2)挂网喷砼支护施工
桩间护壁采用ф6.******@150×150钢筋网,外喷厚度为100mm的C20混凝土。待护坡桩
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