天津地铁基坑施工中钻孔咬合桩的应用

第一篇：天津地铁基坑施工中钻孔咬合桩的应用

[摘 要]在天津城区地铁隧道采用明挖法施工时,当地质条件复杂,不宜于施工水泥搅拌桩止水帷幕时,常采用地下连续墙。本文对钻孔咬合桩这一围护结构型式在天津地铁改、扩建工程中的首次应用进行了详细介绍,对其在天津地铁基坑中的应用进行了实际工程监测,并进行了评价分析,认为咬合桩在地铁施工中有广阔的应用前景。

[关键词]基坑;钻孔咬合桩;工程监测 1 前 言

天津目前正在进行大规模地铁建设,其中在市区部分地段采用了明挖法[1]。由于城市中心地带建筑物、交通设施稠密,故地铁工程的基坑开挖只能在支护结构保护下进行垂直开挖。目前地铁深基坑围护结构一般采用的形式有钻孔灌注桩加水泥搅拌桩复合结构,地下连续墙结构和ＳＭＷ工法[2 3]。

相对上述围护结构,钻孔咬合桩在天津较少有应用。该方法在国外及国内部分地区,已具备成熟的施工经验与工法,有很多成功的工程实例。其适用于沿海地区软弱地层、含水砂层地质情况下的地下工程深基坑围护结构的施工。它采用的是钢筋混凝土桩与素混凝土桩切割咬合成排桩的型式,其围护和止水效果很好,工程造价比地下连续墙和人工挖孔桩要低20%～30%左右。为此,在天津地铁西南角车站深基坑工程中引入了钻孔咬合桩工法。工程概况 天津地铁1号线既有线改、扩建工程西南角站,位于四马路、南开三马路与黄河道、南马路交口处,呈南北走向。本车站将既有结构全部拆除,按照新的建筑平面重新构筑新结构。改建段结构全长244.349ｍ。

2.1 工程地质与水文地质

改建段区间位于第四系全新统人工填土层(Ｑｍｌ)、新近沉积层(Ｑ43Ｎ ｓｉ)、第Ⅰ陆相层(Ｑ4 3ａ1)、第Ⅰ海相层(Ｑ2 4ｍ)中,岩性以杂填土、粉质粘土、粉土为主,土质松软,多呈可塑～流塑状,属中～高压缩性土。场地地下水类型为孔隙潜水,储存于第四系粘性土、粉土及砂类土中,地下水埋深0.8～4ｍ,水位变幅1～2ｍ。

2.2 设计情况

该车站主体为地下一层多跨矩形框架结构,采用明挖顺作法施工。原设计方案基坑围护结构采用钻孔灌注桩加水泥搅拌桩止水帷幕,坑内设钢支撑系统。但由于本工程基坑开挖较深,达到了10ｍ,且其中一段基坑与一栋高层建筑———金禧大酒店距离仅6ｍ,而且由于开挖处杂填土中埋有原地铁修建时抛弃的建筑垃圾,有很多如钢筋、废木料、模板等各种杂填物,情况非常复杂,经现场试验后发现一般钻孔灌注桩成桩较困难;此外,本段地下水埋藏较浅且丰富,桩孔易发生坍塌变形。钻孔咬合桩由于采用了全钢套管护壁,能有效地防止孔内流砂、涌砂现象的产生,并且通过现场实时监测其成孔精度即可得到有效控制,其“一荤(指钢筋混凝土桩)”、“一素(指素凝土桩)”相互咬合排列,挡土和止水效果极佳,经济性好。最后经多方面因素综合考虑,本工程决定采用咬合桩这一新型围护结构型式。钻孔咬合桩施工技术 3.1 工艺原理

钻孔咬合桩的排列方式为一根素混凝土桩(Ａ桩)与一根钢筋混凝土桩(Ｂ桩)间隔布置。Ａ桩采用缓凝型混凝土,Ｂ桩采用普通混凝土,先施工Ａ桩,后施工Ｂ桩。天津地铁西南角站钻孔咬合桩采用的是全护筒冲弧法,即在两侧Ａ桩成桩后利用护筒钻机的下压切割能力,在切割掉Ａ桩部分混凝土的同时使Ｂ桩成桩。最后效果是使Ｂ桩嵌入两侧Ａ桩一部分,形状类似于相互咬合,故形象的称为咬合桩(如图1)。

3.2 工艺流程 3.2.1 导墙施工

为了保证钻孔咬合桩孔口定位的精度并提高桩体就位效率,应在咬合桩成桩前首先在桩顶部两侧施作混凝土导墙或钢筋混凝土导墙

(见图1)。

3.2.2 单根咬合桩施工工艺流程

(1)护筒钻机就位 当定位导墙有足够的强度后,用吊车移动钻机就位,并使主机抱管器中心对应定位于导墙孔位中心;(2)单桩成孔 其步骤为随着第1节护筒的压入(深度为1.5～2.5ｍ),冲弧斗随着从护筒内取土,一边抓土一边继续下压护筒,待第1节全部压入后(一般地面上留1～2ｍ,以便于接筒)检测垂直度,合格后,接第2节护筒,如此循环至压到设计桩底标高;

(3)吊放钢筋笼 对于Ｂ桩,成孔检查合格后进行安放钢筋笼工作,此时应保证钢筋笼标高正确;

(4)灌注混凝土 如孔内有水,需采用水下混凝土灌注法施工;如孔内无水,则采用干孔灌注法施工并注意振捣;

(5)拔筒成桩 一边浇注混凝土一边拔护筒,应注意保持护筒底低于混凝土面≥2.5ｍ。

3.2.3 排桩施工工艺流程

流程:Ａ1→Ａ2→Ｂ1→Ａ3→Ｂ2→Ａ4→Ｂ3……,如图2所示。

3.3 控制措施

(1)成孔精度控制 为控制咬合桩的成孔精度达到《地下铁道工程施工及验收规范》[4]要求,采用成孔精度全过程控制的措施。本工程采用的是在成桩机具上悬挂两个线柱控制南北、东西向护筒外壁垂直度并用两台测斜仪进行孔内垂直度检查。发现有偏差时及时进行纠偏调整。

(2)Ａ桩混凝土缓凝时间的确定 在测定出单桩成桩所需时间ｔ后,可根据下式计算Ａ桩混凝土缓凝时间Ｔ

Ｔ=3ｔ+Ｋ

其中,Ｋ为储备时间,一般取1.5ｔ。3.4施工问题与解决方案

(1)防止管涌措施 在Ｂ桩成孔过程中,由于Ａ桩混凝土未完全凝固,还处于流动状态,因此其有可能从Ａ、Ｂ桩相交处涌入Ｂ桩孔内,形成“管涌”。克服措施有:①控制Ａ桩坍落度<14ｃｍ;②护筒应超前孔底至少1 5ｍ;③实时观察Ａ桩混凝土顶面是否下陷,若发现下陷应立即停止Ｂ桩开挖,并一边将护筒尽量下压,一边向Ｂ桩内填土或注水(平衡Ａ桩混凝土压力),直至制止住“管涌”为止。

(2)遇地下障碍物处理方法 由于咬合桩采用的是钢护筒,所以可吊放作业人员下孔内清除障碍物。

(3)克服钢筋笼上浮方法 在向上拔出护筒时,有可能带起放好的钢筋笼。预防措施可选择减小Ｂ桩混凝土骨料粒径或者可在钢筋笼底部焊上一块比其自身略小的薄钢板以增加其抗浮能力。工程实践效果与分析

在对各种围护结构型式比选后,最终在天津西南角地铁车站基坑工程中选择了钻孔咬合桩这一新工法。施工中,在靠近金禧大酒店一侧的基坑采用φ1200咬合桩,其余基坑段采用φ1000咬合桩,桩间咬合200ｍｍ,桩长为19.2ｍ。由于咬合桩这一围护型式首次在天津地铁工程中使用,而且基坑工程又是整个项目的重要工程,因此非常有必要在基坑开挖过程中跟踪施工进程,对桩体侧移、坑周地面沉陷和地层位移、附近建筑物、地下管网等变形及受力情况进行监测[5],用取得的监测数据,与预测值或计算值相比较并进行分析,能可靠的反映工程施工所造成的影响,能较准确地以量的形式反映这种影响的程度,也可以对咬合桩的适用性进行客观、准确的评价。

4.1 监测方案

图3为基坑监测布点平面布置示意图。

监测设备包括:高精度水准仪,经纬仪和测斜仪。根据施工设计,在基坑开挖和主体结构施工期间,主要进行了变位、沉降、咬合桩变位和地下管线位移监测,监测对象及相应使用的仪器见表1。

4.2 数据分析

从2003年8月初开始监测,到2004年2月底结束,前后共计七个月的时间。在基坑开挖期间,工程中没有出现险情和事故,咬合桩防渗效果很好,各项监测数据也比较平稳,现对下面几个监测内容得到的监测数据进行分析说明。

图4和图5表示的是该基坑围护结构中的两处咬合桩的侧移曲线,分别为186号和52号(其具体位置见图3)。

由监测数据结果所绘出的桩体侧向变形曲线图可以看出,咬合桩围护结构桩体的最大侧向变形一般均发生在基坑开挖面以上靠近坑底的部位[6]。比较186号桩与52号桩的侧移曲线,可明显看到52号桩的桩顶水平位移和桩体最大侧移均比186号桩要大很多。分析其原因,在图3中可以看出,186号桩位于一号线靠近金禧大酒店一侧的基坑边,由前述其桩径为1200ｍｍ,而52号桩桩径为1000ｍｍ。由于围护桩的桩径增大,所以其抗弯刚度势必会相应提高,在基坑内支撑型式相同的情况下,则桩身各部侧向变形量相应的会变小。52号桩桩顶最大侧移达到了8.5ｍｍ,远大于186号桩的2ｍｍ。分析原因是由于基坑开挖时第1道支撑加撑不及时,导致开挖后桩体悬臂状态暴露时间过长所致。综合这两个桩体位置与其他测点桩体侧移数据来看,绝大部分桩体变形值均满足要求,最大变形值11.9ｍｍ,小于设计要求的灌注桩、地连墙等围护结构水平侧移限值14ｍｍ。

图6为基坑外地面沉降随时间变化曲线。测量从基坑开挖时开始,第1个观测点(52-1)位于52号咬合桩桩头,第2个测点(52-2)与第一个测点相距5ｍ,第3个测点(52-3)与第2个测点相距10ｍ(见图3)。

从图6中可以看出,在开始测量时地面已经存在微小的沉降。由于场地地下水位埋深较浅(0.8～4ｍ),为了防止基坑开挖时坑内外水位差较大而引起的流砂、管涌等渗透破坏现象,本工程采取的是基坑外井点降水措施。所以可以认定,初始的微小地面沉降是由于基坑开挖前坑外降水引起的。地表沉降会随着施工过程时间的增大而加大,最大沉降发生在52-2测点处,其次是桩头测点52-3,而距离基坑最远的52-1点沉降值已非常小了,说明此位置处地面沉降受基坑开挖影响已很小。

图7为一号线基坑开挖需重点保护的周围高层建筑物金禧大酒店的沉降随时间变化曲线。

从图7中看出,建筑物在坑外降水时即有一定的沉降,但沉降值很小。而出现沉降最快的时候,正是基坑从开挖至开挖到底这段时间内。而后,这些测点虽然继续下沉,但下沉的速率明显变缓,最大沉降值仅为3.5ｍｍ。综合基坑周围其他几幢建筑物的沉降值及地下管线的变形情况来看,最大沉降量在15ｍｍ以内,完全满足了规范[7]限定对主基坑周围建筑物和管线的沉降限值20ｍｍ的要求。

4.3 钻孔咬合桩新工艺的评价分析 从天津地铁一号线西南角站基坑工程采用钻孔咬合桩这一新型围护结构型式的实际施工过程和效果看出,钻孔咬合桩相比较其他几种常用的围护型式有其自身很大的优势:

(1)咬合桩采用的是全护筒冲弧法,能够克服不良地质条件下灌注桩成桩困难的问题;

(2)咬合桩采用钢护筒,不像灌注桩用的是泥浆护壁,可以大大减小泥浆四溢对周围环境的影响;

(3)咬合桩垂直度比灌注桩好,不会塌孔,下挖过程中如遇到土体内有杂物影响时可以直接下去作业人员对杂物进行清理;

(4)从经济角度,咬合桩比地铁隧道基坑常用的地下连续墙结构要省20%～30%的经费,经济性好。

同时在本次工程的施工过程中也总结出了一些钻孔咬合桩施工的改进方法,如咬合桩导墙若采用预制结构而代替现浇结构,不仅可以更加方便施工,而且经济性更好等等。结 论

(1)在本文所涉及的工程地质条件复杂的情况下进行地铁隧道施工,基坑开挖围护结构采用钻孔咬合桩这种新的围护结构型式,达到了预期的目的;

(2)在基坑工程中,只要围护结构的挡土和止水效果好,并及时架设支撑,基坑开挖时对周围环境不会造成太大的影响,完全可以保证紧邻高层建筑物的沉降变形满足要求;(3)基坑外地表沉降会随着施工过程时间的增长而加大,通过对本工程后续观测的结果来看,后期的沉降将持续半年左右才逐渐趋于稳定;

(4)钻孔咬合桩围护结构型式,当条件适当时,可应用在城市地铁施工中,一定会取得可观的社会效益和经济效益,将会有广阔的应用前景。

第二篇：钻孔咬合桩在天津地铁基坑围护结构施工中的应用

钻孔咬合桩在天津地铁基坑围护结构施工中的应用

[摘 要]在天津城区地铁隧道采用明挖法施工时,当地质条件复杂,不宜于施工水泥搅拌桩止水帷幕时,常采用地下连续墙。本文对钻孔咬合桩这一围护结构型式在天津地铁改、扩建工程中的首次应用进行了详细介绍,对其在天津地铁基坑中的应用进行了实际工程监测,并进行了评价分析,认为咬合桩在地铁施工中有广阔的应用前景。

[关键词]基坑;钻孔咬合桩;工程监测前 言

天津目前正在进行大规模地铁建设,其中在市区部分地段采用了明挖法[1]。由于城市中心地带建筑物、交通设施稠密,故地铁工程的基坑开挖只能在支护结构保护下进行垂直开挖。目前地铁深基坑围护结构一般采用的形式有钻孔灌注桩加水泥搅拌桩复合结构,地下连续墙结构和ＳＭＷ工法[2 3]。

相对上述围护结构,钻孔咬合桩在天津较少有应用。该方法在国外及国内部分地区,已具备成熟的施工经验与工法,有很多成功的工程实例。其适用于沿海地区软弱地层、含水砂层地质情况下的地下工程深基坑围护结构的施工。它采用的是钢筋混凝土桩与素混凝土桩切割咬合成排桩的型式,其围护和止水效果很好,工程造价比地下连续墙和人 工挖孔桩要低20%～30%左右。为此,在天津地铁西南角车站深基坑工程中引入了钻孔咬合桩工法。2 工程概况

天津地铁1号线既有线改、扩建工程西南角站,位于四马路、南开三马路与黄河道、南马路交口处,呈南北走向。本车站将既有结构全部拆除,按照新的建筑平面重新构筑新结构。改建段结构全长244.349ｍ。

2.1 工程地质与水文地质

改建段区间位于第四系全新统人工填土层(Ｑｍｌ)、新近沉积层(Ｑ43Ｎ ｓｉ)、第Ⅰ陆相层(Ｑ4 3ａ1)、第Ⅰ海相层(Ｑ2 4ｍ)中,岩性以杂填土、粉质粘土、粉土为主,土质松软,多呈可塑～流塑状,属中～高压缩性土。场地地下水类型为孔隙潜水,储存于第四系粘性土、粉土及砂类土中,地下水埋深0.8～4ｍ,水位变幅1～2ｍ。2.2 设计情况

该车站主体为地下一层多跨矩形框架结构,采用明挖顺作法施工。原设计方案基坑围护结构采用钻孔灌注桩加水泥搅拌桩止水帷幕,坑内设钢支撑系统。但由于本工程基坑开挖较深,达到了10ｍ,且其中一段基坑与一栋高层建筑———金禧大酒店距离仅6ｍ,而且由于开挖处杂填土中埋有原地铁修建时抛弃的建筑垃圾,有很多如钢筋、废木料、模板等各种杂填物,情况非常复杂,经现场试验后发现一般钻孔灌注桩成桩较困难;此外,本段地下水埋藏较浅且丰富,桩孔易发生坍塌变形。钻孔咬合桩由于采用了全钢套管护壁,能有效地防止孔内流砂、涌砂现象的产生,并且通过现场实时监测其成孔精度即可得到有效控制,其“一荤(指钢筋混凝土桩)”、“一素(指素凝土桩)”相互咬合排列,挡土和止水效果极佳,经济性好。最后经多方面因素综合考虑,本工程决定采用咬合桩这一新型围护结构型式。钻孔咬合桩施工技术 3.1 工艺原理

钻孔咬合桩的排列方式为一根素混凝土桩(Ａ桩)与一根钢筋混凝土桩(Ｂ桩)间隔布置。Ａ桩采用缓凝型混凝土,Ｂ桩采用普通混凝土,先施工Ａ桩,后施工Ｂ桩。天津地铁西南角站钻孔咬合桩采用的是全护筒冲弧法,即在两侧Ａ桩成桩后利用护筒钻机的下压切割能力,在切割掉Ａ桩部分混凝土的同时使Ｂ桩成桩。最后效果是使Ｂ桩嵌入两侧Ａ桩一部分,形状类似于相互咬合,故形象的称为咬合桩(如图1)。3.2 工艺流程 3.2.1 导墙施工

为了保证钻孔咬合桩孔口定位的精度并提高桩体就位效率,应在咬合桩成桩前首先在桩顶部两侧施作混凝土导墙或钢筋混凝土导墙(见图1)。

3.2.2 单根咬合桩施工工艺流程

3(1)护筒钻机就位 当定位导墙有足够的强度后,用吊车移动钻机就位,并使主机抱管器中心对应定位于导墙孔位中心;(2)单桩成孔 其步骤为随着第1节护筒的压入(深度为1.5～2.5ｍ),冲弧斗随着从护筒内取土,一边抓土一边继续下压护筒,待第1节全部压入后(一般地面上留1～2ｍ,以便于接筒)检测垂直度,合格后,接第2节护筒,如此循环至压到设计桩底标高;(3)吊放钢筋笼 对于Ｂ桩,成孔检查合格后进行安放钢筋笼工作,此时应保证钢筋笼标高正确;(4)灌注混凝土 如孔内有水,需采用水下混凝土灌注法施工;如孔内无水,则采用干孔灌注法施工并注意振捣;(5)拔筒成桩 一边浇注混凝土一边拔护筒,应注意保持护筒底低于混凝土面≥2.5ｍ。3.2.3 排桩施工工艺流程

流程:Ａ1→Ａ2→Ｂ1→Ａ3→Ｂ2→Ａ4→Ｂ3……,如图2所示。

3.3 控制措施

(1)成孔精度控制 为控制咬合桩的成孔精度达到《地下铁道工程施工及验收规范》[4]要求,采用成孔精度全过程控制的措施。本工程采用的是在成桩机具上悬挂两个线柱控制南北、东西向护筒外壁垂直度并用两台测斜仪进行孔内垂直度检查。发现有偏差时及时进行纠偏调整。(2)Ａ桩混凝土缓凝时间的确定 在测定出单桩成桩所需时间ｔ后,可根据下式计算Ａ桩混凝土缓凝时间Ｔ

Ｔ=3ｔ+Ｋ

其中,Ｋ为储备时间,一般取1.5ｔ。3.4施工问题与解决方案

(1)防止管涌措施 在Ｂ桩成孔过程中,由于Ａ桩混凝土未完全凝固,还处于流动状态,因此其有可能从Ａ、Ｂ桩相交处涌入Ｂ桩孔内,形成“管涌”。克服措施有:①控制Ａ桩坍落度<14ｃｍ;②护筒应超前孔底至少1 5ｍ;③实时观察Ａ桩混凝土顶面是否下陷,若发现下陷应立即停止Ｂ桩开挖,并一边将护筒尽量下压,一边向Ｂ桩内填土或注水(平衡Ａ桩混凝土压力),直至制止住“管涌”为止。

(2)遇地下障碍物处理方法 由于咬合桩采用的是钢护筒,所以可吊放作业人员下孔内清除障碍物。

(3)克服钢筋笼上浮方法 在向上拔出护筒时,有可能带起放好的钢筋笼。预防措施可选择减小Ｂ桩混凝土骨料粒径或者可在钢筋笼底部焊上一块比其自身略小的薄钢板以增加其抗浮能力。4 工程实践效果与分析

在对各种围护结构型式比选后,最终在天津西南角地铁车站基坑工程中选择了钻孔咬合桩这一新工法。施工中,在靠近金禧大酒店一侧的基坑采用φ1200咬合桩,其余基坑段采用φ1000咬合桩,桩间咬合200ｍｍ,桩长为19.2ｍ。由于咬合桩这一围护型式首次在天津地铁工程中使用,而且基坑工程又是整个项目的重要工程,因此非常有必要在 基坑开挖过程中跟踪施工进程,对桩体侧移、坑周地面沉陷和地层位移、附近建筑物、地下管网等变形及受力情况进行监测[5],用取得的监测数据,与预测值或计算值相比较并进行分析,能可靠的反映工程施工所造成的影响,能较准确地以量的形式反映这种影响的程度,也可以对咬合桩的适用性进行客观、准确的评价。4.1 监测方案

图3为基坑监测布点平面布置示意图。

监测设备包括:高精度水准仪,经纬仪和测斜仪。根据施工设计,在基坑开挖和主体结构施工期间,主要进行了变位、沉降、咬合桩变位和地下管线位移监测,监测对象及相应使用的仪器见表1。

4.2 数据分析 从2003年8月初开始监测,到2004年2月底结束,前后共计七个月的时间。在基坑开挖期间,工程中没有出现险情和事故,咬合桩防渗效果很好,各项监测数据也比较平稳,现对下面几个监测内容得到的监测数据进行分析说明。

图4和图5表示的是该基坑围护结构中的两处咬合桩的侧移曲线,分别为186号和52号(其具体位置见图3)。

由监测数据结果所绘出的桩体侧向变形曲线图可以看出,咬合桩围护结构桩体的最大侧向变形一般均发生在基坑开挖面以上靠近坑 底的部位[6]。比较186号桩与52号桩的侧移曲线,可明显看到52号桩的桩顶水平位移和桩体最大侧移均比186号桩要大很多。分析其原因,在图3中可以看出,186号桩位于一号线靠近金禧大酒店一侧的基坑边,由前述其桩径为1200ｍｍ,而52号桩桩径为1000ｍｍ。由于围护桩的桩径增大,所以其抗弯刚度势必会相应提高,在基坑内支撑型式相同的情况下,则桩身各部侧向变形量相应的会变小。52号桩桩顶最大侧移达到了8.5ｍｍ,远大于186号桩的2ｍｍ。分析原因是由于基坑开挖时第1道支撑加撑不及时,导致开挖后桩体悬臂状态暴露时间过长所致。综合这两个桩体位置与其他测点桩体侧移数据来看,绝大部分桩体变形值均满足要求,最大变形值11.9ｍｍ,小于设计要求的灌注桩、地连墙等围护结构水平侧移限值14ｍｍ。

图6为基坑外地面沉降随时间变化曲线。测量从基坑开挖时开始,第1个观测点(52-1)位于52号咬合桩桩头,第2个测点(52-2)与第一个测点相距5ｍ,第3个测点(52-3)与第2个测点相距10ｍ(见图3)。

从图6中可以看出,在开始测量时地面已经存在微小的沉降。由于场地地下水位埋深较浅(0.8～4ｍ),为了防止基坑开挖时坑内外水位差较大而引起的流砂、管涌等渗透破坏现象,本工程采取的是基坑外井点降水措施。所以可以认定,初始的微小地面沉降是由于基坑开挖前坑外降水引起的。地表沉降会随着施工过程时间的增大而加大,最大沉降发生在52-2测点处,其次是桩头测点52-3,而距离基坑最远的52-1点沉降值已非常小了,说明此位置处地面沉降受基坑开挖影响已很小。

图7为一号线基坑开挖需重点保护的周围高层建筑物金禧大酒店的沉降随时间变化曲线。

从图7中看出,建筑物在坑外降水时即有一定的沉降,但沉降值很小。而出现沉降最快的时候,正是基坑从开挖至开挖到底这段时间内。而后,这些测点虽然继续下沉,但下沉的速率明显变缓,最大沉降值仅为3.5ｍｍ。综合基坑周围其他几幢建筑物的沉降值及地下管线的变 9 形情况来看,最大沉降量在15ｍｍ以内,完全满足了规范[7]限定对主基坑周围建筑物和管线的沉降限值20ｍｍ的要求。4.3 钻孔咬合桩新工艺的评价分析

从天津地铁一号线西南角站基坑工程采用钻孔咬合桩这一新型围护结构型式的实际施工过程和效果看出,钻孔咬合桩相比较其他几种常用的围护型式有其自身很大的优势:(1)咬合桩采用的是全护筒冲弧法,能够克服不良地质条件下灌注桩成桩困难的问题;(2)咬合桩采用钢护筒,不像灌注桩用的是泥浆护壁,可以大大减小泥浆四溢对周围环境的影响;(3)咬合桩垂直度比灌注桩好,不会塌孔,下挖过程中如遇到土体内有杂物影响时可以直接下去作业人员对杂物进行清理;(4)从经济角度,咬合桩比地铁隧道基坑常用的地下连续墙结构要省20%～30%的经费,经济性好。

同时在本次工程的施工过程中也总结出了一些钻孔咬合桩施工的改进方法,如咬合桩导墙若采用预制结构而代替现浇结构,不仅可以更加方便施工,而且经济性更好等等。5 结 论

(1)在本文所涉及的工程地质条件复杂的情况下进行地铁隧道施工,基坑开挖围护结构采用钻孔咬合桩这种新的围护结构型式,达到了预期的目的;10(2)在基坑工程中,只要围护结构的挡土和止水效果好,并及时架设支撑,基坑开挖时对周围环境不会造成太大的影响,完全可以保证紧邻高层建筑物的沉降变形满足要求;(3)基坑外地表沉降会随着施工过程时间的增长而加大,通过对本工程后续观测的结果来看,后期的沉降将持续半年左右才逐渐趋于稳定;(4)钻孔咬合桩围护结构型式,当条件适当时,可应用在城市地铁施工中,一定会取得可观的社会效益和经济效益,将会有广阔的应用前景。

第三篇：某钻孔咬合桩施工技术及质量控制探讨 2014.4.21

浅谈钻孔咬合桩施工质量保证措施

摘要：钻孔咬合桩是利用超缓凝混凝土的特殊性能，采用高精度的全套管钻机通过专门工艺成孔、成桩的一种特殊桩型，通过桩与桩之间的咬合搭接，形成挡土截水的连续排桩围护结构或地下防渗墙，在施工方法上与钻孔灌注桩及地下连续墙有很多相似之处；本文以山语听溪5#-1地块建设项目基坑支护工程为例，简要介绍几点钢筋混凝土钻孔咬合桩施工质量控制措施。通过该工程的成功实践，可为钻孔咬合桩的广泛运用提供较好的经验。

关键词：钻孔咬合桩；质量控制

一、工程概况

某建设项目位于同安区汀溪镇，总建筑面积：42366.06㎡，地上30732.66㎡，地下10896.473㎡。场地原始地貌属冲洪积阶地地貌单元，现地势较平缓，地表水不发育;卵石层为承压或微承压水，强透水层，为主要含水段，水量丰富；根据现场抽水试验得渗透系数为3.07X10-2/-4.44X10-2/cm/s。场地内地下水水位高程19.07-19.79m。地下水总体迳流方向大致由东北向西南，地下水位受季节气候的影响较大，地下水年变幅约在3.0m左右。

本工程围护结构采用钻孔咬合桩，桩径为1.0m、0.8m，桩中心距0.75m，相邻两桩咬合15cm，桩深约11.6—14.4m，素砼（A序桩）采用塑性混凝土止水桩，主要成分为水、水泥、砂、碎石、膨润土，其配合比为1.34：1：2.83：

3.23:0.18，缓凝时间24小时，塌落度180mm，且混凝土的3天强度值R3d不大于3Mpa。

二、钻孔咬合桩施工流程:

施工准备→测量放样→导墙施工→钻机就位→造浆→钻进成孔→钻渣外运→成孔检测→清孔→沉渣厚度检测→安放钢筋笼→导管水密性试验→下导管→沉渣厚度测试(二次清孔)→灌注水下砼，振动棒震动→超声波检测→交工验收

三、施工过程中出现的问题：

1)本工程设计A桩为素混凝土，B为普通钢筋混凝土桩，A序桩成孔过程

中需与B序桩咬合15cm,要求A序桩混凝土有自稳的强度，所以在A序桩的砼配合比设计初凝时间≥30小时，然而在施工过程初期有个别A序桩出现素混凝土凝固过快，造成B桩成孔困难的现象，影响施工进度。

2)在施工过程中发现有个别B桩孔口定位无误，而桩的垂直度偏差却超过设计及验收规范的要求，导致钻孔咬合桩底部没有足够的咬合量。

3)在施工过程中出现塌孔现象：①停机时塌孔；②浇筑混凝土时塌孔。

4)钻机施工过程中遇地下障碍物。

四、成桩作业质量保证措施

1)导墙施工：导墙起锁口和导向作用，保证成孔垂直度的重要措施，直接关系到钻孔咬合桩顺利成孔和成孔精度，施工中严格控制导墙施工精度，确保轴线误差±20mm，内墙面垂直度0.3%，平整度3mm，导墙顶面平整度5mm，顶面低于自然地面30cm，形成泥浆导流沟，本工程导墙采用C25钢筋砼结构。

2）本工程设计A桩为素混凝土，B为普通钢筋混凝土桩，A序桩成孔过程中需与B序桩咬合15cm,要求A序桩混凝土有自稳的强度，同时不能凝固过快，造成B桩成孔困难，影响施工进度，因此咬合桩的混凝土凝固时间控制是本工程的重点。

①素砼桩砼缓凝时间的确定：素砼桩砼缓凝时间是根据单桩时间来确定的，A桩混凝土缓凝时间≥30小时，单桩时间与地质条件、桩长以及钻机能力等有直接联系，计算公式如下：T=3t+K

式中：T——素桩砼缓凝时间；

t——B桩成桩时间，约4小时，K——储备时间，一般15-20小时；T=3t+K=3*4+18=30小时

混凝土强度3天值不大于3Mpa。

②提前做好缓凝混凝土配合比，进行试桩确定各施工参数。

③商品混凝土搅拌站驻场人员严格监测混凝土配合比及外加剂的掺入量。④做好混凝土施工记录，保证各工序施工均处于可控状态。

⑤控制B桩成孔进度，成孔过快或过慢均有可能对A桩混凝土质量造成损害。

3)为保证钻孔咬合桩底部有足够厚度的咬合量，除对孔口定位误差严格控制外，还要对桩的垂直度进行严格控制，根据设计及验收规定，桩的垂直度偏差不大于3‰。

4)当孔深度达到设计要求后，及时进行孔内虚土和沉渣的清除，并确保孔内沉渣厚达到设计要求（不大于20cm）。用测绳检查桩孔的沉碴和深度。

5)在施工过程中卵石层采用泥浆护壁，防止塌孔和孔内缩径。泥浆护壁是利用泥浆与地下水的压力差来控制水压力与孔壁压力，以确保孔壁的稳定，所以泥浆的相对密度则起到保持压力差的关键作用，调制适合本地土层情况的泥浆，有效避免成孔过程中塌孔的发生，泥浆的要求为相对密度：

1.1～1.2，30分钟泥皮厚度：＜2mm； PH值：8～10。

此法施工能有效的减少塌孔，保证成孔质量，减少和杜绝孔底沉渣，保证混泥土的充盈系数。

6)停机时,保持孔内具有规定的水位和泥浆稠度,防止塌孔。

7)地下障碍物的处理方法

钻机施工过程中如遇地下障碍物处理较困难，但对一些比较小的障碍物，如砾石、卵石层都能穿过；小孤石，采用牙轮孔钻头+螺旋钻头破碎，但施工难度较大，会影响一定的施工进度，较大孤石，备用一台冲孔钻，采用冲孔钻施工。

8）钻孔咬合桩砼灌注

①由于本工程地下水位较高，孔内都有水，采用导管法浇注水下砼灌注，导管直径为300mm，浇注砼前先进行压力试验。

②在浇注过程中，随时检查是否漏水。第一次浇注时，导管底部距孔底30～50cm，浇注砼量要经过计算确定，在浇注中导管下端埋深控制在2～4m范围；提升导管时，采用测绳测量严格控制其埋深和提升速度，严禁将导管拔出砼面，防止断桩和缺陷桩的发生。

③水下砼要连续浇注不得中断，边灌注边拔导管，并逐步拆除；砼灌注至设计桩顶标高以上0.50∽1m（超灌量0.50m），桩上部无砼部分用土回填至地面标高，完全拔出导管。桩顶砼不良部分要凿掉清除，要保证设计范围内的桩体不受损伤，并不留松散层。

④水下灌注混凝土采用振动棒振捣，在咬合部位加强振捣，用来增加桩体咬合及密实度。

⑤每浇注50m3 留臵1 组试件；小于50m3 的单桩，每根桩留臵1 组试件。

9）塌孔的处理：

①轻微塌孔：使用挖土机向孔内回填可塑性好的粘性土，钻机反转向下加压，正转取土，充分压实孔壁，重新成孔；

②严重塌孔：向孔内浇筑低标号C20混凝土或高标号砂浆，待24小时后重新成孔（时间根据气温确定）；

③浇筑混凝土时塌孔

在灌注过程中如发现井孔内水（泥浆）位忽然上升溢出，随即骤降并冒出气泡，应怀疑是塌孔征象，塌孔原因可能是孔内水位降低，不能保持原有静水压力，以及由于周围堆放重物或机械振动等，均有可能引起塌孔。

发生塌孔后，应查明原因，采取相应措施，如保持或加大水头、移开重物、排除振动等，防止继续塌孔。然后用吸泥机吸出坍入孔中泥土；如不继续塌孔，可恢复正常灌注。如塌孔仍不停止，坍塌部位较深，宜将导管拔出，将砼钻开抓出，同时将钢筋抓出，只求保存孔位，再以粘土掺砂砾回填，待回填土沉实后重新钻孔成桩。

四、事故桩的补救措施

在钻孔咬合桩施工过程中，因A桩超缓混凝土的质量不稳定出现早凝现象或机械设备故障等原因，造成钻孔咬合桩的施工未能按正常要求进行而形成事故桩。事故桩的处理主要分以下几种情况：

1）平移桩位侧咬合：B桩成孔施工时，其一侧A1桩的砼已经凝固且强

度超过施工要求，使钻机不能按正常要求切割咬合A1、A2桩。在这种情况下，宜向A2桩方向平移B桩桩位，使钻机单侧切割A2桩施工B桩，并在A1桩和B桩外侧另加一根高压旋喷桩作为防水处理；或者在A1桩和B桩外侧另加一根阀管双液注浆作为防水处理。

2）背桩补强：B1桩成孔施工时，其两侧A1、A2桩的混凝土均已凝固，在这种情况下，则放弃B1桩的施工，调整桩序继续后面咬合桩的施工，以后在B1桩外侧增加三根咬合桩与A1、A2桩相切。在基坑开挖过程中将A1和A2桩之间的夹土清除植筋喷射C20混凝土即可。

3）预留咬合企口：在B1桩成孔施工中发现A1桩砼已有早凝倾向但还未完全凝固时，此时为避免继续按正常顺序施工造成事故桩，可及时在A1桩右侧施工一砂桩以预留出咬合企口，待调整完成后再继续后面桩的施工。

4)当成孔精度不能满足3‰的要求时，采用回填土，然后纠编调直重新成孔，直至达到施工精度要求时灌注砼。

五、结束语

钻孔咬合桩作为地下工程围护结构的一种新的工法，通过山语听溪5#-1地块建设项目基坑支护工程的实践证明，桩间咬合良好，表面平顺，除个别桩间有湿渍外，并无明显渗漏水，成桩的垂直精度高；暂未发现有侵限情况的发生，达到预期的设计效果。

第四篇：钻孔桩施工安全措施

施工安全措施

工程名称

松花江特大桥钻孔桩施工

接受措施班组

交底项目

交底日期

根据图号

交底编号

措施内容：

安全措施：

1、现场人员必须佩戴安全帽，电焊工工作时必须佩戴眼镜。

2、泥浆池周围必须设有防护设施。成孔后，暂时不进行下道工序的孔必须设有安全防护设施，并有人看守。

3、在施工前先全面检查机械，发现有问题及时解决，检查后要进行试运转，严禁带病作业。机械操作必须遵守安全技术操作要求，由专人操作，并加强机械的维护保养，保证机械各项设备和部件、零件的正常使用。

4、施工作业平台必须规整平顺，杂物必须清除干净，防止拆除导管时将工作人员绊倒造成事故。

5、挖掘机及吊车工作时，必须有专人指挥，并且在其工作范围内不得站人。

6、机械司机，在施工操作时要集中精力，服从指挥信号，不得随便离开岗位，并经常注意机械运转情况，发现异常情况要及时纠正。要防止机械倾斜、倾倒

7、钢筋笼加工过程中，不得出现随意抛掷钢筋现象，制作完成的节段钢筋笼滚动前检查滚动方向上是否有人，防止人员被砸伤。氧气瓶与乙炔瓶在室外的安全距离为5m。

8、钻孔过程中，非相关人员距离钻机不得太近，防止机械伤人。

9、钢筋笼安装过程中必须注意：焊接或者机械连接完毕，必须检查脚是否缩回，防止钢筋笼下放时将脚扭伤甚至将人带入孔中的事故发生。

10、导管安装及砼浇注前，井口必须设有导管卡，搭设工作平台（留出导管位置），并且要求能保证人员的安全

11、导管安装注意：导管对接必须注意手的位置，防止手被导管夹伤。

12、砼浇注过程中，砼搅拌运输车倒车时，指挥员必须站在司机能够看到的固定位置，防止指挥员走动过程中栽倒而发生机械伤人事故。

交底单位

中铁二十二局哈齐客专项目部江桥分部

交底人

接收单位

接收人

施工负责人

安全负责人

施工安全措施

工程名称

松花江特大桥钻孔桩施工

接受措施班组

交底项目

交底日期

根据图号

交底编号

措施内容：

13、配电箱以及其它供电设备不得置于水中或者泥浆中，电线接头要牢固，并且要绝缘，输电线路必须设有漏电开关。

环保措施：

1、钻孔灌注桩施工过程中超过排放标准的废浆不能直接排放，需经过一系列的处理后运输至指定地点排放，严禁有害物质污染土地和周围环境。另在现场出入口设置沉淀池和冲洗设备，进出工地的车辆必须冲洗干净后才能上路。

2、对于施工中可能产生的的各种环境污染，我们将按照“预防为主、防治结合”的原则进行环境保护。

3、施工机械在施工期间经常检查运行状况，保持良好状态，严防油料泄漏造成水质污染。同时，严禁向水中投放杂物、垃圾和排放废水、废油及冲洗物等。

4、遵守中华人民共和国国家标准《建筑施工场地噪音限值》（GB12523-90）、《环境空气质量标准》（GB3095-1996）的二级标准和广东市的有关规定。控制成桩过程中产生的噪音和粉尘污染。

交底单位

中铁二十二局哈齐客专项目部江桥分部

交底人

接收单位

接收人

施工负责人

安全负责人

第五篇：钻孔桩施工协议书

钻孔桩施工协议书

甲方：

乙方：

甲乙双方经过友好协商并踏看了施工现场，就甲方施工桩基钻孔部分交给乙方施工，并达成协议如下：

一、施工内容

桩径钻孔桩成孔、清孔，钢筋笼制作、安装，套管的下放、提升，满足砼灌注。（砼拌制由甲方负责）。

二、工程质量

① 乙方必须严格按定位桩的位置下护筒，保证桩位偏差在规范范围内。② 乙方必须按规范要求和操作程序施工，保证提升进度，保证桩检测达到合格标准。

三、安全责任

任何人身安全施工全由乙方自己承担。

四、协议价格

经甲乙双方商定，全部工程内容按每米进尺元包干。（进、出场费2000元包干）

五、付款方式

乙方进场后，甲方支付给乙方元。工程完工验收合格后甲方按乙方进尺×元支付给乙方工程款。

六、七、甲方：乙方：（签字）

年月日 乙方自己负责人员的生活和住宿（甲方提供工棚）。未尽事宜，双方共同协商解决。