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南京地铁新街口站围护结构钻孔咬合桩施工
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内容提示：结合南京地铁二号线工程概况,探讨了钻孔咬合桩施工工艺原理,从导墙的施工、单桩的施工介绍了钻孔咬合桩的工艺流程及操作要点,并对其技术控制进行了分析,以保证钻孔咬合桩底部有足够厚度的咬合量。
摘 要:结合南京地铁二号线工程概况,探讨了钻孔咬合桩施工工艺原理,从导墙的施工、单桩的施工介绍了钻孔咬合桩的工艺流程及操作要点,并对其技术控制进行了分析,以保证钻孔咬合桩底部有足够厚度的咬合量。（参考《建筑中文网》）
关键词:咬合桩,施工技术,控制措施,混凝土
1 工程概况
南京地铁二号线新街口站位于南京城市商业中心地区新街口,车站以新街口环岛为中心分为两段呈东西向布置。西段布置在汉中路路中,围护结构采用钻孔灌注桩;东段布置在中山东路路中,围护结构采用钻孔咬合桩。环岛下为一号线和二号线车站共用的大圆盘地下结构,该圆盘已随一号线新街口站施工完毕。车站为地下二层结构,东段车站总长167m,基坑开挖标准段深度15.5m,端头井处深度17.8m,宽度23.3m,基坑周边大型建筑密集,主要有国药大厦、金陵饭店、中国银行、天时商贸、部队营房、金鹰国际、国贸中心、新街口百货、招商局、国际金融中心管线密布,分布有Ф600,Ф1200的自来水管、污水管、弱电管线、煤气管线等,所处地层从上到下依次为杂填土、淤泥质填土、素填土、粉质粘土、粉土、淤泥质粉质粘土、含砂粉质粘土、粉细砂、粗砂混卵砾石、强风化泥质粉砂岩、中风化泥岩。基坑主要位于杂填土、淤泥质填土、素填土、粉质粘土层中,地下水潜水位在地面以下0.5m~1.8m。
2 钻孔咬合桩施工工艺原理
钻孔咬合桩是采用机械钻孔施工,桩与桩之间相互咬合排列的一种基坑围护结构,施工主要采用“套管钻机 超缓凝型混凝土”方案,钻孔咬合桩的排列方式采用:第一序素混凝土桩(B桩)和第二序钢筋混凝土桩(A桩)间隔;先施工B桩,后施工A桩,B桩采用超缓凝型混凝土,要求必须在B桩混凝土初凝之前完成A桩的施工;A桩施工时,利用套管钻机的切割能力切割掉相邻B桩的部分混凝土,则实现了咬合。
3 工艺流程及操作要点
1)导墙的施工。具体步骤如下:
a.平整场地:清除地表杂物,填平碾压地下管线迁移的沟槽。b.测放桩位:根据设计图纸提供的坐标按外放100mm(为抵消咬合桩在基坑开挖时在外侧土压力作用下向内位移和变形而造成的基坑结构净空减小变化)计算咬合桩中心线坐标,采用全站仪根据地面导线控制点进行实地放样并做好护桩,作为导墙施工的控制中线。c.导墙沟槽开挖:在桩位放样线符合要求后即可进行沟槽的开挖,采用人工开挖施工。开挖结束后对基槽整平夯实,并立即将中心线引入沟槽下,以控制底模及模板施工,确保导墙中心线的正确无误。d.钢筋绑扎:沟槽开挖结束后绑扎导墙钢筋。e.模板施工:模板采用自制整体钢模(转角处可用砖砌),导墙预留定位孔,模板直径为套管直径扩大3cm。模板加固采用钢管支撑,支撑间距不大于1m,确保加固牢固,严防跑模,并保证轴线和净空的准确。f.混凝土浇筑施工:混凝土采用C25商品混凝土,混凝土浇筑时两边对称交替进行,严防走模。如发生走模,应立即停止混凝土的浇筑,重新加固模板,并纠正到设计位置后,方可继续进行浇筑。振捣采用插入式振捣器,振捣间距为600mm左右,防止振捣不均,同时也要防止在一处过振而发生走模现象。g.待导墙有足够的强度后,拆除模板,重新定位放样排桩中心位置,将点位返到导墙顶面上,作为钻机定位控制点。h.为满足施工需要,导墙应做4m宽,0.4m~0.5m厚,预留孔径83cm。i.为了保证导墙的整体性,导墙顶面要比原有路面低2cm~3cm,确保受力点在原有路面上。
2)单桩的施工工艺流程。
a.钻机就位:待导墙有足够的强度后,移动套管钻机,使套管钻机抱管器中心对应定位在导墙孔位中心。b.取土成孔:先压入第一节套管(每节套管长度约7m~8m),压入深度约2.5m~3.0m,然后用抓斗从套管内取土,一边抓土、一边继续下压套管,要始终保持套管底口超前于开挖面的深度不小于2.5m。第一节套管全部压入土中后(地面以上要留1.2m~1.5m,以便于接管),检测垂直度,如不合格则进行纠偏调整,如合格则安装第二节套管继续下压取土,如此继续,直至达到设计孔底标高。c.制作及吊放钢筋笼:钢筋笼按设计加工制作。如为钢筋混凝土桩,成孔检测合格后进行安放钢筋笼工作,安装钢筋笼时应采取有效措施保证钢筋笼标高的正确。d.灌注混凝土:如孔内有水时需采用水下混凝土灌注法施工;如孔内无水时则采用干孔法灌注。e.拔管成桩:一边浇筑混凝土、一边拔管,应注意始终保持套管低于混凝土面不小于1.0m。
4 钻孔咬合桩施工技术措施
1)孔口定位误差的控制。为了保证钻孔咬合桩底部有足够厚度的咬合量,应对其孔口的定位误差进行严格的控制,孔口定位误差的允许值可按如表1所示进行选择。
2)桩的垂直度控制。a.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15m~25m的顺直度偏差宜小于10mm。检测方法:可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,然后用线锤和直尺进行检测。b.成孔过程中桩的垂直度检测和检查。地面监测:在地面上选择两个相互垂直的方向采用经纬仪或线锤监测地面以上部分桩的垂直度,发现偏差时随时纠正。这项监测在每根桩的成孔过程中应自始至终坚持,不能中断。孔内检查:每节套管压完后安装下一节套管之前,进行孔内垂直度检查,不合格时需进行纠偏,直至合格才能进行下一节套管施工。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。
3)B桩混凝土缓凝时间的确定。它是根据单桩成桩时间来确定的,单桩成桩时间与地质条件、桩长、桩径与钻机能力等有直接的联系。因此,B桩混凝土缓凝时间可以根据以下方法来确定。测定单桩成桩所需的时间t,确定B桩混凝土的缓凝时间,可根据下式计算:
T=3t K。
式中:T———B桩混凝土的缓凝时间(初凝时间);
K———储备时间,一般取12h;
t———单桩成桩所需的时间。
根据新街口地质、桩长及所施工同类型地铁工程的类比经验,设定t=16h/桩,为此得出B桩混凝土的缓凝时间为60h。
如图1所示,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B桩,A桩相交处涌入A桩孔内,称之为“管涌”,克服“管涌”有以下几个方法:
a. B桩混凝土的坍落度:干孔不宜超过14cm,水下灌注18cm~20cm,以便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。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力来平衡B桩混凝土的压力。d.A桩在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桩的开挖,并一边尽量下压套管,一边向A桩内注水,直到完全制止住“管涌”为止。待B桩超缓凝混凝土坍落度损失一段时间后再继续施工A桩。
4)遇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比较麻烦,特别是施工钻孔咬合桩还要受时间的限制。因此,采用钻孔咬合桩的工程必须对地质情况非常清楚。对于一些比较小(小于1/3管径)的障碍物还是容易处理的。
遇到较大障碍物不能正常施工时可以先将冲抓换成十字冲锤击碎障碍物将其清除。
遇到管线、钢筋、工字钢等时,先抽干套管内积水,然后再吊放作业人员下去用工具处理。
5)克服钢筋笼上浮的方法。由于套管内壁和钢筋笼外缘之间的空隙比较小,因此在上拔套管的时候,钢筋笼将有可能被套管带着一起上浮。其预防措施主要有以下几种:
a.混凝土的骨料粒径应尽量小一些,不宜大于20mm。b.在钢筋笼底部焊上一块比钢筋笼直径略小的薄钢板或混凝土块以增加其抗浮能力。c.成孔垂直度必须达到设计要求。d.钢筋笼制作必须满足设计规范要求。e.混凝土坍落度、和易性必须达到设计规范要求。f.严格控制钢筋笼最大外径,不得大于66mm(对800mm的桩而言)。
6)分段施工接头的处理方法。往往一台钻机施工无法满足工程进度要求或者城市施工需要分期围挡,这就存在一个前期施工桩和后期施工桩的接头问题。采用砂状接头是一个比较好的方法,在先施工段接头设置一根砂桩(成孔后用砂灌满),后施工段到此接头时挖出砂灌满即可。
5 围护及止水效果
因咬合桩施工A桩在B桩初凝前就切割成孔并浇筑桩芯混凝土,使基坑围护桩形成没有施工缝的连续墙,具有较好的止水效果,保证了坑外建筑物及管线的安全,同时为坑内基坑开挖及施工提供了干燥的作业环境。
6 适用的范围
原文网址：http://www.pipcn.com/research/200809/9019.htm
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