苏州轨道交通一号线工程某站咬合桩围护结构施工方案.doc

苏州轨道交通一号线工程XX站土建工程

咬合桩围护结构

施工方案

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审核:

批准:

×××××××××苏州×××站项目经理部

年 月 日

1 工程概况
×××站轨排井段采用ф1200@1000套筒套筒咬合桩，呈拱形排列，共106根。
2 套筒咬合桩施工技术
2.1 工艺原理
套筒咬合桩是采用全套管钻机套筒施工，在桩与桩之间形成相互咬合排列的一种基坑支护结构（如图1所示）。

图1 套筒咬合桩平面示意图
为便于切割，桩的排列方式一般为一条素砼桩（A桩）和一条钢筋砼桩（B桩）间隔布置，施工时先施工A桩后施工B桩，A桩砼采用超缓凝砼，要求必须在A桩砼初凝之前完成B桩的施工。B桩施工时采用全套管
钻机切割掉相邻A桩相交部分的砼，实现咬合（如图2所示）。
2.2工艺流程及操作要点
① 导墙的施工
为了提高套筒咬合桩孔口的定位精度并提高就位效率，应在桩顶上部施工砼导墙，这是套筒咬合桩施工的第一步。
② 单桩施工工艺流程
a钻机就位：待导墙有足够的强度后，移动导管钻机，使套管钻机抱管器中心对应定位在导墙孔位中心。
图2 套筒咬合桩施工工艺原理图
b取土成孔：先压入第一节套管（每节套管长度约7-8米），压入深度约2.5-3.0米，然后用抓斗从套管内取土，一边抓土，一边下压套管，要始终保持套管低口超前于取土面且深度不小于2.5米；第一节套管全部压入土中后（地面以上要留着 1.2-1.5米，以便于接管）检测成孔垂直度，如不合格则进行纠偏调整，如合格则安装第二节套管下压取压……直到设计孔底标高。
c吊放钢筋笼：如为钢筋砼桩，成孔检查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。
d灌注砼：如孔内有水时需采用水下砼灌注法施工；如孔内无水时则采用干孔灌注法施工。
e拔管成桩：一边浇注砼一边拔管，应注意始终保持套管底低于砼面2.5米以上。
③ 排桩的施工工艺流程
总的原则是先施工A桩，后施工B桩，其施工工艺流程是：A1—A2—B1—A3—B2—A4—B3……An—Bn-1，如图3所示。
图3 孔咬合桩的施工工艺流程图
2.3 关键技术
①孔口定位误差的控制
为了保证套筒咬合桩底部有足够的咬合量，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表 1来进行选择。
孔口定位误差允许值 表1
桩
长
咬
合
厚
度

10m以下
10～15m
15m以上
100mm
±10
±10
±10
150mm
±15
±10
±10
200mm
±20
±15
±10
注：表中孔口定位误差允许值单位以毫米计。
为了有效的提高孔口的定位精度，应在套筒咬合桩桩顶以上设置砼或钢筋砼导墙，导墙上定位孔的直径宜比桩径大20mm，如图4所示。钻机就位后，将第一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。
图4 套筒咬合桩导墙平面布置示意图
② 桩的垂直度的控制
为了保证套筒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，还应对其垂直度进行严格的控制，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‰ 。
成孔垂直度的控制：
a 套管的顺直度检查和校正
套筒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‰。
b成孔过程中桩的垂直度监测和检查
ⅰ地面监测：在地面选择两个相互垂直的方向采用线锤监测地面以上部分的套管的垂直度，发现偏差随时修正。这项检测在每根桩的成孔过程中应自始自终坚持，不能中断。
ⅱ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“线锤”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。
c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三种：
ⅰ 利用钻机油缸进行纠偏：如果偏差不大于或套管入土不深（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。
ⅱ A桩纠偏：如果A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，可向套管内填砂或粘土，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。
ⅲ B桩的纠偏：B桩的纠偏方法与A桩基本相同，其不同之处是不能向套管内填砂或粘土而应填入与A桩相同的砼，否则有可能在桩间留下土夹层，从而影响排桩的防水效果。
③ A 桩砼缓凝时间的确定
A桩砼缓凝时间应根据单桩成桩时间来确定，单桩成桩时间又与地质条件、桩长、桩径和钻机能力等直接的联系。根据设计图纸及现场实际情况，
A桩砼的缓凝时间确定为60小时以上。
④如何克服“管涌”
如图5所示，在B桩成孔过程中，由于A桩混凝土未凝固，还处于流动状态，A桩混凝土有可能从A、B桩相交处涌入B桩孔内，称之为“管涌”，克服“管涌”有以下几个方法：
a A桩混凝土的坍落度应尽量小一些，不宜超过18cm，以便于降低混凝土的流动性。
b套管底口应始终保持超前于开砼面一定距离，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2.5mm。
c 如有必要（如遇地下障碍物套管底无法超前时）可想套管内注入一定量的水，使其保持一定的反压力来平衡A桩混凝土的压力，阻止“管涌”的发生。
d B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桩混凝土下陷应立即停止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。

图5 B型桩施工过程中的砼管涌现象示意图
⑤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是比较容易，但在施工套筒咬合桩要受时间的限制和防止“管涌”出现，因此在进行套筒咬合桩施工前必须对地质情况进行认真分析，制定详细施工方案，做好造孔试验，否则会导致工程失败，对一些比较小的障碍物，如卵石层、体积较小的孤石等，可以先抽干套管内积水，然后再吊放作业人员下去将其清楚即可。
⑥克服钢筋笼上浮的方法
由于套管内壁与钢筋笼外缘之间的空隙较小，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：
a B桩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以增加其抗浮能力。
c钢筋笼导正器必须制作。
d砼灌注必须按操作规程进行。
⑦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，需要多台钻机分段施工，这就存在与先施工段的接头问题，采用砂桩是一个比较好的方法，如图6所示。在施工段与段的端头设置一个砂桩（成孔后用砂灌满），待后施工段到次接头时挖出砂灌上砼即可。

图6分段施工预设砂桩接头示意图
⑧ 事故桩的处理方法
在套筒咬合桩施工过程中，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，造成套筒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：
a 平移桩位单侧咬合
图7 平移桩位单侧咬合示意图
如图7所示，B桩成孔施工时，其一侧A1桩的砼已经凝固，使套管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，使套管钻机单侧切割A2桩施工B桩，并在A1桩和B桩外侧另增加一根旋喷桩作为防水处理。
b 背桩补强
图8 咬合桩背桩补强示意图
如图8所示，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桩外侧增加三根旋喷桩作为补强、防水处理。在基坑开挖过程中将A1和A2桩之间的夹土清楚喷上混凝土即可。
c 预留咬合锲口
图9 预留咬合锲口示意图
如图9所示，在B1桩成孔施工中发现A1桩砼已有早凝倾向但还未完成凝固时，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锲口，待调整完成后再继续后面桩的施工。
3 超缓凝砼
套筒咬合桩施工采用“全套管钻机+超缓凝砼”方案，超缓凝砼的质量直接决定套筒咬合桩施工的成败。
3.1 超缓凝混凝土的技术参数
为了满足套筒咬合桩的施工工艺的需要，超缓凝混凝土必须达到以下技术参数的要求。
①A桩砼缓凝时间≥60 小时，其确定的方法如下：
a 测定时间
单桩成桩所需时间t应根据工程具体情况和所选钻机的类型在现场作成桩试验来测定。试验结果t为12～15小时，取上限值t=15小时。
b 确定A桩砼缓凝时间T
根据下式计算A桩砼的缓凝时间，可根据下式进行计算。
T=3t+K
式中：T——A桩砼的缓凝时间（初凝时间）
K——储备时间，一般取1.0t
t——单桩成桩所需时间
②砼坍落度：18±2cm。
确定原则： a 水下砼灌注的需要；b 满足防止“管涌”措施的需要; c 为防止“管涌”，混凝土坍落度d随时间t的损失曲线应尽量陡一些，即d损失得快一些。
③ 砼的3天强度值R3d不大于3Mpa。
其作用是：在施工过程中遇到意外情况（如设备故障）拖延了时间，以至于在A桩砼终凝后才施工B桩，这时，由于混凝土早期强度不高，使A桩咬合部分砼处理起来方便。
④ 超缓凝砼技术参数见下表
超缓凝砼技术参数 表2
强度等级
坍落度
初凝时间
3天强度
满足设计要求
18±2cm
≥60h
≤3Mpa
3.2缓凝砼的生产和使用
①生产：由于套筒咬合桩施工工艺的特殊性，要求缓凝砼的缓凝期必须稳定，不能波动，否则将有可能给工程带来很大的损失，应向砼供应商提出明确要求，其所用的设备、人员、原材料都需相对固定，以减少出错的机会，确保砼质量。
② 使用：使用过程中我们制定了严格的检查制度和监控措施
a 每车砼在使用前必须由试验室检查其坍落度及观感质量是否符合要求，坍落度超标或观感质量太差的坚决退回，决不使用。
b 每车砼均取两组试件，监测其缓凝及坍落度损失情况，直至该桩两侧的B桩全部完成为止，如发现问题及时反馈信息，以便采取应急措施。
c按规范要求取试件检查砼最终强度，砼最终强度必须满足设计要求。
4机具设备及劳动力配置
4.1 机具设备配置
套筒咬合桩施工所需主要配套机具设备见下表，其相关配置数量及所需技术性能根据具体的工程要求选定。
主要机具设备表 表3
序号
机具设备名称
型号及规格
用途
1
液压摇动式全套管钻机
国产MZ系列
套筒咬合桩成孔、砼灌注、钢筋笼安装
2
钢筋切割机
GQ40
钢筋加工
3
钢筋弯曲机
GW40
钢筋加工
4
钢筋对焊机
UN100
钢筋加工
5
电焊机
BX3—500、AX--300
钢筋加工
6
反铲挖掘机

土石方清运、挖装
7
自卸大货车

土石方外弃
8
空气压缩机

清孔及障碍物破除
9
装载机

材料、土石方等转运
10
履带吊车
50t
钢筋笼转运及安装
11
潜水泵
20T以上
抽排水
12
清洗机

清洗上路车辆
5安全质量
5.1 安全
套筒咬合桩施工机械为全套管钻机，国内无规范可循，现行施工参照执行我国套筒灌注桩施工的有关安全规定、套管钻机有关安全操作和安全防护规定，其它辅助配套设备设施及辅助工作均应执行其相应国家现行的有关安全规定。
5.2 质量控制
套筒咬合桩施工应参照执行我国套筒灌注桩施工有关质量检验及验收标准，除此之外还应满足下表的有关要求。
套筒咬合桩施工过程中主要质量控制标准 表4
项次
主要控制项目
允许偏差（mm）
检验方法
1
钢筋笼
钢筋笼外径应比套管内径小6～8cm
±10
尺量检查
2
桩位
顺纵轴方向
±10
全站仪检查
3
垂直纵轴方向
±10
全站仪检查
4
桩身砼
砼坍落度
A型桩
18±2cm；
B型桩
20±2cm
±10
坍落度筒
5
桩垂直度
3‰
垂线观测