工程全套管灌注咬合桩施工技术样本.doc

杭州解放路延伸工程全套管灌注咬合桩施工技术 摘 要 经过杭州解放路延伸工程施工实例，介绍了全套管灌注咬合桩施工技术，并具体介绍了施工中所碰到问题及其处理预防方法，对以后类似工程有一定借鉴作用。关键词 灌注咬合桩 全套管钻机 施工技术1 序言 全套管钻机又称贝诺特钻机，是由法国贝诺特企业于二十世纪五十年代初开发和研制一个新型钻机。中国于二十世纪七十年代开始引进，九十年代中期昆明捷程桩工企业首先在中国开始研制MZ系列摇动式全套管钻机，简称磨桩机。利用摇动式全套管钻机钻孔结合超缓凝字昆凝土技术，在深圳地铁一期工程中，中铁隧道集团和昆明捷程桩工企业成功开发出一个新型挡土围护桩施工技术全套管灌注咬合桩施工技术。 因为该技术和传统灌注桩支护结构相比含有良好止水性能和强维护功效，在含水软土基坑工程中得到了广泛应用。这里以杭州解放路延伸工程为例，对全套管灌注咬合桩施工技术进行概括介绍。2 工程概况 杭州解放路延伸工程一标段在杭州市，全长1260m(K0+000”K1+260)，西起杭州建国路口，沿线穿越解放路、环城东路、沪杭铁路、贴沙河、清泰水厂、凯旋路最终和新安江东路连接，共由5段明挖段、4段暗挖段和2段道路改造三个部分组成。 明挖段基坑施工设计分别采取中1000mm咬合200mm灌注咬合桩+钢筋混凝土支撑+预应力锚索和c1)800mm咬合100mm灌注咬合桩+ (b609mm钢管进行基坑支护。C30钢筋守濒土和C15超缓凝?昆凝土桩间隔部署，灌注咬合桩设计长度为基坑设计开挖深度18倍，桩长122m311m，平均2170m，累计1072根，总长度约23266m，混凝土浇注总方量约18273m。围护结构总长度858m，基坑开挖深度66m”175m.。 工程地质属于钱塘江冲积平原，以陆相沉积地层为主，沉积着较厚砂质粘土层，间夹海相淤泥质沉积层，依据勘探揭露地层资料表明，自上而下分八个基础土层。其中基坑开挖范围内关键经过砂质粉土层及砂质粉土夹粉砂层。地下水关键有第四系松散岩类潜水和承压水两类，本工程关键是潜水。潜水关键赋存于场区浅部人工填土及其下部粉、砂性土层内，富水性和透水性含有各向异性，尤其是表部填土层，透水性良好，下部粉性土层透水性弱，渗透系数通常在104c心s数量级左右。含水层厚度在165m-218mo地下水位埋藏较浅，通常在10m15m之间，该含水层多为微咸水，水化学类型为C03ClNa型，地下水对混凝土无腐蚀性。 3 全套管灌注咬合桩施工技术 31 施工次序全套管灌注咬合桩施工次序图1所表示。图1中A是第一序桩，为素字昆凝土桩，B是第二序桩，为钢筋混凝土桩，趴为砂桩，目标是实现桩闭合衔接。 施工JI匝序：A1趴(砂桩)A2B2A3B3A4以A5B5 32 工艺步骤及其工序关键点 a全套管灌注咬合桩施工工艺步骤全套管灌注咬合桩施工工艺步骤图见图2。 b地基处理地基处理是全套管灌注咬合桩施工第一步，包含场地内防碍施工高架线路拆除、地下构筑物 挖除、地下管线、障碍物探明和处理、软土加固硬化及地下洞穴回填扎实等，以确保在钻孔施工作业中套管下切J1匝利。地基承载力要满足全套管灌注咬合桩施工作业要求，确保混凝土在灌注时成桩质量。c灌注咬合桩导墙施作灌注咬合桩导墙施作应满足三项要求：一是能够给磨桩机提供作业平台，承受磨桩机在压、拔、扭动套管时巨大作用力；二是能起到给套管定位、导向作用；三是灌注桩导墙安设能满足测量要求，并和地面有足够摩擦力，施工钻孔时灌注桩导墙不得发生位移。d磨桩机就位对中磨桩机就位对中应确保套管在钻孔跟进时其中心和设计孔位中心一致，正确度应控制在5mm以内，并应做好检验统计。e冲抓取土冲抓取土时应控制冲抓落差高度。一是避免因落差过大引发震动过大而造成地表沉降超出施工许可范围；二是避免冲抓切人土层深度过大，造成冲抓被管靴卡住而无法取出。依据经验，冲抓落差高度应控制在8m15m以内。f套管垂直度控制 钻孔过程中套管垂直度控制，是经过设在相互垂直方向两台经纬仪全过程监测实现。尤其应加强对第一、二节套管(人土深度在15m左右)及套管连接时垂直度监测。确保成孔精度控制在 3o以内。g套管接头密封处理套管接头密封问题是全套管灌注咬合桩工法中一个微弱步骤。在基坑围护桩施工过程中，套管常常会穿越二定厚度透水层，假如套管接头密封不好，地下水就会从套管接头处流向套管内；更有甚者，地下土体会随涌水一起流向套管内，形成水土流失，造成桩孔周围地表下沉、开裂。 h混凝土灌注工艺 依据成孔是否存有水来决定混凝土灌注工艺。当进行水下混凝土灌注时，必需严格根据水下混凝土灌注施工工艺进行施工，尤其应加强对套管从混凝土中拔出时间控制。假如套管从混凝土中拔出过晚，很轻易发生套管不能拔出或连带字昆凝土一起拔出来现象。 i混凝土质量全套管灌注咬合桩施工对混凝土质量有较高要求。一是缓凝时间要求，第二序次桩是在第一序次桩间实现切割咬合，这一施工特点要求第一序次桩混凝土必需有一定缓凝时间(缓凝时间应大于第二序次桩施工所需时间)。二是对混凝土坍落度要求，干孔素混凝土桩灌注要求混凝土坍落度控制在12m-14cm，干孔钢筋混凝土桩灌注要求混凝土坍落度控制在14m-16cm，水下素混凝土桩灌注要求字昆凝土坍落度控制在18m-22cm。 j套管管靴埋人土层底深度套管底埋人土层深度通常应控制在2m以上，其作用有二个：一是预防冲抓切人土层深度大于管靴埋人土层深度，造成冲抓被管靴卡住而无法取出；二是管内土体能够起到瓶塞作用，能够预防孔桩底部发生管涌。4 施工难点及其对策 全套管灌注咬合桩施工难点关键有：(1)为确保灌注咬合桩连续性、防水性，全套管灌注咬合桩垂直度必需控制在3钇。以内；(2)实际施工地层关键是富含水砂质粉土夹粉砂层，场区地下水位较高，施工中极易发生涌水涌砂现象，对周围建筑物造成危害，施工难度大。为确保全套管灌注咬合桩垂直度控制在3口，采取了全套管外经过相互垂直方向两台经纬仪全过程监测，全套管内人工测斜内外双向控 制法对套管进行垂直度控制，尤其加强对第一、二节套管(人土深度在15m左右)及连接时垂直度情况检验。5 施工中出现问题及处理、预防方法 51 钻孔取土时发生涌砂在施工桩长小于18m时，因为桩尖设计标高在富含水砂质地层内(含水层厚度16，5m 218m)，曾发生过几次涌砂，其中一次在半小时内涌砂量达成15m3左右。处理方法：当发生涌砂现象时，应立即停止钻孔取土作业，采取以下三种方法进行处理：(1)下压套；管，尽可能实现套管超前孔底(本工程所用MZ型磨；桩机套管能够在粉砂层中超前4m-5m)，以增加流：水渗透路径，减小管内水压力；(2)向套管内注水或 泥浆，以此平衡套管外水压力，再用水下冲抓进行取土作业(水下冲抓取土作业取土量仅为无水作业取土量15of20，速度较慢)；在灌注咬合桩前，先施工井点降水，在地下水位降低后再进行灌注咬合桩施工。52 钻孔取土时套管出现倾斜 灌注咬合桩在钻孔取土套管下切过程中，因为垂直度没有控制好或是套管在下切过程中管靴一边碰到不明障碍物使部分套管出现倾斜。处理方法：因为垂直度没有控制好套管出现倾斜发生后，应立即停止钻孔取土作业，并依据桩不一样类型进行套管纠偏处理。对于钢筋混凝土桩，用和施工桩同级标号新鲜混凝土将桩孔回填密实，再将套管拔起重新钻孔。或先用粗砂回填桩孔，再将套管拔起重新钻孔，以后再用高压旋喷桩处理灌注桩之间夹砂层渗水问题。对于素字昆凝土桩，用粗砂、弃土将施工桩孔回填密实，再将套管拔起重新钻孔即可；因为套管在下切过程中管靴一边碰到不明障碍物使出现倾斜时，应派人下到孔底查看障碍物情况，采取十字冲击锤或人工将障碍物破除后再进行套管名U偏处理。53 钻孔取土时周围地表出现较大沉降在钻孔取土过程中，K0+6044-K0+6294段明挖基坑周围地表出现沉降槽，经分析关键有下列原因：冲抓落差过大，引发了相邻土体较大震动；套管接头密封性能不好，地下水由套管接头处流失；套管在下切过程中，孔底出现涌砂情况。针对不一样原因本工程关键采取预防方法有：控制冲抓落差高度在6m10m之间；在套管接头处加密封圈，确保套管接头质量；采取防涌砂主严钻孔取土时套管不能下切钻进在钻孔取土过程中套管不能下切钻进是常常碰到问题，关键原因是：套管在下切过程中管靴一边碰到不明障障碍物；第二序次桩施工时第一序次桩内混凝土灌注完成时间过久，混凝土已经凝固；第二序次桩混凝土缓凝时间没有达成设计要求，强度增加过快。处理方法：破除障碍物；桩位移动，并加旋喷桩进行防水处理。预防方法：提升字昆凝土施工质量，严格控制混凝土凝固时间，使之满足施工要求。55 混凝土在灌注过程中套管不能拔出字昆凝土灌注到一定深度，套管应扭动拔出一段高度，避免因套管侧壁所受到摩擦力增大而使套管不能拔出。这类问题发生后，只有做桩位移动处理，并加旋喷桩进行防水处理。预防方法：伴随混凝土灌注，缓缓扭动并立即拔出套管；套管埋人守昆凝土深度通常不得大于10m。56 套管内混凝土伴随套管一起拔出这类问题发生原因是：套管没有立即拔出，混凝土已经凝固(通常发生在无缓凝要求钢筋混凝土桩上)；套管管靴超前深入粘土层太多，套管内粘土层被守昆凝土挤压密实，发生瓶塞作用，造成管内混凝土不能自由下落。处理方法：在事故桩原位回填土重新钻孔，并在事故桩外侧加密排旋喷桩。预防方法：伴随混凝土灌注，缓缓扭动并立即拔出套管；套管管靴超前深人粘土层控制在15m2m左右。 57 砂桩处理 为了实现咬合桩咬合封闭，应：降一根钢筋混凝土桩(第二序次桩)先施工成砂桩，待素混凝土桩(第一序次桩)施工完成后再将预留砂桩内砂取出换填成钢筋混凝土。因为砂桩存在，钢筋混凝土桩和素混凝土桩之间难免会出现咬合不密实情况，除加止水旋喷桩处理外，还能够用小导管注浆方法对咬合不密实地方进行堵水处理。 58 灌注咬合桩出现“缩径” 灌注咬合桩出现“缩径”是指套管在拔起过程中因为发生较大倾斜使管靴对灌注好混凝土造成挤压产生空洞。在施工800mm灌注咬合桩时，因为磨桩机套管卡口过大，造成部分咬合桩在桩顶下2m3m处出现了“缩径”现象。“缩径处理，能够采取先将“缩径”处松散混凝土凿出再用加筋喷射字昆凝土(喷射混凝土强度不得低于灌注咬合桩?昆凝土设计强度)进行补强处理。“缩径”采取预防方法是：控制好磨桩机套管卡口和套管匹配问题，确保套管在拔起过程中 垂直度。设计要求等现象，从而造成该处严重渗漏水。建设单位及早认识到隧道病害将对隧道结构和以后运行直接组成威胁，分析了病害原因关键是地质原因和现在中国双连拱隧道修建技术水平问题，认为这几座隧道病害治理是一个系统工程，必需由一支在隧道方面含有优异施工技术和丰富经验专业单位进行设计和治理。在此共识下，经多方选择，中铁隧道集团设计院和科研所负担了本项目标设计和治理任务。经过三个多月担心施工，基础达成了一次根治、不留后患整改目标，整改后隧道结构稳定，不渗不漏。12月26日通车至今十二个月多来，运行情况良好，尤其是对双连拱隧道中隔墙渗漏水治理效果很显著。在隧道病害整改过程中，综合采取了注浆加固堵水技术、结构抽换技术、中空锚杆加固技术、引排技术和软基袖阀式注浆加固技术等。尤其是对双连拱隧道进行注浆堵水过程中，采取一般水泥浆液和超细水泥浆液配合使用，采取了注浆堵水结合引排水和单独引排水治理两种方案，现在来看，两种方案全部达成了预期效果。5 结论隧道病害是中国外很普遍现象，其原因是多方面，高速公路隧道病害首先大大降低了 “高速”，首先直接威胁到隧道结构和运行安全。高速公路多年来快速发展要求不停提升隧道修建技术水平，避免或降低隧道病害发生；高速公路隧道病害形式关键有渗漏水和结构破损，其中渗漏水病害比较普遍；高速公路隧道病害产生关键原因有地质方面、施工方面、设计方面和人为原因等，要认真地系统地分析；高速公路隧道病害整改要多种技术综合利用，由专业队伍来进行，治理时机最好选择在通车前进行，要坚持“一次根治、不留后患”治理标准。 参考文件 1 方利成，杜彬，张晓峰等隧道工程病害防治图集M北京：中国电力出版社， 2 浙江省交通设计院公路隧道设计规范北京：人民交通出版社，1990 作者介绍：罗杰，男，1968年3月生，1989年毕业于重庆交通学院道路工程系，大学本科，高级工程师，现就职于重庆高速公路发展垫利分企业。 吴 沛 牟 松 (中铁隧道集团股份 新乡 453000)隧道建设第4期