钻孔咬合桩施工质量控制要点-secret.doc

钻孔咬合桩施工质量控制要点
1施工设备
施工设备采用三菱MT-150液压摇动式全套管灌注桩机(简称磨桩机），该设备由吊车、主机、液压工作站、冲击抓斗及套管组成,通过液压工作站驱动摇管装置，边摇边压进钢套管，同时用冲抓斗挖掘地层逐步完成成孔施工。该设备能在8MPa以下硬度的地层中成孔。在本区间的地层条件下,23m长的单桩时间为10~15h.
2工艺原理及流程
2.1工艺原理
钻孔咬合桩采用套管钻机施工。为便于切割，桩的排列方式一般设计为一根素混凝土桩（A桩）和一根钢筋混凝土桩(B桩）间隔布置，A桩采用超缓凝型混凝土，B 桩采用普通混凝土，先施工A桩，后施工B桩，B桩施工时利用套管钻机的切割能力切割掉相邻A桩相交部分的混凝土，使B桩嵌入A桩，且必须在A桩混凝土初凝之前完成B桩成孔.
2。2钻孔咬合桩施工顺序
首先施做第1序C15素混凝土A桩，然后施做第2序C25钢筋混凝土B桩。在第1序A桩灌注后20～25h范围内(即混凝土初凝前),施工第2序B桩开始钻孔，使之嵌入到第1序素混凝土A桩内，按图1施工流程组织单机流水作业。切割顺序为A1—A2—A3—B1—A4—B2—A5-B3—A6-B4—A7 ……

2。3单桩成桩施工工艺流程
（1）钻机就位：待导墙砼有足够的强度后，移动套管钻机，使抱管器中心对应在导墙孔位中心。
(2)取土成孔：压入第一节套管，然后用抓斗从套关内取土，一边抓土，一边继续下压套管，始终保持套管底口超前开挖面2。5m以上.第一节套管压入土中后（地面上留1。2～1.5m,以便于接管），检测垂直度，如不合格则进行纠偏,如合格则安装第二节套管继续下压取土，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)灌注砼：如孔内无水，采用干孔导管法流态灌注；如孔内有水，采用水下砼灌注法施工.
（5)拔管成桩：一边灌注砼，一边拔桩，注意始终保持套管低于砼面不小于2。5m。

单桩施工工艺流程如图所示

3施工方法及控制要点
3.1钻孔咬合桩导墙施工
（1）概述
导墙采用C20钢筋砼结构，导墙形式见附图。
（2）施工方法
场地平整后，根据实际地形及各区段钻孔咬合桩的桩顶标高确定导墙基础开挖深度，基础开挖采用人工配合挖掘机进行,开挖到基底后，清底、夯填、整平,施工垫层砼.
（3)模型工程
采用定型钢模，每段长度按3m考虑,具体见图.模型支撑采用短方木及地脚锚杆.
（4）导墙起锁口和导向作用，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±10mm，内墙面垂直度0.3%，平整度3mm，导墙顶面平整度5mm.
3.2质量控制要点
(1）钻孔咬合桩在正式施工前应进行试成孔（数量不小于2个)，以核对地质资料、检验设备、工艺以及技术要求是否适当。在试成孔时必须通知监理工程师到场，并在试成孔后向监理工程师提交书面报告，在得到监理工程师书面通知后方可正式施工。
（2）成孔护筒下压时,若遇孤石，先用十字冲击锤冲砸击碎后，再下压刚护筒到设计位置.
（3）为控制桩的垂直度，首先钻机架立平整、稳固，套管中心与设计位置偏差控制在1cm以内；其次钢套管就位后在管壁两侧安设两套测斜仪，随时检测套管垂直度；再次,钻机下压钢套管时，设置两台经纬仪控制其方向，随时调整钢套管的垂直度,以保证垂直度不超过1/300。在钻孔过程中随时监控套管垂直度,发生偏移及时调整.
(4)在A序桩砼中加入缓凝型减水剂以使被切割的A序桩强度有较长的等值时间，从而减少B序桩施工时因挤压及摩擦对A序桩的影响。
3.3钻孔咬合桩成孔施工
（1）成孔施工方法

a 钻机就位后，套管与桩中心偏差小于1cm，套管入土深度超过设计深度20cm以上.在成孔抓土过程中,始终保持套管底在抓土面以下2～4m，以防止管涌发生。
b 当套管入土深度达到设计要求后,及时清孔并检查沉碴厚度，若厚度大于20cm，则继续清孔直至符合要求。成孔完毕至灌注砼的时间不超过24小时。
c确定孔深后，立即上报主管工程师，待确定最终孔深后进行清孔丈量套管顶至地面高度以计算套管入土深度，应确保套管的入土深度超过设计深度20cm以上，并确保孔内沉渣厚度不大于10cm。孔底若遇砂层或出现翻砂现象，则应将套管继续下压1m以上,并投放粘土利用抓斗夯实，确保桩体底混凝土质量.
(2）成孔顺序
先施工素砼A序桩，灌注素砼;再用套管钻机在相邻两A序桩间切割成孔施做钢筋砼B序桩。
3。4 钻孔咬合桩钢筋笼施工
（1）钢筋的各种规格、型号、机械性能、化学成分、可焊性和其它性能符合标准规范的规定和设计要求，严禁将已生锈的钢筋携带进场。
（2)场内钢筋妥善保存于工作棚内硬化地面上，并设防潮垫木,防止锈蚀。
（3）钢筋现场加工：使用切割机、弯筋机下料。主筋连接采用闪光对焊，采用搭接焊的其焊缝长度单面焊大于10d，双面焊大于5d,并保持钢筋的同轴性.
（4)钢筋笼的制作：主筋接头应相互错开,保证35倍主筋直径范围内的接头数目不多于主筋根数的50％。对焊完成的主筋在下料时满足设计长度,准确加工加强筋,使加强尺寸满足钢筋笼的直径要求，将主筋位置用明显标记于加强筋上，每条主筋均焊于加强筋标出的主筋点位上,钢筋笼框形成后，箍筋按设计间距点焊于主筋上，保证钢筋笼的轴线.对于桩的保护层厚度及桩的钢筋笼位置，采用主筋加焊Ф6钢筋环和塑料泡沫块固定.

3.5钢筋笼的吊放入孔
下钢筋笼前桩底放入砼环行塞饼，使桩底标高满足实际要求，且笼底加焊抗浮钢板.利用钻机的钻架和50T吊车配合将钢筋笼分二次吊起垂直放入孔中,钢筋直接放于砼塞饼上，钢筋下至设计高程后，利用钢筋笼周围定位钢筋环与套管相贴，保证钢筋笼轴线与装孔中心线重合，确保主钢筋的净保护层满足设计要求,保护层的允许偏差按±20mm控制。
3.6 钻孔咬合桩砼灌注
套管钻机成桩一般采用水下混凝土灌注，其工艺如下：
(1) 混凝土灌注导管采用密封圈联接，连接好后详细检查，保证导管密封耐压。向导管内注入3米以上的水,利用水压以保证混凝土的密实灌注。
（2） 插入导管至孔底后向上拔起30~50cm，保证下口出料空间，上口连接上漏斗后，用楔块密封上口。
(3) 在漏斗内存入2立方米以上混凝土后，一次性拔出楔块,向套管内灌注混凝土。利用计算与测量保证下口始终埋入混凝土中3米以上。
(4） 继续灌注，并利用钻机的上拔机构和吊机上拔套管和导管，逐步拆除套管和导管。
(5) 灌注至桩顶标高以上0。30米后，完全拔出套管和导管。
（6) 成桩.
3.7 钻孔咬合桩施工技术保证措施
(1)为了使B序桩的成孔顺利完成，A序桩砼要加入高效缓凝型减水剂，控制A序桩砼在浇注后60小时才初凝,在A序桩砼处于未初凝状态 时施做B序桩套管机钻孔并浇注砼，消除对A序桩砼的损害.根据钻孔桩顺序的安排，A序桩的砼配合比设计按60小时初凝时间控制。
（2）平整场地设置排水系统
（3)地面沿基坑围护结构边设40×40cm厚20cmC20素砼环行排水沟形成排水系统，地面整平到冠梁顶面标高。钻机工作面往外形成一条坡度，防止积水，使钻孔作业有良好的环境。
(4)测设桩位
施工前进行测量，核对中心线方向和水准基点，无误时利用主体结构
的轴线位置,测放桩位。为确保主体结构有足够净空，放桩位时向基外侧放10cm,准确定出有外放量的咬合桩桩位。
（5)桩顶混凝土导墙施工
根据设计及液压摇动式全套管钻机尺寸要求,以及外放后的桩位作为咬合桩导墙中线，导墙使咬合桩准确定位,确保钻孔平稳并承受部分施工荷载。
(6)桩基对位
在整平的原地面上碾压夯实地面，如遇软弱地面换填处理，在进行碾压夯实或铺厚30mm钢板，移动调平支稳钻机,使桩基钻头中心准确对准桩位中心.
（7)桩的垂直度控制
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,还要对垂直度进行严格控制，根据《地下铁道工程施工及验收规范》规定，桩的垂直度偏差不大于3‰。成孔过程中要控制好桩的垂直度，必须作好以下三个环节工作.
①套管的顺直度检查和校正
施工前,在平整地面上进行套管的顺直度检查和校正，首先检查和校正单节套管的顺直度,然后按照桩长配置的套管全部连接起来进行整根套管的顺直度检查和校正.
检测方法：在地面测放两条相互平行的直线，将套管置于两条直线之间,用线锤和直尺进行检测。
②成孔过程中桩的垂直度监测和检查
a、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桩的垂直度，发现偏差及时纠正。该项监测在成孔过程中自始至终，不能中断。
b、孔内检查：每节套管压完后安装下一节套管前，进行孔内垂直度检查，不合格及时进行纠偏。
③纠偏
成孔过程中如发现垂直度偏差过大，必须及时进行调整，通常采用以下方法：

a、利用钻机油缸纠偏：如果偏差不大或套管入土不深。可直接利用钻机的顶升油缸、推拉油缸调节套管的垂直度。
b、A桩的纠偏方法：如果A桩入土5m以下发生较大偏差，可先用钻机油缸纠偏，如达不到要求，可向套管内填砂。边填砂边拔套管，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重新下压。
c、B桩的纠偏方法：B桩的纠偏方法与A桩基本相同，不同之处在于不能向套管内填砂,而应填入与A桩相同的砼.
(8）清孔检查
钻进中丈量套管顶至地地面的高度，可准确计算套管入土深度，套管入土深度应确保超过设计孔深20cm以上.
（9）当确保套管入土深度达到设计要求后，及时进行孔内虚土和沉渣的清除,并确保孔内沉渣厚不得大于20cm。
(10）成孔后孔的垂直检测：用垂球检查桩孔垂直度，垂球为用400mm，δ=3mm钢板加工而成，垂直度要求小于3‰。
3。8套管内灌注桩砼技术
(1）砼
A序桩为C30砼，加缓凝剂（实验确定添加量），要求初凝时间60h; B序桩为C30砼。砂选用级配良好的中粗砂,粗骨料选用连续级配。
（2)导管
导管壁厚3mm，直径φ300mm,采用无缝钢管制作，长度2m,两节之间用双螺纹丝扣快速接头连接,导管使用前试拼试压,压力为0.6～1Mpa，导管底部距孔底0.3～0。5m。
（3)灌注砼
a、灌注前再检查沉渣厚度,如大于200mm,则继续清孔，小于200mm，则可进行灌注砼；
b、首批砼必须一次性埋导管0。8～1m，经计算大约为3m3。在开始灌注混凝土时灌注速度不宜过快使钢筋笼产生上浮；
c、隔水栓采用砼预制的隔水栓；
d、采用商品砼定点生产商品砼，其砼灌注在2小时左右完成；

e、随着砼的上升，适时提升和拆卸导管.根据咬合桩钢筋笼定位的要求,导管底端满入砼面以下1。5~3m，并不得小于1m，以免导管埋得过深造成拔不起管，使钢筋笼产生上浮;埋深过浅把导管提出砼面造成断桩；
f、在水下砼灌注过程中,派专人测量导管埋深，填写好水下砼灌注记录;
g、提升导管时应严禁避免碰撞钢筋笼，当砼埋钢筋笼3～4m时方可提升导管以防钢筋笼上浮;
h、应控制最后一次砼灌注量,为保证桩头质量，应超灌0.3m，多余桩头在灌梁施工前凿除;
i、砼水下灌注应连续进行，不得中断一旦发生机具故障、停电、导管堵塞、进水等事故应立即采取有效措施如(采用备用设备）保证成桩质量,同时做好记录.
4 钻孔咬合桩施工遇到问题的预防处理措施
4。1防止管涌的措施
在B桩成孔过程中，由于A桩砼未凝固，还处于流动状态,因此，A桩砼有可能从A、B桩相交处涌入B桩孔内，称之为“管涌",克服“管涌”有以下几个方法可以采用。
(1)在地下水丰富有活动水的砂层施工，钢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,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。
(2）A桩砼的塌落度应尽量小一些，为14±2cm，以便降低砼的流动性,B桩为20±2cm.
（3）套管底口应始终保持超前于开挖面一定距离，至少不应少于2。5m，以便造成一段“瓶颈”阻止砼的流动.
（4)如有必要（如遇地下障碍物套管底无法超前时）可向套管内浇注入一定量的水,使其保持一定的反压来平衡A桩砼的压力，阻止“管涌”的发生。
（5）B桩成孔过程中应注意观察相邻两侧A桩砼顶面，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。如图。

B型桩施工过程中的砼管涌现象示意图
4.2防止钢筋笼上浮和下沉的措施
(1) 防止钢筋笼上浮的措施
a对φ1000钻孔咬合桩在允许的范围内减少钢筋笼直径，使钢筋笼的外径φ≤800mm.
b确保钢筋笼加工的垂直度。
c反复松紧使套管摇晃，在同一方向转动套管1～2次，减少磨檫。
d配以专用器具利用钻机上拔动作,下压钢筋笼拔套管，控制上浮。
e在钢筋底部焊接钢板，以防止钢筋笼上浮。
(2）防止钢筋笼下沉措施
a成孔后桩底添加一定深度的片石、砼块，提高持力层的承载力。
b加强并增大抗浮板的面积，以增加钢筋笼和持力层的接触面。
c成孔后砼管随砼浇注逐段起拔,起拔套管视起拔状况精心操作，阻
力过大采用多转动（套管）慢拔保证套管起拔中的顺直,在任何情况下严禁强行拔起。
4。3地下障碍物的处理方法
套管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、卵石层能穿过，若遇大块石可用十字冲击锤冲砸击碎后下压套管。
4.4因特殊情况使B序桩切割成孔困难时的处理措施：
（1）由于特殊情况造成A序桩砼超过终凝时间较长，砼强度超过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，进行人工成孔。
（2)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.
（3)当成孔精度不能满足1/300的要求时,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。
（4）由于A桩钢筋笼变形而影响B桩的施工时，采取人工挖孔桩成孔。
4.5分段施工接头的处理方法
采用砂桩接头的方法，在先施工的端头设置一个砂桩（成孔后用砂填满），待后施工段到次接头时挖出砂浇注砼。如图。

分段施工预设砂桩图
4.6混凝土超缓凝技术
目前国外混凝土最长缓凝时间达到42h左右，混凝土超缓凝（60h）技术是该项施工工艺的关键因素之一。超缓凝混凝土目前尚无标准可循,初
凝时间较难控制。超缓凝混凝土缓凝剂的掺量一般在3.5％~6%，水泥和缓凝剂的是适应性以及水泥品种对凝固时间影响很大。超缓凝混凝土对温度、湿度较为敏感，一般温度较高、湿度较低混凝土凝固越快。混凝土设计除了考虑水泥和缓凝剂适应性外，还要根据施工现场的温度、湿度调整配合比，才能保证足够缓凝时间和坍落度要求。A桩混凝土早凝会造成B桩无法成桩或垂直无法保证。混凝土设计和质量控制在本施工工艺中起着举足轻重的作用。