钻孔咬合桩施工方案设计

5.2 套筒咬合桩施工方案 5.2.1技术参数

本车站采用φ1000@800套筒咬合桩，主要分布在南北两个端头井。共162根，其中A型素桩C30超缓水下81根，桩长21m；B型荤桩C30水下桩81根，桩长21m。

5.2.2施工工艺流程

图5.2-1 钻孔咬合桩施工工艺流程

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5.2.3施工方法 5.2.3.1测量放样

施工前，采用全站仪放出钻孔咬合桩中心轴线，以确定导墙位置。并将测量结果上报监理、测监单位复核。为保证主体结构侧墙厚度，根据我公司类似工程的施工经验，钻孔咬合桩中心轴线按设计位置外放8cm。

5.2.3.2导墙施工

测量放出桩位中心轴线，挖设导墙沟槽，导墙基底建于密实的地基上，以保证导墙的稳定性。

咬合桩导墙导墙为400mm厚C20钢筋砼，导墙横向配筋采用φ10@200HPB300Ⅰ级钢筋，导墙纵向配筋采用16Φ16HRB400Ⅲ级钢筋，导墙每边宽1500mm，厚度400mm。导墙每隔20m布置一道施工缝，施工缝尽量避开在桩中心两侧，导墙构造详见附图5.2-2

图5.2-2 咬合桩导墙平面图

导墙内径大于设计桩径80mm，垂直度偏差控制在2‰以内。 导墙采用商品砼，人工入模，插入式振动棒振捣。在砼强度达到

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70%后拆模，拆模后立即加设对口撑，保证导墙在施工中保持稳定。砼养护期为7d，养护期间严禁在导墙上堆放材料及机具设备，严禁任何车辆通行。

5.2.3.3钻进成孔

钻孔咬合桩工作内容主要由CG-1000型液压摇动套管钻机下压套管，由冲抓取土成孔，由履带起重机安装钢筋笼，灌注砼等吊装作业。咬合桩主要工作设备为液压钻机、履带起重机、液压工作站、冲击抓斗及套管组成。该套设备可施工直径800～1200mm的钻孔桩，最大施工深度达45m，摇动力达1255kN，最大扭距1470KN·m，根据苏州地区类似工程施工经验，可以满足本工程施工需要。

在钻孔桩成孔过程中，用套管正反扭动加压下切，管内冲击抓斗取土，使套管压入至桩的设计深度，形成套管护壁成孔，施工速度快，成孔精度高、质量好，桩间相互咬合排列形成围护墙。

⑴钻机就位：待导墙验收合格后，将套管钻机就位，使抱管器中心对应在导墙孔位中心，并调整好套管垂直度，首节偏差不得大于5‰，。

⑵取土成孔：压入第一节套管，压入深度约2.5～3m，然后用抓斗从套管内取土，一边取土，一边继续下压套管，始终保持套管底口超前开挖面2m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，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。

5.2.3.4钢筋笼制安

⑴材料准备：钢材运到加工场地后随即取样送检，检测合格后投入使用。按标准化工地对钢材分规格分批次分检测状态堆放，并做好标识，为避免钢材受潮生锈，对钢材上盖下垫，钢材多时分层堆码，方便取用。

⑵钢筋加工：用于钢筋笼制作的钢筋先除锈、调直处理。按钢筋

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配料表加工，半成品堆码整齐并做好标识。钢筋笼主筋连接采用闪光对焊，对焊接头及时取样送检。外观检查及应对措施：

①接头处没有横向裂纹。如有裂纹，换低频预热方法，增加预热程度；

②与电极接触处的钢筋表面，没有明显烧伤。如表面微熔及烧伤，及时清除钢筋被夹紧部位的铁锈和油污，清除电极内表面的氧化物，改进电极槽口形状，增大接触面积，施焊时夹紧钢筋；

③加强箍筋在胎盘模型上弯曲成型，确保箍筋成型直径。接头采用双面搭接焊，焊缝长度不小于5d（d为钢筋直径，下同），焊缝宽度不小于0.8d，厚度不小于0.3d。施焊过程中电流适当，不烧伤钢筋，施焊结束敲除焊渣。螺旋箍筋先冷拉调直，同样在胎盘模型上弯曲成型，切成小捆备用。

⑶钢筋笼制作：钢筋场地内提前修建钢筋笼加工台架，先定位加强箍筋，自钢筋笼顶向下间距2m一道，底端两处可适当调整间距，但不超过2.5m。定位好加强箍筋后，安装第一根主筋，要求安装后平直并点焊牢固。再利用特制的间距卡逐根安装其余主筋。骨架制作完成后，选两根以上主筋按钢筋图画出螺旋箍筋间距点，注意各主筋上间距点错开布置。按间距点绑好螺旋箍筋，绑扎量为总数的50%，梅花型绑扎。钢筋笼保护层采用定位钢筋，与加强箍筋对应位置安装，每断面8个，垂直焊接到主筋上，焊缝长10cm，焊缝宽8mm。

制作好的钢筋笼放到成品堆放区并填好标识牌。钢筋笼堆放时，下面要求垫高防水，上面要求覆盖防雨。

⑷钢筋笼吊放:钢筋笼下放后采用两根吊筋（φ20圆钢）固定，吊筋一端与钢筋笼主筋单面焊，焊接长度20cm，另一端做成弯钩挂在钻机平台上，吊筋长度应根据钻机平台高程经计算后加工成型，以控制钢筋笼顶标高，同时可防止钢筋笼下沉或浇筑砼时上浮。

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5.2.3.5水下灌注砼

由于本工程地下水水位较高，桩身砼均采用水下砼灌注法施工，超缓凝砼最短缓凝时间按90h设计。砼采用商品砼，施工时砼坍落度控制在120mm～140mm之间。水下砼灌注前应再次用测绳检测孔深，以测定沉渣厚度，厚度不宜超过100mm，如超过必须予以清除，可采用抓斗直接清除。

水下砼灌注施工方法如下：

⑴导管采用螺丝扣套橡胶密封圈连接，内径30cm，连接好后详细检查，使用前进行水压试验，试水压力在0.6～1.0Mpa，保证导管密封耐压。

⑵采用吊机缓慢下放导管至孔内，导管底口应高出孔底30～50cm，保证下口出料空间，导管上口连接砼漏斗。导管上口用隔水栓密封，根据以往施工经验，隔水栓可用比导管内径稍小的橡皮球制作。

⑶砼通过滑槽流入漏斗内，条件困难时可采用吊机通过料斗吊入漏斗。漏斗内存入不小于2m3砼，拔出漏斗底盖，向导管内灌注砼，并保持砼连续灌注。

⑷灌注开始后，应紧凑连续施工，严禁中途停工。灌注过程中，注意孔内水位升降情况，随时测量砼面实际高度并计算导管埋深，保证导管底端埋入砼面以下2～6m。导管应避免埋深过大造成拔不起管，同时埋深也不能过小使钢筋笼产生上浮或导管拔出砼面造成断桩事故。

⑸随砼面上升拔高套管和导管，逐步拆除套管和导管。根据导管埋深情况，每次拆除1～2节导管，导管拆除后应立即冲洗干净，以便下次使用。套管提升时，慢慢上拔并左右摇晃，使砼能流入套管所占空间，同时注意观查钢筋笼有无上浮，套管埋深应控制在2m左右。

⑹为保证设计桩顶砼质量，砼灌注至桩顶标高以上0.5m，施工冠梁前再凿除此部分砼。灌注结束后，拔出套管和导管。

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⑺灌注过程派技术人员全过程值班，并填写水下砼灌注记录。 ⑻素桩砼缓凝时间的确定

素桩砼缓凝时间根据单桩成桩时间来确定，单桩成桩时间与地质条件、桩长、桩径和钻机能力等有直接联系，因此素桩砼缓凝时间可以根据以下方法来确定。

首先测定单桩成桩所需时间t，然后根据下式计算得出： T=3t+K 式中：T=素桩砼的缓凝时间 K=储备时间，一般取1.5t t=单桩成桩所需的时间。

根据本地质和桩长及我们所施工同类地铁工程的类比经验，设定t=20h/桩，为此初步得出桩的缓凝时间为90h可满足施工要求。

5.2.4质量验收标准

⑴成孔质量应符合下表规定：

表5.2-3 成孔质量检验标准

检验项目 孔位偏差 桩径 垂直度 孔深 允许误差 10mm +10mm 0.3% 不小于设计 ⑵钢筋加工及安装质量应符合下表规定：

表5.2-4钢筋加工及安装质量检验标准

检验项目 主筋间距 箍筋间距或螺距 保护层厚 钢筋笼长 允许误差(mm) ±10 ±20 ±5 ±50 检验方法 钢尺量 钢尺量 钢尺量 钢尺量

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钢筋笼直径 ±10 钢尺量 5.2.5钻孔咬合桩施工控制要点及主要技术措施 5.2.5.1施工控制要点

⑴咬合桩定位与桩垂直度控制

导墙起锁口和导向作用，直接关系到钻孔咬合桩成孔精度，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2‰，导墙顶面平整度5mm。

钻机就位后使套管中心、钻机摇管装置的中心与桩中心保持在同一轴线上，利用钻机的调平系统，调整水平。第一根套管下压时采用2m靠尺附贴在套管外壁两垂直方向校核，确保套管垂直度小于3‰。套管在切压过程中, 在相互垂直的方向上定时采用2m靠尺测量套管垂直度,发现偏差及时纠正。通常采用以下方法纠偏：

①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。

②A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。

③B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。

⑵超缓凝砼质量控制

超缓凝砼各项性能指标能否满足设计施工要求是钻孔咬合桩施工成功的前提和关键，钻孔咬合桩所采用的超缓凝砼的初凝时间大于等于90h。因此对砼生产质量控制要求较高，慎重选用高效缓凝减水剂，施工前进行工艺试验。各种原材料的质量应保持稳定，主要材料应专罐专用，专车转送，各车砼运抵工地后按规定制备试块。做好现场施工组织管理，保证施工连续快速进行。

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钻孔咬合桩全面施工前进行试成孔(数量不小于2个)，以核对地质资料、检验设备、工艺、材料以及技术措施是否适当。

⑶钢筋加工及安装控制

钻孔咬合桩钢筋加工及安装严格按规范执行，严格控制钢筋笼直径，钢筋笼直径不可过大，否则无法下放至孔内，灌注过程中易被套管带出，钢筋笼直径过小则使保护层过大，影响结构受力。

⑷孔内沉渣控制

通过计算套管底至地面高度可准确计算孔深，然后通过实测孔深可得出孔内沉渣厚，及时用抓斗对孔内虚土和沉渣进行清除，确保孔内沉渣厚不超过100mm，不得以超挖代替沉渣厚。

5.2.5.2主要施工技术控制措施

⑴分段施工接头的措施

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，这就存在一个段与段之间的接头问题，采用砂桩接头是一个比较好的方法。在先施工的端头设置一个砂桩（成孔后用砂灌满），待施工段到此接头时，挖出砂灌上砼，并在其外侧施做2根旋喷桩。

⑵遇到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。如遇大块石可将冲抓换成十字冲击锤冲砸击碎后下压套管清除。对地下管线、钢筋、型钢等大型障碍物可抽干积水，在保障安全的前提下吊放人员下孔切割处理。

⑶B序桩切割成孔困难时的处理措施

①如图所示，由于特殊情况造成A1桩砼超过终凝时间较长，砼强度超过10Mpa时，B1桩无法切割A1桩成孔。此时将A2附近导墙破除，在A2桩不调整桩位的情况下先保证B1与A2咬合施工，B1桩与A1桩相切，然后按顺序继续施工A3、B2、…，最后沿A1、B1两桩外侧施工旋喷桩进行封堵，施工方法示意见图5.2-5。

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图5.2-5 旋喷桩外侧封堵示意图

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。

⑷防止管涌的措施

在成孔过程中，依据套管的切割下压能力，一般情况下始终保持套管超前于冲抓面至少2m以上，轻抓慢挖，使孔内留有一定厚度的反压土层，防止管涌现象的发生。主要措施如下：

①在地下水丰富的含砂地层施工，钢套管要尽量压入砂层中一般2～4m，就不会出现管涌。

②对于地下水位过高，可以在套筒内补水，以平衡套筒外的水压力。

③在施工过程中随时注意套筒内涌砂现象，有问题及时处理。 ⑸防止串孔的措施

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“串孔”，防止串孔发生通常有以下几个方法可以采用：

①A桩砼的塌落度应尽量小一些，以便降低砼的流动性。 ②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。

③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“串孔”的发生。

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④B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“串孔”为止。

⑤B型桩成孔期间加强过程控制，保证桩的垂直精度，在成孔过程中冲击抓斗轻抓慢进，套管钻机尽量减小摇管幅度，以此降低对两侧A型桩砼的扰动，可以预防砼“串孔”问题。

⑹水下砼灌注事故处理措施 ①导管进水 其主要原因如下：

a首批砼储存量不足或导管底口距过大，砼下落后，不能埋设导管底口，以致泥水从底口进入；

b导管试压不好，接头不严，接头间橡皮垫被管内气囊挤开，水从接头流入；

c导管提升过猛，或测探错，导管底口超出原砼面，底口涌入泥水。

预防和处理方法：

查明事故原因，采取相应的措施加以预防。可采取以下处理方法： a如是上述a中原因引起，应立即提出导管，抓斗清除桩底砼，储存足够的首批砼，重新罐注。

b如是上述b/c中原因引起，应视具体情况，除原管重新下管，或是原管插入继续灌注。但灌注前必须将进入管内的水泥或沉泥清理出。

②埋管

导管无法拔出称为埋管，其主要的原因是：导管埋入砼过深，或砼初凝使导管与砼间摩阻力过大。

预防方法：应严格控制导管埋深，使其不超过6m，在等待砼期间，每隔10min上下移动导管，使导管周围的砼不致过早初凝。导管

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接头螺栓事先应检查是否稳妥，提升导管时不可猛拔。若埋管事故已发生，可用吊车拔出，拔时详细测算桩底的埋置深度，以防超拔。

③钢筋笼上浮

钢筋笼上浮，除了由于套管上拔、导管提升钩挂所致外，主要原因是由于砼表面接近钢筋笼底口，砼的灌注速度过快，使砼下落冲出导管低口向上反冲，其托力大于钢筋笼的重力时所致。为防止其上升，应放慢砼灌注速度，最大速度不超过0.4m3/min，另外可在钢筋笼下端焊接砼块（直径70cm，厚度10cm）,防止其上浮。

采用φ20吊筋将钢筋笼吊在钻机平台上，可防止钢筋笼下沉，钢筋笼底端的砼块也能增加钢筋笼浮力，防止其下沉。

⑺断桩事故的处理措施

如因不可抗拒原因造成断桩事故，应先重新下导管将该桩灌注完成，然后按顺序施工其它桩，最后在该桩外侧施工2根高压旋喷桩以加强此根桩水平推力，必要时采取背桩补强措施。