浅议咬合桩在管廊项目围护工程中的施工与应用

发表时间:2020/9/22   来源:《基层建设》2020年第15期   作者:欧启平
[导读] 摘要:咬合桩属于比较常见的一种围护结构形式,广泛用于建筑工程地下室基坑围护、市政管道(管廊)明挖等工况,以施工速度快,施工作业对周边环境影响小,成本费用总体可控,在此以某开发区电力隧道项目管廊土建围护结构为例,分析咬合桩的施工应用案例。
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        摘要:咬合桩属于比较常见的一种围护结构形式,广泛用于建筑工程地下室基坑围护、市政管道(管廊)明挖等工况,以施工速度快,施工作业对周边环境影响小,成本费用总体可控,在此以某开发区电力隧道项目管廊土建围护结构为例,分析咬合桩的施工应用案例。
        关键词:市政管道(管廊);明挖;咬合桩
        开发区电力隧道工程(一期)(一期)北起文渊路西-新建河南,南至乔下线-下沙路北,西达德胜东路-恒大路口,路径总长度约12.2km,其中双舱3.8km,单舱8.4km。本工程土建3标段起点里程桩号:GL0+050.000(7#工作井后50米处),终点里程桩号:GL2+094.4(一期终点桩号)。咬合桩施工区域位于:起点至8#工作井明挖段(含8#井西延段)、9#工作井至下沙路明挖段。具体如下:
        起点至8#工作井明挖段采用Ф1000灌注桩,桩长18.7m、25.2m、20.8m,共724根,素桩桩身砼强度等级水下C20,荤桩桩身砼强度等级水下C30,主筋保护层为80mm;9#井至终点明挖段采用Ф1000灌注桩,桩长18.2m、17.1m、18.0m,共1138根,素桩桩身砼强度等级水下C20,荤桩桩身砼强度等级水下C30,主筋保护层为80mm。
        一、施工工艺
        钻孔咬合桩桩与桩之间相互咬合,桩的排列方式为一个素砼桩(A桩)和一个钢筋砼桩(B桩)间隔。先施工A桩,后施工B桩,A桩砼采用超缓凝型砼,要求必须在A桩砼初凝之前完成B桩的施工,B桩施工时,利用套管钻机的切割能力切割掉相邻A桩相交部分的砼,则实现了咬合。
        二、导墙的施工
        为了提高钻孔咬合桩孔口的定位精度并提高就位效率,应在桩顶上部施作砼或钢筋砼导墙,这是钻孔咬合桩施工的第一步。
        导墙施工步骤:平整场地-测量定位-导墙沟槽开挖-钢筋绑扎-模板施工-砼浇筑。
        三、质量技术措施
        1、成桩为全套管施工方法成孔,即跟管取土钻进法,成孔取土采用旋挖钻工艺。
        2、桩的垂直控制:对其孔口定位误差必须严格控制、对套管顺直度检查和校正、成孔过程中应对桩的垂直度监测和检查、如垂直度偏差过大,必须及时进行纠偏调整以保证桩身的垂直度不大于3‰。
        3、单桩施工顺序:平整场地→测放桩位→施工砼导墙→套管钻机就位→吊放安装第一节套管→测控垂直度→压入第一节套管→校对垂直度→抓斗取土,压入套管→测量孔深→清除虚土,检查→B 桩吊放钢筋笼→放入砼灌注导管→灌注砼逐次拔管→测定砼面→桩机移位。
        4、导墙:导墙上定位孔的直径宜比桩径大20mm,高度不少于设计高度或者35厘米。
        5、成孔
        (1)孔口定位误差不大于±10mm,桩体垂直度偏差不大于3‰。
        (2)施工前应进行套管顺直度检查和校正,首先检查单节套管的顺直度,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3‰。
        (3)成孔过程中应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套管的垂直度,发现偏差随时纠正。
        (4)每节套管压完后安装下一节套管之前,均需采用线锤进行孔内垂直度检查。
        (5)成孔过程中若发现偏位应及时纠偏。
        6、钢筋笼制作
        钢筋在进场时报验,并经复检合格后根据设计要求和钢筋尺寸配料制作:
        (1)分段制作的钢筋笼,其钢筋接头应采用焊接,在同一截面内的钢筋接头不得超过主筋总数的50%,两个接头的竖向间距不小于1000,焊接长度单面焊为10d,双面焊为5d。
        (2)为保证钢筋保护层厚度,在钢筋笼上应焊接一定数量的定位垫块。
        (3)钢筋笼吊运过程中所需的吊筋由施工单位自行配置。
        7、桩体混凝土
        (1)钢筋砼桩采用C30 混凝土,素砼桩采用C20 超缓混凝土;
        (2)C20 超缓砼技术参数:坍落度160~180mm,初凝时间≥60 小时,3 天强度≤3MPa。以上参数需经过试桩确定。
        8、桩基检测
        本工程应选取不少于总桩数20%的围护桩进行低应变动测法检测桩身完整性。


        9、施工冷缝处理措施
        (1)背桩补强:施工中出现B1 桩成孔施工时,其两侧A1、A2 桩的混凝土均已凝固时放弃B1 桩的施工,调整桩序继续后面咬合桩的施工,以后在B1 桩外侧增加三根咬合桩及两根旋喷桩作为补强、防水处理。
        (2)预留咬合企口:在B1 桩成孔施工中发现A1 桩混凝土已有早凝倾向但还未完全凝固时,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企口,待调整完成后再继续后面桩的施工。
        (3)平移桩位侧咬合: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,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。
        四、桩体施工
        (1)钻机就位:
        等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,将点位反到导墙顶面上,作为钻机定位控制点。移动钻机至正确位置,使钻机抱管器中心对应定位在导墙孔位中心。
        (2)成孔、取土
        将套管钻机移动到桩位上,为准确控制成孔深度,在桩架或桩管上应设置控制深度的标尺,以便在施工中进行观测记录。
        (3)吊放钢筋笼:
        如为钢筋砼桩,成孔检测合格后进行安放钢筋笼工作,按设计规格、材料及制作规范,在场地边钢筋加工棚里分段制作,然后搬运至孔口边安装钢筋笼时应采取有效措施保证钢筋笼变形及标高的准确性。
        (4)灌注混凝土:
        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,先将混凝土倒入集料斗中,然后用吊机吊倒孔口,倒入导管上部的贮料斗中,如此直至将混凝土灌至桩顶标高。
        (5)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≮2-6m。
        五、成孔工艺控制
        (1)成孔采用液压式摆动积压式全套管成桩机施工,液压成孔以套管正反扭动、加压下切、管内抓斗取土(若遇大石可用十字冲击锤冲砸击碎),如遇块石等,则先采用“十字”冲锤进行障碍物处理。
        (2)根据成桩顺序,要求B桩切割A桩形成咬合,所以A桩砼中应加入高效缓凝剂控制初凝时间为大于60个小时。
        (3)桩体垂直度控制
        ①吊放第一节套管时,采用两台测斜仪附贴在套管外壁梁垂直方向进行校核,并通过互相垂直方向的两台经纬仪复核合格后方可开钻,按此控制第二、三节接管垂直度及纠偏,在套管切压过程中采用经纬仪全过程监控,发现偏差及时纠正,要求成孔精度为3‰。
        ②成孔后套管随砼灌注逐段起拔,起拔套管应视起拔状况而精心操作,如阻力过大则应转动慢拔,保持套管拔起过程中的顺直,严禁强拔。
        (4)咬合桩施工必须保持连续作业,在施工中应合理安排人工、机械;
        (5)如遇不可抗因素造成咬合桩流水作业中断,应迅速移机对末端成桩进行切割单侧咬合面成孔,然后在孔内灌注粗砂拔管形成砂桩,待后续咬合桩施工至该桩位时重新成孔,完成连续咬合成桩的施工。
        六、钢筋笼加工
        钢筋笼制作前应除绣、调直,主筋保护层75mm,具体做法根据具体的设计图纸进行。箍筋与主筋间采用点焊。钢筋笼整体加工焊接,应在坚固的平台上,主筋焊接时保证同一截面内接头数目不大于主筋总数的50%,接头采用搭接焊,钢筋笼成型堆放时应覆盖防水、防雨布,堆放不超过2米,最多3层。
        七、水下灌注砼控制
        (1)素桩用高效缓凝流动性砼,坍落度160±20mm,缓凝时间大于60小时,钢筋砼桩采用流动型砼,坍落度180±20mm。
        (3)检查导管确认合格后,安放好导管隔水塞用铁丝牢系在储料槽上(管底与桩的的距离控制在300-500mm)、第一次下料时灌注到导管底1米以上(满足初灌量要求)。
        (4)灌注砼应连续灌注,随着管内砼面的增高,逐步调整导管深度,必须保证导管底埋在已浇筑的砼中2-6米以上,导管上拔必须保证垂直,应有经验的技术人员指挥。
        (5)灌注过程中应将孔内溢出的泥浆引至沉淀池,用密封罐车外运至指定场所排放。
        (6)当砼面超出设计标高0.5-1m时停止灌注,拔出导管冲洗干净,准备灌注下根桩。
        总结语:咬合桩是一种比较成熟的施工技术,但是在具体应用到项目实施的时候存在不同的施工环境和作业条件,这个需要结合具体项目情况,并结合施工机械设备和人员队伍,制定有针对性的方案,在正式桩施工前,先进行试桩,通过试桩,得到有关的技术参数值,为正式的桩体施工提供参考。
        参考文献:
        [1]《江西建材》:钻孔咬合桩围护结构在深基坑工程中的实用研究,刘承良2011.02
        [2]《工程建设与设计》:城市地铁车站施工方法选择研究,高江 2009.09
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