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1、钻孔咬合桩施工中常见故障处理技术【摘 要】 天津地铁3号线华苑主体围护结构全部采用钻孔咬合桩,最大桩长深达32.8m,为国内首创。由于钻孔咬合桩施工技术还不十分完善,如何处理施工中常见的故障,成为广大施工技术人员普遍关注的问题。文中介绍了钻孔咬合桩的基本原理,并结合咬合桩的施工实际,分析总结了常见故障的处理方法,为钻孔咬合桩施工提供了新的思路。 【关键词】 钻孔咬合桩; 超缓凝混凝土; 管涌1工程概况 天津地铁3号线华苑站位于迎水道与桂苑路交口处,站北侧为规划中的天大天财科技园和麦迪逊商贸广场,西侧为鑫茂民营科技园,南侧为日华里居住区。华苑站为地下岛式车站,二柱三跨钢筋混凝土
2、框架结构,全长200m,标准段基坑净宽20.54m,深17.9m,地下市政管线错综复杂,有电力、雨水、污水、煤气等共14条管线穿越基坑。地下稳定水位埋深约为2.9m。本基坑地层分布有第四系全新统人工填土层,第Ⅰ陆相层、第Ⅰ海相层、第Ⅱ陆相层及第Ⅲ陆相层。岩性主要为粘性土、粉土及粉砂。各土层的性质、层序、厚度及力学性质见下表。主体结构深基坑开挖采用钻孔咬合桩作为围护结构,桩径为1000mm,相邻两桩咬合量为250mm,桩长为26.8m～32.8m,共有693根桩。咬合桩分为A桩和B桩,A桩为C15超缓凝水下素混凝土桩,B桩为C30水下钢筋混凝土桩。2钻孔咬合桩工艺原理 钻孔咬合
3、桩采用全套管钻机钻孔施工,在桩与桩之间形成相互咬合排列的基坑围护结构。桩的排列方式为A桩和B桩间隔布置,施工时先施工A桩后施工B桩,并要求A桩的超缓凝混凝土初凝之前必须完成B桩的施工。B桩施工时采用全套管钻机切割掉相邻A桩相交部分的素混凝土,从而实现咬合。钻孔咬合桩有支护、承重和止水三重功能。钻孔咬合桩施工第一步是在桩顶上部施作混凝导墙,目的是为了提高钻孔咬合桩孔口的定位精度并提高就位效率。导墙设计为每侧宽50cm,厚30cm,强度等级为C20素混凝土。以B桩为例,单桩的施工工艺流程如:平整场地→测量桩位→施工混凝土导墙→套管钻机就位对中→吊装安放第一节套管→测控垂直度→压入第
4、一节套管→校对垂直度→抓斗取土,跟管钻进→测量孔深→清除虚土,检查孔底→A桩吊放钢筋笼→放入混凝土灌注导管→灌注混凝土逐次拔套→测定混凝土面→桩机移位。A型单桩施工工艺与B型桩基本相同,只是没有吊放钢筋笼这一工序。桩墙即排桩的施工工艺流程如图1。3施工中常见故障的处理方法3.1桩孔偏斜(1)发现钢套管有倾斜趋势时,立即通过反复摇动、微量扭、挪套管支座等方法将套管倾斜消除在初始状态。(2)如垂直度偏斜超过3‰,无法靠桩机本身调整时,采取向孔内填砂,向上拔出套管,重新校正精度和成孔。(3)无法利用套管钻机重新成孔时,在待处理桩位的两侧注浆,形成隔渗帷幕拦截地下水。3.2 克服“管涌
5、”的措施发生管涌有两种情况:随着钻孔深度增加和套管的摇动,淤泥质粘土和砾质粘土在饱和压力水作用下,软化呈流塑状,引起管涌;在B桩成孔过程中,由于A桩混凝土尚未凝固,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,也可能发生管涌(见图2)。克服“管涌”有以下几个方法:(1)在成孔过程中缓冲轻抓,减小对孔底土层的扰动。(2)A桩混凝土的坍落度应尽量小一些,以便于降低混凝土的流动性。(3)加长桩机套管,套管底口始终保持超前于开挖面一定距离,孔内留足一定厚度的反压土层,形成“瓶颈”达到瓶塞效果,阻止混凝土流动。如果钻机能力许可,这个距离越大越好,但至少不应小于1.0m。(
6、4)如果遇地下障碍物套管无法超前时,可向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,以阻止“管涌”的发生。(5)B桩成孔过程中应注意观察相邻两侧A桩混凝土顶面,如发现A桩混凝土下陷,则应立即停止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。3.3遇地下障碍物的处理钻孔咬合桩A桩超缓凝土要受到时间的限制,遇到地下障碍物处理起来比较困难,因此它一般适用于软土地层的地质环境中,而不宜在岩层中施工。施工前必须对地质情况十分清楚,对一些比较小的障碍物,如卵石层,体积小的孤石等,可以先抽干套管内积水,然后再吊放作业人员下去将其清除
7、。当需进行桩端嵌岩时,可采用十字冲锤进行冲击钻进至设计标高处。3.4分段施工接头的处理方法本基坑主体围护结构全部采用钻孔咬合桩,为保证工程进度,现场配备4台液压摇动式全套管桩机(简称全套管钻机),为处理好施工段的接头,实现咬合桩的三重功效,在施工段的端头设置一个砂桩(成孔后用砂灌满),后施工段施工时挖出砂灌注混凝土即可,如图3所示。3.5事故桩的处理在钻孔咬合桩施工过程中,因A桩超缓凝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,造成钻孔咬合桩的施工未能按正常要求进行而形成事故桩,处理
