咬合桩堵水施工技术在复杂地质条件下应用

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1、咬合桩堵水施工技术在复杂地质条件下应用　　摘要：北京地铁9号线工程军事博物馆站以其复杂的周边环境条件及工程地质水文条件为目前在建北京地铁施工难度最大的工程项目之一。其中车站明挖换乘厅基坑周边地面无法降水且水文地质条件极其复杂，施工难度及风险大，施工前必须采取有效的治水措施。钻孔咬合桩堵水技术在国内软塑地层中得到了很好的应用，而如此复杂条件下的咬合桩施工在国内极其少见，对施工机械选型、施工效率、施工工艺及控制都是较大的考验。关键词：复杂条件；降水；咬合桩；机械选型；施工工艺中图分类号：[TU473.3]文献标识码：A文章编号：1．工程概况地铁9号线军事博物馆站

2、北换乘厅位于现状长安街（复兴路）北侧绿化带内，南换乘厅位于现状长安街南侧中国铝业大厦北侧绿化带内，其中北换乘厅结构距长安街主干道仅4米，南换乘厅结构距长安街主干道仅7米，距既有1号线区间结构最近处8米。8换乘厅设计结构型式为单跨三层矩形结构，换乘厅结构长71.4m，宽13.4m，结构覆土厚度平均约3.5m，结构最大埋深为28.848m，换乘厅基坑围护结构采用Φ1000@1500钻孔灌注桩+Φ1000@1500素混凝土桩，钻孔灌注桩分A、B型桩，采用在保证基坑围护的同时进行隔断地下水，实现基坑无水作业。基坑内支撑采用型钢支撑，竖向设5道钢支撑；钢支撑采用Φ60

3、9×14mm的钢管，第一道支撑于桩顶冠梁上，水平间距6米，其他钢支撑水平间距3米。2.工程地质及水文条件2.1工程地质条件根据钻孔勘测资料及军博主体结构实际开挖地层揭示情况，本场区自上而下可分为人工堆积层、第四纪沉积层及第三纪岩层共三大类，根据基坑埋深及结构尺寸，换乘厅顶板主要位于第四纪沉积层粉土中，上层结构主要位于粉土③层、粉砂④层及含水层卵石圆砾⑤层中，中层结构主要位于强风化砾岩⑪层中，下层结构主要位于砾岩⑪及砾岩⑪1层中。2.2工程水文条件8根据勘测水文资料、实际观测水位及开挖地层揭示情况，本场区内有1层地下水，地下

4、水类型为潜水，水位标高为41.2m左右（埋深约8.2～8.5m），含水层为卵石、圆砾⑤层。根据前期竖井降水施工及周边类似工程情况，降水井施工疏干效果无法保证。因明挖换乘厅结构下穿含水层，且地面降水井无法形成封闭且降水疏干效果无法保证，故在施工前必须做好地下水的处理。3.咬合桩堵水施工重难点（1）钻孔咬合桩堵水施工如此复杂条件下进行咬合桩堵水施工在国内罕见，目前尚无类似的工程借鉴和参考，施工中需不断摸索和探究。（2）地质情况复杂，钻机选型要求较高。（3）咬合桩的垂直度控制及咬合精度控制是本工程的重中之重，同时也是本工程控制的难点。（4）超缓凝混凝土的试验配制也

5、是本工程的难点，缓凝混凝土的配比直接决定了素混凝土的凝固时间及桩体强度，同时也决定了钻孔桩施工的咬合成败及咬合效果。（5）水下浇注混凝土也是本工程的难点之一。（6）基坑地处长安街南北两侧，人流、车流量大，周边管线密布且极其重要，对文明施工要求高。4.施工组织及施工工艺4.1工艺原理钻孔咬合桩是用旋挖钻机钻孔，桩与桩之间相互咬合排列的一种基坑围护结构，如下图所示。8为便于切割咬合，桩的排列方式设计为一个素混凝土桩（A桩）和一个钢筋混凝土桩（B桩）间接布置。为了减少施工过程中相邻孔间的扰动，一般采用隔四孔为一个单元序列施工工法。即施工时，先施工A1桩，再施工A2

6、桩。紧跟着施工相邻的B桩。A桩用超缓凝型混凝土，要求必须在A桩混凝土凝结之前完成B桩的施工，以满足B桩施工时，利用旋挖钻机切割掉相邻A桩四分之一弱直径相交部分的混凝土，实现A桩与B桩的咬合。4.2工艺流程以钢筋混凝土桩为例，钻孔灌注桩施工工艺流程具体见图4.2-1所示。4.3桩机选型根据桩身穿越地层条件和地下水情况，综合考虑技术、经济、工期、质量等多方面因素，钻孔咬合桩施工采用4台钢套管护壁旋挖钻机(砂卵石含水层以上部分不加钢套管)同时进行钻孔灌注桩施工。4.4测放桩位使用全站仪测定桩位，并以“十字交叉法”引到四周作好护桩点，防止施工过程中遭到移位或破坏。同

7、时，施工测量人员必须定期对控制桩进行复核。4.5导墙施工为保证钻孔咬合桩孔口的精确度，在咬合桩顶部设置混凝土导墙，导墙厚度300mm，导墙宽度5000mm，导墙高于地面10cm，以防止地表水进入桩孔内，导墙内配Φ16@200双向钢筋。4.6成孔施工8（1）工艺简介：旋挖钻机成孔灌注桩是利用带有斗筒式钻头的钻杆旋转及自重，将切削的土屑刮入斗筒内，提升钻头至孔外，借助斗筒的特殊机构卸土，重复上述过程即形成桩孔，采用钢套管护壁。（2）套管检查：在成孔套管使用前，应进行套管顺直度的检查和校正。（3）桩机就位：将钻机的中心或定位器中心与咬合桩桩位中心对齐，保证导杆及套

8、管的垂直度。（4）安装套管：桩机就位后，即可安装钢套