咬合桩质量控制

咬合桩质量控制（共7篇）

咬合桩质量控制 篇1

摘要：钻孔咬合桩作为一种新型的深基坑围护结构,在我国得到了广泛的应用和推广。结合工程实践,分析了钻孔咬合桩的工艺原理以及施工中的关键环节的质量控制要点,并提出了特殊情况下的应急处理。实践证明,只要事先对施工原理、要点及可能发生的特殊情况进行全面考虑和预防,钻孔咬合桩在沿海地区地质条件下应用还是可以取得比较理想的效果。

关键词：咬合桩,原理,质量控制,应急处理

钻孔咬合桩是当前建筑施工领域中一种新型的深基坑围护结构,采用全套管施工,桩与桩之间排列紧密且相邻排桩间部分桩周相嵌,相互咬合。与以往人工挖孔桩、钻孔灌注桩、地下连续墙相比,钻孔咬合桩具有造价低、施工相对容易、防渗性能高、环境污染小且安全风险低等独特的优点,适用性非常强。

1 工程概况

拟建工程征地面积为16620.5m2, 总建筑面积为56208.3m2,其中地下建筑面积12039.5m2,主要由26F和35F两栋高层(1#、2# 楼)住宅楼及其配套商业楼等组成,该项目东侧为湖前河(距离13m),有驳岸,南侧为道路(距离10m),有煤气、自来水、通信管线,西侧为怡景小区住宅楼(距离9m),有雨水、污水管线,北侧为铁路(距离15m)。基坑边北侧铁路是重大的监测点,其中1# 和2# 住宅楼下部设二层满堂地下室,地下室高度为9.30m,建筑物总高度为98.30m,地下开外深度最大达10.8m。

根据地质勘探结果显示,场地岩土层岩性及分布情况自上而下地层依次为:(1)杂填土、(2)粉质粘土、(3)层淤泥质土、(4)层粉质粘土、(5)层卵石、(6)层砾砂、(7)层全风化花岗岩、(8)层强风化花岗岩、(9)层中风化花岗岩。地下室底板在(5)层卵石层。由于(3)层淤泥质土含水量较高、土质松软和周边复杂环境,为了尽量减小土体变形、避免开挖面失稳和周边构筑物、建筑物地基与基础下沉产生质量安全事故,本工程采用钻孔咬合桩+ 两道水平内混凝土支撑的围护结构,钻孔咬合桩桩径1.0m,间距0.8m,咬合部分最大厚度为0.2m,灌注桩混凝土采用水下C30(止水桩为C15),坍落度为18~22cm。保证本工程咬合桩施工质量是重中之重。

2 钻孔咬合桩施工工艺原理

钻孔咬合桩施工一般采用全套管钻机,同时配备一台50t起重机进行。其施工工艺原理是在相邻的混凝土桩身互相切割相嵌而形成的具有防渗连续挡土支护结构[1]。为了方便混凝土的切割,咬合桩的排列方式一般采用一条超缓混凝土(A桩)和一条钢筋混凝土桩(B桩)间隔布置,成孔顺序为先A桩后B桩。A桩采用超缓凝混凝土,B桩的施工必须在A桩混凝土初凝之前完成,施工时利用套管钻机切割掉与A桩重叠的混凝土,从而实现桩与桩之间的咬合。

具体的成孔顺序为A1→A2→B1→A3→B2→A4→B3→……→An→Bn-1。施工中由于一般采用多台钻机分段同时进行施工,需要在施工段与段的端头设置1 个砂桩,以解决接头问题。

3 钻孔咬合桩施工中关键环节的质量控制

钻孔咬合桩施工工艺流程为:场地平整→测放桩位→桩顶导墙施工→吊装安放套管→套管钻机就位对中→抓斗取土,套管钻进→孔深和垂直度测量→清孔→B桩吊放钢筋笼→安装混凝土导管→混凝土浇筑→回桩填孔→桩机移位。在施工中不仅应严格执行每一道工序,做好施工资料的收集和对比,也应明确施工中的关键环节所在,并在施工中进行良好的质量控制以保证工程质量。

3.1 导墙施工的质量控制

导墙施工是钻孔咬合桩施工的第一步,主要目的在于保证咬合桩定位的精准性、确保钻孔平稳。施工前应根据施工设计和钻机尺寸的要求,在桩顶设计混凝土导墙,导墙上定位孔直径比桩大20mm,孔口定位误差允许值q=±10mm[2]。施工中的注意事项:平整场地;场地平整万之后根据设计图纸测放桩位;桩位放样线符合要求后人工进行导槽开挖,之后将中心线引入沟槽下,确保导墙中心线无误,并控制模板施工。导槽施工结束后依次进行钢筋绑扎、模板施工、混凝土浇筑施工。混凝土浇筑完12h内覆盖并进行养护,拆模时立即架设2 道支撑,避免导墙失稳。为避免导墙受压变形,禁止在导墙上放置重物。

3.2 单桩施工的质量控制

导墙施工完毕之后,导墙中心误差定位不超过20mm,强度达到预设要求之后,定位排桩中心,将套管钻机抱管器中心对准导墙孔位中心。对位之后安装第一节套管(长度6~8m),用抓斗加压下切从套管内取土,边取土边下压套管,施工中要准确计算套管入土深度,确保入土深度至少比设计孔深大20cm。第一节套管全部压入土中之后,及时清除孔底残渣。为了保证桩底有足够的咬合量,还须检测成孔垂直度,主要有地面监测和测环检查这2 种方式。地面监测是对位于地面以上的套管外壁进行垂直度检查,可以在地面选择两个相互垂直的方向,用线锤或测斜仪进行校核,并使用互相垂直的两台经纬仪复核,发现偏差及时纠正。每节套管压完之后,要注意暂停施工,用测环对孔内垂直度进行检查,检测合格后将则安装第二节套管继续施工。桩与桩之间的咬合厚度依据桩的长短来选取,桩越长,咬合厚度应越大。

3.3 超缓混凝土的质量控制

超缓凝混凝土的质量控制是钻孔咬合桩施工中尤为重要的部分,它不仅对缓凝时间有要求,对混凝土的后期强度、坍落度等也有严格的要求。

3.3.1 缓凝时间要求

第一序桩混凝土缓凝时间应该根据施工工序所要求的时间来确定,同时与施气候、地质条件、桩长、桩径等有直接的关系。计算时可以参考以下公式:

T=3t+k

式中,T为第一序桩混凝土缓凝时间,t为单桩成桩所需时间,k为预留时间(24h)。从工程经验来看,为保证A桩的缓凝效果,保证两桩的浇筑质量,素混凝土初凝时间应≥60h,终凝时间≥72h,3d强度≤3MPa,28d强度应达到设计要求。本工程由于工程需要,单桩成桩时间t为13h,由上述公式可以计算出,超缓混凝土缓凝时间需要达到63h以上。

3.3.2 超缓混凝土配置和浇筑要点

工程中采用的超缓混凝土应协同厂家、施工方、监理方三方参与进行试配。同时对混凝土的粘聚性、坍落度、抗压强度等进行计算,确保到场的集料、水泥、缓凝减水剂等材料符合要求,坚决拒绝使用不符合要求的超缓凝混凝土。配置时,首先应择确定所需材料如缓凝减水剂、掺和料的用量,其次是选择水泥品种、强度等级、粗细骨料的级配与砂率、水灰比等。最后,充分搅拌混凝土,避免由于混凝土砂率过高或过低导致混凝土和易性发生改变。浇筑时应边浇筑边拔管,保证套管底低于混凝土面2.5m以上,直至达至设计标高。

3.4 钢筋笼的加工及吊装环节的质量控制

钢筋笼制作严格按照相关规范和设计要求来进行,重点检查长度、规格、间距、焊缝、直径等指标。笼体要求完整牢固,并设置加强箍预防在运输中和吊放中产生变形。底部应做30°角的收口,以便顺利入孔[3]。同时底部设置钢筋圆片,避免钢筋笼上浮。吊装前检查钢筋笼质量,观察是否有内外侧之分,不得放反方向。确认完后采用50t起重机进行吊装,逐点下放。下放中,应吊直扶稳钢筋笼,对准孔位缓慢下沉,避免摇晃。

4 施工中特殊情况的应急处理

由于特殊的地质条件和水文环境,地下水分布位置和水量有所差异。为确保施工顺利进行,应密切监测基坑数据,遇到一些特殊情况及时进行科学判断和处理,常见的情况主要有:

4.1 垂直度偏差过大

桩的垂直度应控制在<0.3%[4]。在施工过程中如果发现垂直度偏差过大,需要进行纠偏。如果套管下压入土5m以下发现偏移,可利用钻机直接纠偏,也可向套筒内填砂或混凝土,边填边把向上拔升套管直至上一次合格的位置重新调直套管。

4.2 管涌

管涌的产生主要有两种情况。其一,B桩的施工是A桩混凝土初凝前进行,由于这时候A桩混凝土尚未凝固,施工中混凝土有可能通过两桩相交的区域用于B桩内,产生管涌现象。成空中应注意观察相邻两桩的顶面,如发现A桩下沉应立即下压套管停止施工,同时向B桩填土或注水,以阻止混凝土流动。其二,施工地面以下含有砂层,含水量高,套管刚压入砂层时容易产生管涌。施工中应随时观察孔内情况,尽量把套管压入砂层2~4m,管涌发生时,需向孔内注水。

4.3 事故桩

在施工时常常出现“抱管”现象,这是由于成桩之后提拔套管阻力过大,钻机旋转回拔,但套管与外侧土的摩擦力大于设备的起拔力,导致钢筋笼扭转。因此,应增加设备的起拔力,小角度晃动起拔,避免全周旋转套管。 施工时如果桩体出现缺损,则需要在开挖前进行补强,一般是在事故桩坑外位置增加背桩补强,不同的桩位和补强方法应根据施工设计来进行。

5 小结

作为一种新型的基坑围护结构,钻孔咬合桩已经在我国建筑工程领域得到了广泛的应用和推广。该工法不仅可以保护建筑安全和周边环境,也能实现良好的经济效益。钻孔咬合桩造价经济,成桩垂直精度高,施工中由于采用全套管护壁,桩与桩之间在缓凝前咬合结成一体,终凝之后抗渗能力强,可以有效预防管涌现象的产生,也很好地实现了支护、承重、止水的效果,适用于沿海地区地质条件下的地下工程施工。本工程的实践也证明,尽管在施工过程中钻孔咬合桩可能出现一些常见的特殊情况,但只要在设计时全面考虑到施工时的可能发生的特殊情况,加强对施工中关键环节的质量控制,应用钻孔咬合桩进行施工还是可以取得理想的效果。

参考文献

[1]YB 9258-97建筑基坑工程技术规范[S].

[2]刘建航.侯学渊.基坑工程手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1997.

[3]刘勇,等.超缓凝大掺量矿物掺合料混凝土的配制及在钻孔咬合桩中的应用[J],建筑施工,2014(11).

[4]李金锁.地铁深基坑施工全套管钻机钻孔咬合桩的应用[J].施工技术,2014(03).

咬合桩质量控制 篇2

一环路是由合肥市规划快速路与主干线围合成的快速环线,主要解决过境交通和城市组团间的交通转换,其线位是沿原有一环路走向,局部进行线形调整优化。

一环路北环畅通工程D标段起讫桩号为:K9+760～K11+200,即“淮南铁路以西—阜阳路以东”,全长1 440 m,含淮南铁路立交、张洼路立交、阜阳路三座立交、明光路桥改造及相应的道排工程。静止水位埋深约在地表下2.5 m～4.5 m。本项目地层分布为第四系冲洪积的黏性土、粉土及砂层,下伏白垩系(K)暗红、紫红色泥质砂岩风化带,第四系覆盖层(至中风化岩面)18 m～26 m。咬合桩分为A桩和B桩,A桩为C25超缓凝钢筋混凝土桩,B桩为C30钢筋混凝土桩。A桩内设扁形钢筋笼,B桩内设圆形钢筋笼。

2 钻孔咬合桩工艺流程

钻孔咬合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础围护结构。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桩相交部分的混凝土,从而实现咬合。其施工顺序为A1→A2→B1→A3→B2→A4→B3→……→An→Bn-1(见图1)。

单桩的施工工艺流程: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→压入第一节套管→校对垂直度→抓斗取土,跟管钻进→测量孔深→4 结语清除虚土,检查孔底→吊放钢筋笼→放入混凝土灌注导管→灌注混凝土逐次拔套管→测定混凝土面→桩机移位。

3 质量控制

3.1 原材料

水泥一般采用32.5号普通硅酸盐水泥,钢筋R235其性能应符合GB 13013-1991钢筋混凝土用热轧光圆钢筋,HRB235其性能应符合GB 1499-1991钢筋混凝土用热轧带肋钢筋。

3.2 超缓凝混凝土

要满足钻孔咬合桩的施工工艺的需要,进行超缓凝混凝土室内配合比试验应综合确定好如下技术工作:

1)应根据工程具体情况和所选钻机的类型在现场做成桩试验,来测定单桩成桩所需要的时间,并确定钻孔咬合桩混凝土缓凝时间。

2)满足水下混凝土灌注和防止“管涌”措施的需要,确定钻孔咬合混凝土坍落度,宜为16 cm～18 cm。

3)防止施工过程中遇到意外情况(如设备故障等)拖延了时间,钻孔咬合桩混凝土3 d的强度值R3d≤3 MPa。

3.3 工艺桩的施工

由于每台桩机施工机械的性能都有区别,各地段地质条件也不一样,所以咬合桩施工前必须按设计要求进行工艺桩施工,数量不得少于两个,以便核对地质情况,检验成桩设备、机具及施工工艺是否满足要求,把握好施工B桩和A桩的最佳间隔时间,并在A桩初凝前及时切割成孔施工B桩,获得相应的技术参数。

3.4 施工过程控制

3.4.1 导墙施工

为了满足钻孔咬合桩的施工精度要求,提高孔口的定位精度并提高就位效率,应在桩顶上部施工混凝土导墙。在桩位放样线符合要求后方可进行沟槽的开挖,开挖结束后对基槽整平夯实;模板采用自制整体钢模(转角处可用砖砌),加固模板采用钢管支撑;导墙上预留定位孔的直径应大于钻机套管外壁直径2 cm～4 cm。混凝土浇筑时两边对称交替进行,振捣均匀,要防止在一处过振而发生走模现象。

3.4.2 钻机就位

待导墙有足够的强度后,钻机即可就位,把钻头吊起进行钻机对中、整平工作,保证套管钻机抱管器中心线对应定位在导墙孔位中心。精确度应控制在5 mm以内,并应做好检查记录。

3.4.3 取土成孔

冲抓取土时应控制冲抓的落差高度。避免因落差过大引起振动过大而造成地表沉降超过施工允许范围,以及避免冲抓切入土层的深度过大,造成冲抓被管靴卡住而无法取出。施工时先压入第一节套管(每节套管长度约7 m～8 m),压入深度约2.5 m～3.0 m,然后用抓斗从套管内取土,一边抓土,一边下压套管,要始终保持套管底口超前于取土面且深度不小于2.5 m;第一节套管全部压入土中后(地面以上要预留1.2 m～1.5 m,以便于接管),检测成孔垂直度。

成孔进入持力层时,应轻挖慢进挖掘,以免造成持力层松动,影响桩体承载力。

桩的垂直度控制方法。桩的垂直度控制标准在桩长的3‰以内,钻机进场前在平整地面上进行套管顺直度的检查和校正,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(15 m～25 m)的顺直度检查和校正,偏差宜小于15 mm。

管涌问题的防范。在成孔过程中,依据套管的最大切割下压能力,轻抓慢挖,减小对孔底土层的扰动。

3.4.4 安放钢筋笼

经监理工程师验孔全部合格后,即可进行钢筋笼的吊装工作。把事前按照图纸要求及分配长度进行调直、切断、弯曲、绑扎的钢筋,加工成钢筋笼骨架,用拖车运输至钻机旁,钢筋笼存放场地应平整,保证钢筋笼不受损变形,骨架长度由起吊设备的高度控制,一般每7 m～9 m做成一节,骨架一般分段焊接,钢筋笼的接长,可采用搭接焊和挤压套管连接,焊接时注意焊条和电焊钢管的使用一定要符合规范要求。

3.4.5 灌注混凝土

混凝土采用导管法进行灌注,导管内径为25 cm～35 cm,导管使用前要进行闭水试验(水密、承压、接头抗拉),合格的导管才能使用,导管应居中稳步沉放,不能接触到钢筋笼,以免导管在提升中将钢筋笼提起,导管可吊挂在钻机顶部滑轮上或用卡具吊在孔口上,导管底部距桩底的距离应符合规范要求,一般0.25 m～0.4 m,导管顶部的贮料斗内混凝土量,必须满足首次灌注剪球后导管底部能埋入混凝土中0.8 m～1.2 m,施工前要仔细计算贮料斗容积,剪球后向导管内倾倒混凝土宜徐徐进行,防止产生高压气囊。

3.4.6 分段施工接头的处理方法

本路堑支护体系全部采用钻孔咬合桩,为保证工程进度,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,这就存在与先施工段的接头问题;同时一环路交通繁忙,桥梁施工将对现状交通有一定程度的影响,本工程采取分段施工措施,尽量减少对交通的影响,就会增多咬合桩接头。为处理好施工段的接头,实现咬合桩的支护、承重和止水三重功效,采用砂桩是一个比较好的办法。

4 结语

1)张洼路立交桥基础工程靠近河道,工程地质条件、工程环境复杂,且地下水丰富,水位较高,采用咬合桩有较强的针对性, 桩心咬合,防水效果好,成孔垂直精度高;实现了支护、承重和止水三重功能。避免采用其他设计而造成基础的大开挖,加快了施工进度,保证了施工质量,效果明显。

2)钻孔咬合桩采用全套管钻机成孔, 套管护壁,没有塌孔,没有泥浆,机械设备噪声低,振动小,大大减少工程施工时对环境的污染,有利于文明施工;同时也没有扩孔、缩孔、断桩等常见的钻孔灌注混凝土桩的通病,从而杜绝了混凝土浪费,使桩身质量得到有效控制。

3)咬合桩的关键工序为全套管成孔和成桩的垂直度控制以及混凝土超缓凝技术。施工过程中编制此工序专项施工方案,做好施工技术交底,加强质量监控,就能避免施工过程中的常见事故,加快施工进度,保证施工质量。

参考文献

[1]吴沛,牟松.杭州解放路延伸工程全套管灌注咬合桩施工技术[J].隧道建设,2005(4):36-37.

[2]陈顺勇.钻孔咬合桩施工中常见故障处理技术[J].四川建筑,2006(3):78.

咬合桩的设计与施工 篇3

1 咬合桩的基本概念与特点

咬合桩[2]是通过两种不同类型桩(超缓凝素混凝土桩和钢筋混凝土桩)相互重叠咬合形成密封性很好的既防水又挡土的桩墙。传统的地下结构设计方法一般不考虑咬合桩对水土压力的分担问题。考虑咬合桩的挡土和止水作用后,地下室外墙的厚度与配筋可比常规做法减小。咬合桩除了在基坑开挖中作为施工阶段挡土之外,同时作为使用阶段地下室外墙抗侧压力结构体系的一部分,当地下结构需要抗浮时,通过构造方法围护桩还可作为部分抗浮桩使用。因此,如将咬合桩与地下结构结合起来,设计成咬合桩复合结构,则可以大量节省地下工程投资,改变传统的咬合桩基坑围护工程仅作为临时工程、地下建筑物施工完成后围护结构就报废的做法。

由于咬合桩作为主体结构的一部分,在进行咬合桩复合结构设计时,需要注意这类结构的特点:咬合桩两类桩之间没有钢筋连接,而咬合靠咬合面传递剪力来协同变形;咬合桩两类桩的刚度存在差异;咬合桩和主体结构的复合结构形式更为复杂;咬合桩与主体结构共同受力,荷载计算更为复杂;咬合桩与主体结构的连接形式选取;由于新老混凝土之间存在较大的干缩应力和温度应力,设计计算更加复杂。

2 咬合桩刚度设计计算

在具体计算过程中按抗弯刚度相等的原则等代为一定厚度的墙体进行内力和位移分析[3],作为挡土结构,开挖阶段计算时必须计入结构先期位移值以及支撑的变形,按照“先变形,后支撑”的原则进行结构分析。

相应的计算方法主要有:1)包络、叠加法:通过明挖法施工的基坑工程,按照施工顺序分工况加荷,逐次求得最不利内力组合。开挖阶段:围护墙各工况内力按支撑道数独立计算,求得各个工况的内力,而后包络;回筑阶段:在逐层回筑内部结构的底板、侧墙、中板以及顶板时结构体系在逐步改变,因此回筑阶段的结构内力宜随不同的结构体系分布加荷和分步计算后叠加求得,侧墙的内力应按单层墙和双层墙分别叠加。2)增量法:适用于逆作法施工的以及其他特殊工法施工的车站,在施工过程中结构体系和荷载随着开挖、支撑、浇筑顶板、中板、底板以及立柱在不断发生变化,先计算由于荷载增量引起的内力,再与前面的各工况荷载增量引起的内力叠加。3)有限元内力分析方法:随着计算机技术的普及,有限元法(包括连续介质有限元法和弹性杆系有限元法)发展迅速,成为有着很好应用前景的基坑设计计算方法。目前连续介质有限元法由于土的本构关系还在发展中,缺乏真实反映土的应力应变关系的本构关系模型,以及计算参数难以确定,目前还得不到广泛的应用。杆系有限元法作为一种基坑计算方法,具有概念清晰、计算简单、计算参数较少、易于模拟工程实际的优点,因而在挡土结构分析中具有独特的优势。杆系有限元法与工程实践相结合,特别适合目前状况的工程应用,已被广大技术人员所接受。

3 钻孔咬合桩的施工

3.1 主要工作内容

1)导墙施工,主要是进行平整场地、测放桩位、导墙沟槽开挖、钢筋绑扎、模板施工、混凝土浇筑施工几项工作;2)钻机就位,待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。移动套管钻机至正确位置,使套管钻机抱管器中心对应定位在导墙孔位中心;3)取土成孔,在桩机就位后,吊装第一节套管(钢制)在桩机钳口中,校正桩管垂直度后,磨桩下压套管,压入深度约为2.5 m,然后用抓斗从套管内取土,一边抓土、一边继续下压套管,始终保持套管底口超前于开挖面的深度不小于2.5 m。第一节套管全部压入土中后(地面以上要留1.2 m～1.5 m,以便于接管)检测垂直度,如不合格则进行纠偏调整,如合格则安装第二节套管继续下压取土……,如此继续,直至达到设计孔底标高。在钻孔完成后,清除孔底浮土,对孔深、桩孔垂直度进行检查,报监理工程师复检合格后进行下道工序施工;4)混凝土浇筑,首先吊放钢筋笼(素混凝土桩直接浇筑),将检验合格的钢筋笼按设计标高安放到位,然后安装导管、漏斗,进行混凝土浇筑。混凝土浇筑过程中逐节拆除套管,套管埋入混凝土深度控制在4 m～10 m之间。

3.2 技术要点

1)桩的垂直度控制。

为了保证钻孔咬合桩底部有足够厚度的咬合量,除对其孔口定位误差严格控制外,还应对其垂直度进行严格的控制,根据相关施工及验收规范规定,桩的垂直度控制标准为3‰。成孔过程中要控制好桩的垂直度,必须抓好以下三个环节的工作:套管的顺直度检查和校正、成孔过程中桩的垂直度监测和检查、纠偏。

2)咬合厚度的选择。

相邻桩之间的咬合厚度d根据桩长来选取,桩越短咬合厚度越小(但最小不宜小于100 mm),桩越长咬合厚度越大,按下式进行计算:

d-2(kl+q)≥50 mm。

其中,d为钻孔咬合桩的设计咬合厚度;l为桩长;k为桩的垂直度;q为孔口定位误差容许值。

3.3常见问题处理

1)遇地下障碍物的处理方法,在进行钻孔咬合桩施工前必须对地质情况十分清楚,否则会导致工程失败。对一些比较小的障碍物,如卵石层、体积较小的孤石等,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即可;2)克服钢筋笼上浮的方法,由于套管内壁与钢筋笼外缘之间的空隙较小,因此在上拔套管时,钢筋笼将有可能被套管带着一起上浮。为防止此类情况发生,可选用小粒径骨料,可在钢筋笼底部焊上一块比钢筋笼直径略小的薄钢板以增加其抗浮能力,也可采取分段施工接头的处理方法;3)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,这就存在先施工段的接头问题。采用砂桩是一个比较好的方法。在施工段与段的端头设置一个砂桩(成孔后用砂灌满),待后施工段到此接头时挖出砂灌上混凝土即可;4)事故桩的处理方法,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,对这类桩可采取背桩补强、预留咬合企口等措施进行处理。

摘要：针对目前国内对咬合桩的受力变形分析不足,缺乏合理设计计算方法的问题,介绍了咬合桩的基本概念和特点,阐述了咬合桩刚度计算方法和钻孔咬合桩施工工艺及技术要点,以期进一步推广咬合桩工法的应用。

关键词：咬合桩,刚度,计算方法,技术要点

参考文献

[1]刘建航,侯学渊.基坑工程手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1997.

[2]刘建国.钻孔咬合桩设计与施工[J].隧道建设,2000,1(4):34-36.

[3]唐琦龙.钻孔咬合桩在深基坑围护施工中的应用[J].住宅科技,2003,1(9):29-31.

[4]黄一清,简绫.深基坑围护中钻孔咬合桩的运用[J].上海建设科技,2004,1(1):30-32.

浅谈咬合桩施工适宜地质条件 篇4

地下空间综合开发的高潮，使深基坑工程得到空前的重视和发展。以往城市深基坑围护结构中应用的钻孔桩多以相切或相离形式布置，这种类型的围护结构虽能起到挡土作用，但对于地下水较丰富的南方沿海城市来说，其止水效果很不理想。这一方面造成了开挖困难，另一方面还影响围护结构内部的主体结构施工，直接增加了降、排、堵水费用。咬合桩虽然在国外有成功先例，但那是依靠其先进的机械设备完成的。目前国内的设备在动力及精度控制上尚存在一定差距，南京地铁通过施工前的充分调研分析论证、施工中的改进优化，在南京地铁明发广场站成功应用了钻孔咬合桩工法，以工艺上的改良弥补了机械设备的不足，具有一定的推广价值。

本文着重介绍利用套管钻机在成桩过程中地质条件工程成本的影响，成桩质量的影响，以及未来开挖后主体结构实施过程中基坑的稳定性，这三点原因综合判断钻孔咬合桩工程实施成败的重要依据。

1 工程概况以及工艺介绍

1.1 工程背景

南京地铁三号线明发广场站围护结构咬合桩，第一次被我公司运用于工程实践，并取得了良好的效果和开端。车站主体围护结构采用Φ1000@750钻孔咬合桩，咬合桩的桩底插入K1g-3中风化泥质粉砂岩2.5m，标准段桩长24.3m，端头段桩长26.4m。

1.2 咬合桩工艺背景及原理概况

钻孔咬合桩是一种新型深基坑支护结构，于1999年首次应用在深圳地铁支护工程。采用钻孔咬合桩作地下工程深基坑的围护结构在国外有成功的工程实例、成熟的施工经验与工法。钻孔咬合桩是由磨桩机成桩，桩与桩之间相互咬合，应用混凝土超缓（超过60h）技术使先后成桩的混凝土凝结成一整体，形成能够共同受力的、致密的止水帷幕。其采用B桩（素混凝土）与A桩（钢筋混凝土）交错布置，相互咬合的形式构成排桩墙体结构。它是在地面上采用一种全套管钻孔机械，沿着深开挖工程的周边轴线，依靠外套管为护壁；先施作B桩单桩成孔；采用水下灌注法，浇注超缓混凝土成桩，利用B桩缓凝时间，在相邻两B桩之间下压外套管，对其桩身混凝土进行切割成孔，并施作圆形钢筋混凝土桩，完成咬合工作。如此逐桩咬合进行，以筑成一道连续的钢筋混凝土排桩墙体，作为截水、防渗、承重、挡土结构。

钻孔咬合桩适用于含水砂层地质情况下的地下工程深基坑围护结构，由于钻孔咬合桩的钢筋混凝土桩与素混凝土桩切割咬合成排桩围护，对基坑开挖的防水效果很好。由于采用的是素混凝土桩与钢筋混凝土桩相间布置，其工程造价在同等地质条件下比连续墙降低40%左右，比人工挖孔桩降低20%左右。钻孔咬合桩能否保证基坑开挖的安全与防水，关键在于钢筋混凝土桩与素混凝土桩的咬合质量，具体体现在单根桩的成桩应达到3‰的垂直精度。钻孔咬合桩是一种新型的基坑围护形式，它具有占地面积小，操作灵活的优点。由于旌工采用液压磨桩机垂直下压钢套管，可随时监测调整垂直度，所以能很好地控制桩的垂直度。桩间搭接可靠，易于形成封闭，止水效果好，可省去止水帷幕，降低围护结构成本，加快工期，缩短时间。在本工程中磨桩机器无噪声，在成孔过程中磨桩机下压钢套管超前开挖面2～4m，配合旋挖钻挖取钢套管中的土体，形成孔位，无泥浆施工。在平衡开挖过程时采用灌水施工，因为有钢套管的超前支护不会出现缩径和孔径的坍塌。在灌注过程中，钢套管随着混凝土面的上升逐段拔出，不影响混凝土的浇注质量。由于没有泥浆不仅减少施工成本，而且对周围环境无污染。

2 工程地质

明发广场站拟建场地地貌单元属于岗地-岗间坳谷区，坳谷地段分布有新近沉积的软-流塑状粘性土，基坑开挖深度范围内以(2)-1c3粉土、(2)-2b4淤泥质粉质粘土、(2)-3b3-4粉质粘土为主，具有扰动后易变形、涌土的特点；基坑紧贴农花河。

3 地质条件对咬合桩成桩质量的影响

3.1 淤泥粉质粘土层对咬合桩的影响

很多专家学者的文章都在提到咬合桩适合于软土层，甚至是首选。地质条件在实际的施工生产中非常重要，由上文描述可以看出，主要穿越的地层为淤泥粉质粘土，以及粉质粘土，由于咬合桩实施的主要工具之一就是从地面至孔底的钢套管，由于粘土层太厚，约占据孔深的三分之二深度，导致扩孔系数的增大，扩孔系数从两方面增大[1]，第一，在向上拔取套管的时候，套管外避均附有厚5cm—8cm厚度不等的淤泥，无形中将孔径扩大5cm—8cm；第二，在向上提取外套管的一瞬间，由于混凝土容重远远大于土体容重，并在第一条原因的基础上，混凝土瞬间向孔壁四周挤压，形成了软土地质中特有的“桩身将军肚”。在基坑开挖后，大面积侵限桩的凿除验证了当时混凝土严重超方的设想，使原材料和人员投入的成本大幅度提高。

淤泥质粉质粘土另外一个较坏的影响，就是容易产生活塞效应[2]，在淤泥层抓土时，冲击抓斗从较高的地方落下，嵌入淤泥层较深，用力向上提取的过程，及其容易对周边孔位的土体产生影响，尤其是a-2b4淤泥粉质粘土层，该土层具有一定的流动性,极易让已经灌注成桩的桩体混凝土发生窜管现象，所谓窜管现象就是已经灌注好的素混凝土隔着一根或者几根桩的孔位，混凝土面下沉，并流入到其他地方的现象。例如B1是刚刚关注完成的素混凝土桩，B2是正在实施取土的素混凝土桩，B1的混凝土面在B2取土a-2b4层时，下降了50cm或者一米，在实施A2的时候，套管底部的刀齿已经超越了B1的桩底，仍然能抓出为初凝的混凝土，就说明B1的混凝土不足，并窜到别的桩位，这样一来，超灌量就无法保证桩顶的混凝土质量，或者会给后续施工造成接桩等不必要的工序。

3.2 咬合桩设备的勘岩能力

从明发广场的设计要求和咬合桩施工情况综合来看，全套管液压钻机的入岩能力较差，进入k1g-3中风化岩层2m就很难继续堪岩，由于冲击抓斗冲出的孔底为尖锥形，制作好的钢筋笼也无法下到标高位置，只有素混凝土，没有实际的意义，达不到设计的桩体强度，在入岩较深的桩位上施工，最后的50cm至1m是之前所有土层所用的取土时间的总和还要多，有时不得不考虑下一根钢筋桩时间和素桩的缓凝时间，必须停止冲击，强行灌注，所以，入岩能力差，成为了咬合桩施工的一个致命弱点。如果有大面积的未到标高，在基坑开挖以后，对于整个基坑的稳定性会有较大影响。

由于进入中风化约1.5m以后，套管底的刀齿已经无法继续切割中风化岩石，套管无法进尺，冲击抓斗需要从更高的高度做自由落体运动，冲击岩石，这样一来，冲击抓斗的抓片很容易卡在刀齿与岩石的接缝处，使冲击抓斗无法上提，在现场施工过程中，履带吊会由于用力过大，钢丝绳突然崩断；还有可能导致履带吊的大臂直接弹出，大臂垂直地面，使后部的弹力伸缩拉杆直接作废。

4 总结

4.1 在咬合桩的充盈系数过小（≤15%），本种施工工艺不易选择在软土层中适用，及易增加成本，影响桩长质量，后序施工带来的不便等问题；

4.2 由于全套管钻机的勘岩能力较差，对于深基坑，岩面较高，对嵌岩深度有严格要求的（入岩k1g-3≥2.5m）围护结构，不宜采用咬合桩施工工艺，将对基坑稳定性可能有较大的影响。

4.3 咬合桩导墙若采用带有预留筋的预制结构而代替现浇结构，不仅可以更加方便施工，而且经济性更好等等。

参考文献

[1]鄢泰宁,范新庭.灌注桩充盈系数及其直方图的分析与应用[J].探矿工程,1996(03).

[2]赵兴君,何志元,刘杰,郝凤山.钻井中的活塞效应问题及解决途径.材料物理与化学专业,博士论文,2000年度.

钻孔咬合桩受力状态及稳定性研究 篇5

关键词：钻孔咬合桩,基坑维护结构,稳定性能

1 引言

钻孔咬合桩是指平面布置的排桩间相邻桩相互咬合 (桩圆周相嵌) 而形成的钢筋混凝土“桩墙”, 它用作构筑物的深基坑支护结构。由于其桩体相交咬合, 与传统钻孔灌注桩加止水帷幕的结构形式相比, 既省去了桩体背后的止水帷幕, 又可以明显提升防水效果, 造价也有所降低。目前经过大量的工程实践, 钻孔咬合桩在国内已成为一项十分成熟的支护结构施工技术, 在地铁、道路下穿线、高层建筑物等城市构筑物的深基坑工程中已广泛推广, 特别适用于有淤泥、流砂、地下水富集等不良条件的地层。本文结合岳阳市政建设某立交桥工程案例进行阐述。

2 钻孔咬合桩施工工艺与特点

钻孔咬合桩采用机械钻孔施工, 施工主要采用“套管钻机结合超缓凝型混凝土”方案, 桩的排列方式为一根素混凝土桩 (A桩) 和一根钢筋混凝土桩 (B桩) 间隔, 先施工A桩后施工B桩, A桩混凝土采用超缓凝型混凝土, 要求在A桩凝型混凝土初凝之前完成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桩相交部分的混凝土, 实现咬合。 (钻孔咬合桩平面图见图1所示)

2.1 工艺流程

导墙施工→套管钻机就位对中→吊放第一节套管→测控垂直度→压入第一节套管→校对垂直度→抓斗取土, 套管逐节钻进→测量孔深, 清除孔底虚土→B桩吊放钢筋笼→吊放混凝土导管→灌注混凝土→测定混凝土面→桩机移位

2.2 关键技术

钻孔咬合桩关键施工技术是成桩精度控制, 而咬合桩成桩精度控制和超缓凝混凝土缓凝时间控制是决定桩问能否有效咬合的关键因素。如成桩精度控制不好, 则相邻桩不能正常咬合;如果先序施工桩缓凝时间控制不好, 则后序桩在成桩时将无法切割前序桩。因此, 成桩精度控制和超缓凝混凝土超缓凝时间控制是咬合桩施工中的关键技术。成桩精度控制包括: (1) 孔口定位偏差及垂直度的确定; (2) 孔口定位偏差控制; (3) 垂直度控制。

2.2.1 孔口定位偏差及垂直度确定

孔口定位偏差的允许值可按表1确定。

孔口定位偏差及垂直度的确定:一一般咬合厚度0和最小咬合厚度 (50mm) 由设计单位给定。为了确保所选定的孔口偏差和垂直度能满足桩间最小咬合厚度的要求, 需对初步选定的孔口偏差和垂直度按下式进行验算:a-2 (kh+δ) ≥50

式中:h为桩长;k为桩身垂直度;δ为孔口定位偏差。

2.2.2 孔口定位偏差控制

利用定位导墙精确安放第一节套管来控制孔口成孔精度。桩顶上部混凝土导墙上定位孔直径一般比桩径大20～40mm, 钻机就位后, 将第一节套管插入定位孔并调整, 尽量使套管与定位孔之间空隙保持均匀。

2.2.3 垂直度控制

成孔垂直度控制包括3方面内容:

⑴套管顺直度检查和校正。

套管顺直度偏差控制在0.1%～0.2%;

⑵成孔过程垂直度监测与检查。

采用经纬仪或线锤;

⑶纠偏。

成孔过程中如发现垂直度偏差过大, 必须及时进行纠偏调整。

2.2.4 超缓凝混凝土指标确定及配制要点

在咬合桩施工过程中, B桩混凝土早凝会造成A桩无法成桩或垂直度无法保证。一般情况下, 先序施工的B桩混凝土初凝时间需控制在60h左右, 而60h超缓凝混凝土技术目前尚无标准可循, 初凝时间和坍落度较难控制。超缓凝混凝土设计和质量控制在咬合桩施工中起着重要的作用, 尤其是缓凝时间和坍落度的控制对咬合桩施工至关重要。

3 钻孔咬合桩设计计算

钻孔咬合桩并无相关规范程序, 所以在实际工程中不同的设计单位提出的计算模型可能存在一定差异, 但是在设计计算中应该充分主意抗变性, 抗弯性以及配筋桩与素混凝土桩混凝土的材料差异产生的系数因素。基于上述原则, 本文借鉴地下连续墙、SMW (劲性水泥土墙) 工法桩等围护结构的计算模型, 对钻孔咬合桩围护结构提出刚度等代地下连续墙的设计计算方法。

3.1 桩内力计算

3.1.1 反弯点位置计算

因咬合桩上土压力零点位置与弯矩零点位置很接近, 假设反弯点位于开挖面以下y处, 则有:

γ1kpiУ=γ2ka (H+У)

整理得У=γ2kaH/γ1kpiУ

式中:

γ1, γ2———基坑内外土层的容重加权平均值:

H———开挖深度:

ka———主动土压力系数;

kpi———大后的被动土压力系数。

3.1.2 咬合桩的最小入土深度计算

由等值梁BG求算桩的入土深度, 取∑M=0,

则Qbx=1/6[kpγ1 (У+х) -γ2ka (H+У+х) ]х2

由上式求得х后。可得桩的最小入土深度为:

T0=У+х

3.2 稳定性研究

稳定性验算是咬合桩设计计算的重要环节, 主要包括整体稳定性分析、抗倾覆稳定性分析、基底抗隆起稳定性分析。

3.2.1 整体性分析

整体稳定性一般采用土层的圆弧滑动面进行计算, 不同于边坡验算的是, 由于受支撑的影响, 圆弧滑动面的圆心位于坑壁面上方, 靠坑内侧附近考虑支撑作用时, 可不进行整体稳定性验算, 当无支撑或者不考虑支撑作用时, 可通过下式验算:

式中, ci为第i条土的粘聚力;li为第i条土的圆弧长度;qi为第i条土的地面荷载;γ1为第i条土的重力密度, 水面以下取浮容重;bi为第i条土的宽度;hi为第i条土的高度;αi为第i条土弧线中心点切线与水平线的夹角;βi为第i条土的内摩擦角;K为抗滑稳定安全系数, 按规范及地区经验取值, 一般取1.1～1.5。

3.2.2 抗倾覆稳定性分析

抗倾覆稳定性, 是验算最下面支撑以下的主动、被动土压力绕支撑点的转动力矩是否平衡的指标, 按下式计算:

kQ=Mrc/Moc

式中, kQ为抗倾覆安全系数。根据基坑重要性取值, Mrc为抗倾覆力矩, 取开挖面以下桩内侧入土深度范围内的土压力对最下一道支撑点的力矩:Moc为倾覆力矩, 取最下一道支撑点以下桩外侧入土压力对支撑点的力矩。

2.2.3基底抗隆起稳定性分析

基坑底部是否会在开挖过程中产生隆起现象, 主要取决于土质条件、埋入深度、尺寸和形状等因素对于砂性土一般较少发生隆起现象, 对于粘性土则将结构底平面作为求极限承载力的基准面, 可由以下公式求抗隆起安全系数:

K3=γ2TNq+cNc/γ1 (T+H) +Q

式中, γ1, γ2分别为基坑内、外土层的容重加权平均值;c为桩底处地基土的粘聚力;Q为坑外地面荷载;H为开挖深度;T为桩入土深度;NqM均为地基承载力系数;K为抗隆起安全系数, 根据基坑重要性取值。

4 工程实例

4.1 工程概况与分析

岳阳市琵琶王立交桥市政建设工程, 桥体上部结构采用预应力砼箱梁, 下部结构桥墩采用桩柱式桥墩, 桥台采用钻孔咬合桩基础。在综合考虑水文地质与工程条件、变形控制要求、工程造价等因素的基础上, 桥位处开挖深度为7.0m, 采用1.2m的钻孔灌注咬合桩, 桩的嵌固深度为14.5m。作为围护结构, 按素混凝土桩、配筋桩间隔布置考虑, 桩长20m, 竖向设置两道钢筋混凝土支撑, 坑底以下5m土层采用裙边加固。

4.2 设计计算

素混凝土桩采用C20混凝土, 弹性模量为25500MPa;配筋桩及等代地下连续墙采用C30混凝土, 弹性模量为30000MPa。按上述计算公式带入得:

配筋桩惯性矩=35096000000mm4

素混凝土桩惯性矩=22347668648.4mm4

等代地下连续墙的厚度=1334mm

采用同济启明星基坑分析软件检验, 其中, 最大水平位移为12mm, 弯矩范围为-110.25～452.1kN.m, 剪力范围为-127.2～185.1kN.m。

从计算结果可以看出, 基坑变形满足一级基坑的变形控制要求。

5 结语

钻孔咬合桩作为一种深基坑新型围护结构型式, 在经济性和环保性上具有较为突出的优势, 故在基坑支护和桥梁基础工程中前景广阔。因此对钻孔咬合桩关键施工技术的研究与工程实际经验总结具有发展性意义。

参考文献

[1]JGJ 120—99, 建筑基坑支护技术规程[S]

[2]陈小平.基础工程设计与分析[M].北京:中国建筑工业出版社.2005

咬合桩质量控制 篇6

1 咬合桩施工工艺

1.1 工艺原理

咬合桩是指桩身密排且相邻桩桩身相割形成的具有防渗作用的连续挡土基坑围护结构,由于其特点为桩间的相互咬合,故称为咬合桩。它既可全部采用钢筋混凝土桩(荤荤搭配),也可采用素混凝土桩与钢筋混凝土桩相隔布置(荤素搭配)。以荤素搭配咬合桩为例,咬合桩的排列方式为一个素混凝土桩(A桩)和一个钢筋混凝土桩(B桩)间隔布置(如图1所示)。

1.2 施工顺序及工艺流程

施工顺序为:A1→A2→B1→A3→B2→A4→B3→A5→B4→A6→B5→A7→B6,如图1所示。

咬合桩采用机械磨孔、抓斗取土、套管下压施工工艺,其单桩施工流程为:场地平整→桩位测放→导墙施工→桩机就位→套管安放→控制垂直度、压入套管→抓斗取土、跟管钻进→测量孔深→孔底检查→B桩钢筋笼吊放→导管安装、浇混凝土→逐次拔管、测量混凝土面→桩机移位。

1.3 关键技术

1.3.1 导墙定位

为严格控制咬合桩孔口的定位偏差,在咬合桩桩顶以上设置钢筋混凝土导墙进行定位。导墙可以提高钻机的就位效率,避免钻机工作对咬合桩垂直度的影响,也为钻机进行下压和上拔套管作业时提供强有力的支撑。导墙混凝土一般为C20,导墙上定位直径比桩径大40 mm,考虑咬合桩紧贴主体结构,为抵消咬合桩在基坑开挖时的外侧土压力作用下的向内位移而造成的主体结构净空减小及自身的垂直度偏差,实际咬合桩导墙放样时可适度放大,外放60 mm～80 mm。孔口定位误差要严格控制在±10 mm,内墙面垂直度0.3%、平整度3 mm,导墙顶面平整度5 mm。

1.3.2 垂直度控制

咬合桩施工前,先在平整地面上进行套管的顺直度检查校正。钻机就位后,使套管钻机抱管器中心对应定位在导墙孔位中心,采用经纬仪及线锤对钻管进行垂直度控制,垂直度控制在3‰以内。成孔过程中对桩的垂直度检查监测,如发现垂直度偏差过大,及时进行纠偏工作。

1.3.3 管涌控制

在B桩成孔过程中,A桩混凝土未凝固,还处于流动状态,因此A桩混凝土有可能从A桩,B桩相交处涌入B桩孔内,形成“管涌”(如图2所示)。

2 工程实例

2.1 工程背景

该工程为上海某轨道交通区间隧道,其中咬合桩围护区间段长267 m,采用明挖施工,开挖深度10 m～12 m,基坑围护设计采用ϕ1 m咬合桩,桩长25 m,桩中心间距800 mm,咬合厚度为200 mm。桩型分A,B,C三类(见图3)。

2.2 地质条件

该工程施工场地属长江三角洲入海口东南前缘,其地貌属于上海地区四大地貌单元中的滨海平原类型,地势较平坦。原地面标高一般在3.6 m～4.2 m之间。工程地质属上海市典型软土地基,场地深度60 m范围以浅地基土划分为13个层次和1个夹层,分布有较大厚度的⑤层土,25 m以下各土层层序不完整,层位不稳定。工程影响范围内从上至下主要包含素填土、粉质黏土、淤泥质粉质黏土、淤泥质黏土、砂质粉土、粉质黏土等。

2.3 主要施工措施及处理方法

2.3.1 混凝土超缓凝技术

超缓凝混凝土是钻孔咬合桩施工工艺成败的关键。为了满足钻孔咬合桩的施工工艺的需要,满足A桩初凝时间i>60 h的要求,本工程中通过多次试验进行比较,得出了最符合工程施工要求的配合比(水灰比为0.448)。本工程采用某品牌42.5水泥和RH25的缓凝剂,缓凝剂掺量为1.6%,基本满足施工要求。

2.3.2 分段接头的处理方法

为保证工期,本工程采用了多台桩机分段施工,因此先后施工段的接头问题在施工时必须考虑并处理。处理方法采用了砂桩,即在段的端头设置一个砂桩(成孔后用砂灌满),待后施工段到此接头处时挖出砂浇灌混凝土完成接头处理。

2.3.3 事故桩的处理

在本工程咬合桩施工过程中,因A桩超缓凝混凝土质量不稳定出现早凝现象和机械设备故障以及其他人为因素等原因,造成咬合桩的施工未按正常要求进行而形成了事故桩。处理时主要采取移桩位单侧咬合法和背桩补强法以及预留咬合桩处理法。

2.4 工程实施效果

2.4.1 围护的咬合与防水效果

咬合效果是咬合桩支护结构充分发挥性能的关键因素。根据咬合时间间隔的不同,咬合面的剪切破坏形态有较大差异,可以归结为3种不同的破坏模式,即粘结破坏、劈裂破坏、咬合面滑移破坏[4]。本工程中通过试验确定的混凝土超缓凝配合比在工程中得以应用并基本满足要求,其中咬合桩的咬合效果和咬合面剪切性能差异较大,同时,该围护结构工程施工完毕后,在基坑开挖时,在咬合位置发现了较多的漏水点。

2.4.2 地表沉降及基坑变形

本工程施工时采用了信息化施工,实行实时监控。监测结果显示:1)地表沉降:在距基坑15 m范围地表沉降超出了允许沉降值20 mm,最大处达40 mm,特别是在咬合桩成桩阶段就有一部分监测点沉降值达到了允许沉降值。2)基坑变形:根据咬合桩围护的测斜观测结果发现,在基坑开挖深度和支撑情况不同时,其变形的变化规律也有所不同。

3 结语

由于该工艺在上海尚处于摸索、熟悉工法阶段,对于不同基坑形式和不同的周边环境,工程中是否采用或实施前是否要采取其他辅助技术措施(地基加固等)仍需周密研讨,并建议从以下几方面适当考虑:

1)钻孔咬合桩是一种新型施工工艺,其受力机理和咬合面剪切性能还需要进一步研究,荤荤搭配的咬合桩作为永久结构使用和荤素桩作为永久结构的一部分使用需充分考虑咬合效果进行设计,并根据超缓凝混凝土的配置情况,选择合适的咬合时间。

2)钻孔咬合桩属干孔作业,无泥浆排放,利于环保,但该工艺引起的地表沉降和对临近建筑物的影响需考虑,尤其是在成桩阶段便产生较大沉降影响需引起重视,必要时采取基础加固等措施。

3)钻孔咬合桩工程造价低,但需考虑施工时混凝土超灌现象和事故桩处理导致成本的增加以及咬合桩侵界现象,另外要严格控制咬合面的渗漏,以免给后期防水处理带来困难。

4)当周围环境条件苛刻,地质条件、基础形式又较差时,作为一级基坑的围护结构咬合桩慎重选用。

参考文献

[1]刘建航,侯学渊.基坑工程手册[M].北京:中国建筑工业出版社,1997.

[2]余志成,施文华.深基坑支护设计与施工[M].北京:中国建筑工业出版社,2003.

[3]黄少群,王建山.钻孔咬合桩的应用与施工[J].铁道标准设计,2001(4):45-46.

咬合桩质量控制 篇7

关键词：拉森钢板桩,围堰,变形,原因,应急措施

钢板桩围堰由于它的强度高,能抵抗较大的弯矩,防水性能也很好,故特别适应于修筑深水基础,不能采用一般的土围堰、木板桩围堰作防水技术施工的深水基础都采用钢板桩或钢管桩围堰进行。

新延安东排水系统工程泵站是采用合并原延安东、新开河排水系统。施工临时围堰采用双排拉森桩围堰,拉森桩选用V形,桩长24 m,堰顶标高5.5 m。堰坝平行黄浦江一侧宽8 m,设三道拉杆ϕ50@210 cm;垂直黄浦江两端宽4 m～6 m设两道拉杆。堰坝采用黄砂或黏土回填,四周土工布包裹,堰顶设置袋装黏土层和泥结碎石面层。围堰折算单排拉森桩158延米,围堰外布置防撞钢管桩10根。

拉森钢板桩的地基由于不能浇筑水下混凝土形成稳定的基础,因此采用了24 m长的钢板桩进行深入埋置,但是由于黄浦江本身淤泥层厚度很大,底层的钢板桩对以后钢板桩成型的稳定起到了一定的不利因素。

在进行围堰填土的过程中,由于失误原因,将晒干的淤泥当作干土进行充数导致了平行于黄浦江一面的围堰内堆积了约50 cm厚的稀泥。围堰做成之后便开始对围堰内的淤泥进行及时抽水,开挖清理。

淤泥土体强度较差,易发生剪切破坏,从而出现软化的现象,导致围堰上的主动土压力过大,从而产生较大的变形。

具体表现为:9月27日回填土中第二道拉杆附近板桩外鼓,端部内倾,第一道拉杆基本不受拉,而第二道拉杆拉力较大。间或听到钢结构响声。施工单位立刻暂停施工,对围堰变形测量显示内排板桩外倾6 cm～12 cm,停止回填并抽排内侧江水后基本稳定(变形量为±2 cm之间)。

9月28日继续回填标高5.3 m左右,围堰变形趋势并无明显变化。9月29日～9月30日进行围堰内侧基坑开挖。开挖过程中围堰变形加剧,并出现第二道围檩及拉杆损坏现象,中间鼓,上端收缩现象严重,围堰堰坝土体下沉明显(1.5 cm左右),且随着频繁潮汐现象整体摇摆幅度加大,围堰向岸线方向累积位移量骤然加大至40 cm～60 cm。开挖过程发现河床底淤泥厚度较大,直至挖到设计标高(-2.6 m)仍不见底。

以此现象做出分析原因如下:

1)淤泥存在于钢板桩的基础部分和围堰内底层,淤泥堆在钢板桩的后面形成主动土压力,易出现剪切破坏的滑移面,造成施加在钢板桩上的土压力增大,在滑移面上出现有塑性区,导致了土体的软化,围堰内的土体整个抗剪性大幅降低,为了受力平衡就需要起围护作用的钢板桩提供更大的压力,即主动土压力相对于后来回填的干土增大。

2)由于河面线为陡坡形,回填土体时淤泥受挤压作用涌向内侧,造成两排钢板桩的受力不均,导致外侧拉森桩位移,同时拉动内侧桩的变形。围堰拉杆外侧第二排至河面线有3 m距离,加上淤泥的厚度,实际外侧拉森桩计算长度达到了5 m(以上)。因此填土后外侧钢板桩下部在水平土压力作用下受弯变形,而开始回填阶段上排拉杆保持松弛,坝体的土压力完全依靠下排拉杆,导致应力集中而产生垫板、导梁变形。整体稳定不能满足受力要求。

3)由于围堰仅靠拉杆连接,围堰上口没有被锁定,在回填时桩体下部挤压后向两侧位移。上口向内部位移,是造成整体不稳定的重要因素。

4)适逢雨天气候,雨水与后填上的干土和黄砂混合导致土体下沉并加大自重,对钢板桩受力十分不利。由于之前钢板桩已经发生了倾斜,结构的重心偏离原结构中心,对钢板桩产生偏心受压。加剧了钢板桩的倾斜,发生了拉杆受力紧张现象。当日观测的数据南端的两侧相对位移比之前大了1.3 m,外侧的距离为34.34 m,比之前大了1 m。而北端和中部的距离都在原有数据的基础上几乎没有变化。得出整体拉森钢板桩围堰受力不均,拉杆相对于其他地方受力过大。

5)横围檩的刚度在回填(由下而上)施工工况下不够,材料特性及制作较理论数据有折扣。钢围檩按照设计要求施工,但是由于焊工技艺的不同导致了不同层次的钢围檩在某些受力集中的地方表现的刚度不够,从而对钢板桩的约束不能达到设计的要求,造成钢围檩的破坏。

6)回土为带水回填,无法保证均匀,造成钢板桩的受力不均。围堰的土体是造成围堰失稳的一个重要因素。由于土体的不稳定性,对围堰钢板桩本身已经造成了严重的安全隐患,又加之混合有水,致使钢板桩内所存在的回土土质很不明确,无法明确判断围堰各个部分的受力情况。

对于以上分析结果,采用了如下的方法进行回救(见图1):

1)在围堰内距离观光平台1 m(即平行于黄浦江),打设一排拉森钢板桩,桩型为V形,桩长15 m,桩顶标高3.5 m,设置一排围檩(400×400双拼H型钢)及拉杆(50圆钢@2 000),然后在围堰内排板桩与新打设拉森桩之间回填碎石至+1.50 m(底标高为混凝土护坡开挖后高程:-2.60 m)。2)同时在围堰外围抛填袋装碎石至标高0.50 m,抛筑体顶宽2.0 m,外边坡1∶3,下沉系数1.3,考虑自然河床边坡后平均底标高-5.0 m(其中挤淤厚度约2 m)。3)排放口施工范围内基坑开挖至1.50 m和0.00 m时分别布置钢管支撑和型钢支撑体系各一道。4)在南北两侧围堰与原防汛墙板桩连接处采用聚氨酯发泡堵水,发泡堵水后进行双液注浆再次加固。5)为避免基坑水压力对排放口出水口封堵墙造成破坏,采用模板加型钢的方式对临时封堵墙进行加固,对渗漏点进行封堵。6)拆除结构底板并截桩进行排放口钢筋混凝土结构施工,施工完毕并养护至设计强度后拆除围堰及拉森桩墙,对河道进行疏浚,恢复原状河床泥面线,清除周边淤积的淤泥7)在护坡范围疏浚开挖到顶标高以下50 cm,进行膜袋混凝土护坡施工,膜袋混凝土厚度50 cm。

通过以上的措施及时的抢救了危险至极的钢板桩围堰,也为以后在围堰内的施工确保了安全措施。在以后的施工过程中,依旧对拉森钢板桩进行了不间断的观测,测量的结果表明围堰已经趋于稳定状态。虽然钢板桩比原计划多添加了一道,付出了一定的经济代价,但对于整体的围堰抢救工作起到了至关重要的作用,挽救了整体围堰的安全性。由于本围堰是三面围堰并不是四面封闭状态,对以后这方面围堰施工提供了一些宝贵经验,尤其是应急措施和稳定性方面有着一定的参考价值。

参考文献

[1]张峰,蒲黔辉,肖家安.双臂钢围堰施工桥梁基础在不同条件下若干问题的处理办法[D].成都:西南交通大学,2007:89-91.

[2]黄剑飞,杜守继,吴康保.双壁组合型钢围堰结构在桥梁深水基础施工中的应用[D].上海:上海交通大学,2009.