全套管全回转钻孔咬合灌注桩施工技术应用研究--中国期刊网

字体：大中小

首页> 原创作品> 正文

全套管全回转钻孔咬合灌注桩施工技术应用研究

发表时间：2021/4/26 来源：《基层建设》2020年第33期作者：刘长林

[导读] 摘要：因地层地质水文适应性需要，同时也受周边环境影响，全套管全回转钻孔咬合灌注桩施工工法出现并不断发展，该工法是利用一种可以驱动套管做360°回转的全套管施工设备钻进成桩，主要针对地铁站基坑、工作井、地下建筑结构等围护结构施工需要，具有一定施工优势。

        中铁电气化局集团有限公司北京市 100036
        摘要：因地层地质水文适应性需要，同时也受周边环境影响，全套管全回转钻孔咬合灌注桩施工工法出现并不断发展，该工法是利用一种可以驱动套管做360°回转的全套管施工设备钻进成桩，主要针对地铁站基坑、工作井、地下建筑结构等围护结构施工需要，具有一定施工优势。
        关键词：富水砂卵石地层；咬合桩；工效；优化
        引言
        全套管全回转钻孔咬合灌注桩施工技术为一项比较成熟的围护结构施工方法，特别适用于淤泥、流砂、地下水富集等不良条件地层。在部分具有岩石地层基坑支护工程中，因基坑周边环境复杂，安全、环保及文明要求高，普通的钻（冲）孔灌注桩和地连墙很难满足实际要求，咬合桩施工方法技术优势亦十分突出。

        钻孔咬合桩施工工艺流程
        1工程概况
        LZ4、LY4盾构工作井设置在盾构区间线路上，为盾构机刀盘刀具检修更换、盾尾刷更换而设置。围护桩采用钻孔咬合桩1200mm@800mm，采用素混凝土桩与钢筋混凝土桩间隔布置（一荤一素），基坑开挖尺寸长9.0m×宽4.8m，明挖法施工。
        本工程地下水水位较高，根据地勘报告，拟建场地自上而下地层主要为人工堆积层、新近沉积层、第四纪沉积层及古近纪沉积岩层。第四纪沉积层：卵石③层、卵石④层、卵石⑤层；古近纪沉积岩层：黏土岩⑦层、强风化砾岩⑦1层、强风化砂岩⑦2层。
        2施工原理与特点
        （1）施工原理
        本工法是利用全回转钻机在工作时产生下压力和扭矩，扭矩驱动钢套管转动，利用套管底部的高强刀头对土体进行切割，并利用全回转钻机下压功能将钢套管下压，同时利用抓斗将套管内渣土掏出，成孔混凝土灌注过程中利用全回转钻机将钢套管拔除的一种施工工法。
        （2）工法特点
        1）噪音和振动小，可以直观的判别地层及岩石特性；
        2）不使用泥浆，作业面干净，可避免泥浆进入混凝土中的可能性，成桩质量高；
        3）成孔垂直度便于掌握，垂直度可以精确到1/500；
        4）不易产生塌孔，成孔质量高，安全性能高；
        5）成孔直径标准，充盈系数小，与其它成孔方法相比，可节约大量混凝土；
        6）清孔彻底，速度快，孔底钻渣可清至30mm左右。
        3施工工艺
        3.1施工工艺流程
        3.2成孔施工工艺

        咬合桩施工顺序

        咬合桩施工示意图
        （1）先施工两侧A型素桩，再施工中间B型荤桩，依次循环施工。
        （2）钻机就位后，保证套管与桩中心偏差小于2cm，将第一节套管起吊至桩位，并开始运转全套管全回转钻机实现套管下放工序。第一节套管下放时，从 X 及 Y 两个轴线方向，利用测锤配合全站仪检测套管垂直度，若出现轻微偏斜，可通过调整全套管全回转钻机支腿油缸来确保套管垂直。
        （3）当偏斜现象过于严重时，将套管起拔至上步套管垂直处，进行桩孔回填后重新下放，第一节套管下放到底后，压入深度约2.5～3.5m，然后用抓斗从套管内取土，边取土边下压套管，始终保持套管底口超前开挖面2.5m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，直至达到设计孔底标高。
        （4）钻进过程中随时清理孔口积土，对每个孔做好地层分层和地下水情况记录，并与设计核对；当孔深度达到设计要求后，采用测绳检测孔深、及时清孔并检查沉碴厚度，至符合要求，及时向监理工程师报检。

        全回转钻机工作                               钢套管
        3.3孔口定位及成孔垂直度控制技术措施
        3.3.1测量、监测控制
        采用全站仪测放出咬合桩四角桩位中心及桩位轴线。钻孔咬合桩定位中心线纵、横向偏差不应超过20mm，且不得侵入基坑侧；根据地质情况直接定点或打入木桩定点，并以“十字交叉法”引到四周作好护桩点；垂直度偏差不应大于0.5％，需对每根桩的垂直度进行监测；测量工作面标高，确定打桩深度。

        咬合桩定位示意图
        3.3.2导墙基准控制
        导墙厚度一般为20~30cm，导墙上定位孔的直径宜比桩径大30~ 50mm，导墙平面水平、竖向垂直，钻机就位后，将第一节套管插入定位孔并检查调整，使套管周围与定位孔之间的空隙保持均匀。
        3.3.3成孔过程控制
        （1）套管压入地层是靠主机液压油缸行程完成的，每次压入深度约700mm，套管标准节长度6m，可以边压入边纠偏，进行全过程的垂直度控制。
        （2）成孔垂直度检测可在套管内进行，使检测工作变得更为方便、更易控制且有直观感。
        3.4钢筋笼制安、混凝土灌注及拔管
        3.4.1钢筋笼制作及吊装安装
        为便于盾构机切削进出工作井，洞门范围采用玻璃纤维筋，因吊装工艺，钢筋笼分节制作。
        普通钢筋及玻璃纤维筋材质符合国家现行标准和行业标准的规定，并应有各项性能的证明书或检验报告。主筋采用Ⅱ级滚轧直螺纹钢筋接头，符合《钢筋机械连接通用技术规程》（JGJ107-2010）要求；普通钢筋与玻璃纤维筋搭接采用钢制U型卡固定。钢筋笼采用80T履带吊分节吊装、孔口连接。
        3.4.2混凝土灌注及拔管
        （1）由于本工程地下水水位较高，桩身混凝土均采用水下混凝土灌注法施工，钻孔咬合桩：A型桩采用水下C25缓凝混凝土（缓凝时间为50小时），B型桩采用水下C25钢筋混凝土。
        （2）混凝土浇筑采用泵车泵送，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。随混凝土面上升，采用回转钻机及履带吊机拔高套管和导管，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，导管拆除后立即冲洗干净。
        3.5施工质量验收
        咬合桩施工完成后及时验收，验收项目及要求如下：
        表1 咬合桩允许偏差和检验方法

        3.6成桩检测
        桩体强度达到设计强度后，开挖至桩顶高程，凿除桩头多余部分，采用低应变动测法检测桩身完整性，检测数量符合设计及规范要求。
        4钻孔咬合桩工法工效分析
        通过本工程LZ4、LY4盾构工作井钻孔咬合桩成功实施，凸显了咬合桩在此类地层技术优势。总结以下几点，供后续类似工程参考。
        （1）全套管咬合桩施工工艺，在周边建构筑物等环境复杂条件下，有利于环境保护和水土保持，能满足地铁保护区范围内的施工要求。
        （2）对富水地层，相对于排桩，咬合桩止水效果好。
        （3）与地下连续墙施工相比，咬合桩施工速度快，环境文明施工易控制。
        （4）相对于排桩，不需要再施工止水桩；相对于地下连续墙，其配筋率低，降低了施工成本。
        5施工技术优化
        当地层富水、孔内积水影响抓斗取土或为提高施工进度，可选择由旋挖钻机代替履带吊抓斗钻进取土，旋挖钻机按规程要求钻挖取土，回转钻机下压套管钻进进尺，两个工序循环进行。孔内水及时抽排，或用旋挖钻机专用钻头取水；克服地层高富水影响，同时提高施工进度，提高工效。
        6结束语
        LZ4、LY4盾构工作井A、B桩共80根，已按期完工，桩位垂直、均匀咬合、无渗漏水，克服了地层高富水、砂卵石地质水文影响。通过咬合桩近几年的发展应用，为富水地层深基坑围护结构工法选择提供了技术指导。
        参考文献：
        [1]《地下铁道工程施工质量验收标准》GBT 50299-2018；
        [2]《建筑地基工程施工质量验收标准》GB 50202-2018。