深基坑圍護樁孔咬合施工工藝

用作深基坑圍護的鉆孔咬合樁施工技術(shù)研究

【摘要】上海市軌道交通6號線21B標段長清路站～上南路區(qū)間工程中,軟土地基上首次大面積采用鉆孔咬合樁作為深基坑圍護體系,針對鉆孔咬合樁施工中垂直度控制、B樁抗管涌、接頭處理以及超緩凝混凝土研制等多項關(guān)鍵技術(shù)進行了研究,并在施工過程中采取了相應的措施保證了鉆孔咬合樁的施工質(zhì)量,確保了整個基坑工程的安全施工,取得了較好的效果?！娟P(guān)鍵詞】基坑圍護鉆孔咬合樁管涌超緩凝混凝土

1工程概況

上海市軌道交通6號線工程北起高橋鎮(zhèn)港城路,南至世博園區(qū)主題公園,是市重大交通建設(shè)項目。在6號線21B標段長清路站～上南路區(qū)間段局部267延長米的基坑中,首次在上海軟土地基中大范圍采用了鉆孔咬合樁作為基坑圍護體系。該區(qū)域的鉆孔咬合樁圍護既是基坑開挖時的圍護擋土墻和止水帷幕,又緊貼區(qū)間結(jié)構(gòu)的外板墻并與結(jié)構(gòu)外墻共同受力。

本工程咬合樁樁長25m,樁中心間距800mm,咬合厚度為200mm,A樁與B樁咬合交錯布置,B樁內(nèi)配鋼筋籠采用水下C30混凝土,A樁為C30素混凝土(圖1)。2工程地質(zhì)及周邊環(huán)境

工程地質(zhì)屬上海市典型軟土地基,工程影響范圍內(nèi)從上至下主要包含素填土、粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)粘土、砂質(zhì)粉土、粉質(zhì)粘土等。

咬合樁施工范圍北側(cè)平行于基坑方向為已竣工使用的日月新苑小區(qū)6～7層住宅樓,條形基礎(chǔ),基礎(chǔ)底標高約3.7m,設(shè)抗沉降樁為250mm×250mm預制混凝土方樁,樁長18m。咬合樁圍護外邊線距離小區(qū)住宅樓為8.5～12m(圖2)。3工程特點與難點

(1)咬合樁垂直度控制難度較大。由于咬合樁在上海市軟土地基尚無相關(guān)規(guī)范規(guī)定,借鑒外地咬合樁控制要求,確定咬合樁垂直度控制為3/1000。一方面施工時垂直度控制難度大,另一方面當垂直度無法滿足時必須采取相應的措施進行糾偏。

(2)咬合樁超緩凝混凝土的配制。由于咬合樁施工成敗重中之重為A樁的超緩凝混凝土的配合比必須滿足其初凝時間不小于60h,因此必須通過多次的配合比試驗以滿足混凝土的初凝要求。

(3)咬合樁不同情況下的接頭處理難度大。工程采用多臺鉆孔咬合樁施工,需要針對不同的接頭形式采用針對性的接頭處理。

(4)周邊環(huán)境要求高。日月新苑小區(qū)距離基坑近,且基礎(chǔ)相對比較薄弱,而咬合樁在軟土地基上變形通常會較大,施工中必須采用相應措施減小基坑施工對周邊環(huán)境的影響。4咬合樁施工關(guān)鍵技術(shù)4.1單樁施工流程

場地平整→測量放樣→導墻施工→樁機就位→安放套管→壓入套管、控制垂直度→套管鉆進、抓斗取土→測量孔深→孔底檢查→吊放鋼筋籠→導管安裝、澆搗混凝土→逐次拔管、測量混凝土標高→樁機移位在咬合樁施工時對三個關(guān)鍵過程進行重點控制,其分別是導墻定位、套管垂直度控制、混凝土澆搗。4.2導墻定位

由于咬合樁緊貼結(jié)構(gòu),為抵消咬合樁在基坑開挖時的外側(cè)土壓力作用下的向內(nèi)位移而造成的基坑結(jié)構(gòu)凈空減小及自身的垂直度偏差,咬合樁導墻放樣時外放80mm,導墻單邊寬為1250mm,厚300mm。施工相鄰樁位時保證搭接長度為200mm(圖3)。

導墻模板采用自制整體木模,導墻預留定位孔模板直徑為套管直徑擴大3cm即為1030mm。模板采用鋼管支撐,支撐間距不大于1m,嚴防跑模?；炷翝沧⑶皩δ０宓拇怪倍群椭芯€以及凈距進行驗收。

導墻采用C20混凝土進行澆注,混凝土澆注時兩邊對稱交替進行,嚴防走模。如發(fā)生走模,應立即停止混凝土的澆注,重新加固模板,并糾到設(shè)計位置后,方可繼續(xù)進行澆注。振搗采用插入式振搗器,振搗間距為600mm左右,防止振搗不均,同時也要防止在一處過振而發(fā)生走?，F(xiàn)象。4.3套管垂直度控制

移動套管鉆機至正確位置,使套管鉆機抱管器中心對應定位在導墻孔位中心,采用經(jīng)緯儀及線錘對鉆管進行垂直度控制,垂直度控制在3‰以內(nèi)。找正樁管垂直度后,磨樁下壓樁管,壓入深度約為2.5～1.5m,下壓套管始終保持套管底口超前于開挖面的深度≮2.5m。第一節(jié)套管全部壓入土中(地面以上要留1.2～1.5m,以便于接管),第二節(jié)套管安裝后對其檢測垂直度,如不合格則進行糾偏調(diào)整。本工程取土方式采用抓斗取土,利用抓斗自重下落取土。在接近孔底時,取土采取輕放輕抓,以免擾動底部土層,終孔時外管超前0.5～1.5m。

成孔過程中要控制好樁的垂直度,必須對以下三個環(huán)節(jié)進行嚴格的控制:4.3.1套管的順直度檢查和校正

鉆孔咬合樁施工前應在平整地面上進行套管順直度的檢查和校正,首先檢查和校正單節(jié)套管的順直度,然后將按照樁長配置的套管全部連接起來進行整根套管(15～25m)的順直度檢查,偏差宜小于10mm。檢測方法:于地面上測放出兩條相互平行的直線,將套管置于兩條直線之間,然后用線錘和直尺進行檢測。4.3.2成孔過程中樁的垂直度監(jiān)測和檢查

地面監(jiān)測:在地面選擇兩個相互垂直的方向采用經(jīng)緯儀或線錘監(jiān)測地面以上部分的套管的垂直度,發(fā)現(xiàn)偏差隨時糾正。這項檢測在每根樁的成孔過程中應自始至終堅持,不能中斷。

孔內(nèi)檢查:每節(jié)套管壓完后安裝下一節(jié)套管之前,都要停下來對孔內(nèi)垂直度檢查,不合格時需進行糾偏,直至合格才能進行下一節(jié)套管施工。4.3.3糾偏

成孔過程中如發(fā)現(xiàn)垂直度偏差過大,必須及時進行糾偏調(diào)整。

(1)利用鉆機油缸進行糾偏:如果偏差不大或套管入土不深(小于5m),可直接利用鉆機的兩個頂升油缸和兩個推拉油缸調(diào)節(jié)套管的垂直度,即可達到糾偏的目的。

(2)A樁糾偏:如果A樁在入土5m以下發(fā)生較大偏移,可先利用鉆機油缸直接糾偏,如達不到要求,可向套管內(nèi)填砂或粘土,一邊填土一邊拔起套管,直至將套管提升到上一次檢查合格的地方,然后調(diào)直套管,檢查其垂直度合格后再重新下壓。

(3)B樁的糾偏:B樁的糾偏方法與A樁基本相同,其不同之處是不能向套管內(nèi)填土,而應填入與A樁相同的混凝土,否則有可能在樁間留下土夾層,從而影響排樁的防水效果。4.4B樁成孔“管涌”現(xiàn)象的控制

在B樁成孔過程中,由于A樁混凝土未凝固,還處于流動狀態(tài),A樁混凝土有可能從兩樁相交處涌入B樁孔內(nèi),稱之為“管涌”(圖4)?？朔肮苡俊庇幸韵聨讉€方法:

(1)套管底口應始終保持超前于開挖面一定距離,以便于造成一段“瓶頸”,阻止混凝土的流動,超挖距離不應小于2.5m。

(2)B樁成孔過程中應注意觀察相鄰兩側(cè)A樁混凝土頂面,如發(fā)現(xiàn)A樁混凝土下陷應立即停止B樁開挖,并一邊將套管盡量下壓,一邊向B樁內(nèi)填土或注水,直到完全制止住“管涌”為止。4.5分段施工接頭的處理方法

本工程一臺鉆機施工無法滿足工程進度,需要多臺鉆機分段施工,這就存在與先施工段的接頭問題。本工程中采用設(shè)置砂樁的辦法對該類接頭進行處理。在施工段與段的端頭設(shè)置一個砂樁(成孔后用砂灌滿),待后施工段到此接頭時挖出砂灌上混凝土即可(圖5)。

由于砂樁部位容易產(chǎn)生滲漏水現(xiàn)象,因此在砂樁外側(cè)采用旋噴樁防水。4.6混凝土澆搗

超緩凝混凝土是鉆孔咬合樁施工工藝所需的特殊材料(因為其緩凝時間特別長,所以稱為超緩凝混凝土),這種混凝土主要用于A樁,其作用是延長A樁混凝土的初凝時間,以達到其相鄰B樁的成孔能夠在A樁混凝土初凝之前完成,這樣便給套管鉆機切割A樁混凝土創(chuàng)造了條件。因此超緩凝混凝土是鉆孔咬合樁施工工藝成敗的關(guān)鍵。

為了滿足鉆孔咬合樁的施工工藝的需要,超緩凝混凝土必須達到以下技術(shù)參數(shù)的要求:

(1)混凝土緩凝時間≥60h;

(2)混凝土坍落度:180±20mm;

(3)混凝土的3d強度值不大于3MPa;

(4)最終強度滿足設(shè)計要求。

由于咬合樁施工成敗重中之重為A樁的超緩凝混凝土的配合比必須滿足其初凝時間≥60h的要求,因此通過多次實驗進行比較(表1),得出的最符合工程施工要求的配合比。

根據(jù)表1結(jié)果,本工程采用嘉新京陽P042.5水泥和RH25的緩凝劑,緩凝劑摻量為1.6%,實際滿足施工要求,未發(fā)現(xiàn)早凝現(xiàn)象。5實施效果

由于制定切實可行的方法,進行合理的施工安排,嚴格的施工控制,咬合樁施工質(zhì)量得到了控制,樁與樁之間無明顯漏水現(xiàn)象?；娱_挖過程中,圍護變形也在設(shè)計允許的范圍內(nèi),周邊環(huán)境無異常情況發(fā)生。

目前咬合樁用于基坑圍護體系中,施工時可采用自落式取土或鉆進取土的方式,其中前者適合在周邊環(huán)境比較好的情況下使用,通常在周邊環(huán)境要求較高時宜優(yōu)先采用鉆進取土的方式。

站臺施工工藝1.適用范圍適用于新建鐵路站臺工程施工。2.作業(yè)準備2.1技術(shù)準備2.1.1作業(yè)指導書編制后，應在開工前組織技術(shù)人員認真學習實施性施工組織設(shè)計，閱讀、審核施工圖紙，澄清有關(guān)技術(shù)問題，熟悉規(guī)范和設(shè)計標準。制定施工安全技術(shù)措施和應急預案，對施工人員進行技術(shù)交底，對參加施工人員進行上崗前技術(shù)培訓，考核合格后持證上崗。2.1.2必要時與鐵路局車站、橋工段、電務(wù)段、供電段、房屋修建中心等相關(guān)單位簽訂施工安全協(xié)議。2.2外業(yè)技術(shù)準備施工前應先對施工場地進行平整，準備好材料、勞力及機具，并檢查其性能達到要求。收集施工地點外部地理環(huán)境、施工作業(yè)層中所涉及的軸線、方向、標高、開挖范圍等各種外部技術(shù)數(shù)據(jù)，測量放線，做好開挖前準備。3．技術(shù)要求3.1施工前按設(shè)計提拱的配合比進行室內(nèi)試驗，確定施工配合比。3.2混凝土的拌和采用場地集中拌和，砼灌車運輸至現(xiàn)場。3.3依照設(shè)計圖紙和施工規(guī)范進行開挖前技術(shù)交底。3.4技術(shù)人員應現(xiàn)場值班。4．施工程序及工藝流程基底處理→墊層施工→站臺墻底板鋼筋綁扎→底板模板及砼澆筑→墻身及頂板鋼筋安裝→墻身、頂板模板→墻身頂板砼澆筑→拆除模板→站臺內(nèi)回填施工→砼面層澆筑施工。站臺施工工藝流程框圖測設(shè)平面位置、標高測設(shè)平面位置、標高基礎(chǔ)開挖處理墊層施工站臺墻底板鋼筋綁扎底板模板及砼澆筑墻身及頂板鋼筋安裝墻身、頂板模板墻身頂板砼澆筑拆除模板砼面層澆筑施工站臺內(nèi)回填施工5．施工要求5.1施工測量測量定位儀器為尼康MT532全站儀（角度誤差2秒，測距2mm）水準測量為DS2光學水準儀，豎向標高量測用鋼尺，測量報告得到批準后方可進入下步施工。5.2基底處理及墊層施工⑴基底開挖前，要探明基底范圍內(nèi)有無管線設(shè)備，必要時采取相應措施，確保工程的順利進行。⑵基底開挖后，進行基底雜物的清除及基底平整?；组_挖標高、坡度及尺寸要嚴格執(zhí)行技術(shù)交底，超挖部分回填必須夯實，達到設(shè)計承載要求后才能澆筑墊層基礎(chǔ)。5.3站臺墻施工鋼筋綁扎、模板安裝及混凝土澆筑底板和墻身分開先后兩次進行。每20m設(shè)置一道施工縫。5.3.⑴本工程所有鋼筋均根據(jù)設(shè)計提供的施工圖紙和《鐵路混凝土與砌體工程施工質(zhì)量驗收標準》的要求進行，進場鋼材必須有出廠合格證并做好現(xiàn)場狀態(tài)標識，試驗員及時做好復試工作，試驗合格后方準使用。同時鋼筋應架空分類存放，并做好鋼筋的維護工作，避免銹蝕或油污，確保鋼筋保持潔凈。⑵各位置鋼筋必須綁扎到位，鋼筋的數(shù)量、規(guī)格、接頭位置，搭接長度、間距應嚴格按施工圖施工綁扎，并且綁扎牢固無松動。⑶站臺墻底板、墻身與模板間均應設(shè)墊塊，按設(shè)計要求的保護層厚度提前制作混凝土墊塊，并按規(guī)定加扎絲，以便與主筋固定在一起，固定墊塊位置，同時墊塊應具有相應構(gòu)件的混凝土標號，加工尺寸應規(guī)整。⑷鋼筋定位：每次混凝土灌注前，鋼筋混凝土主體鋼筋應統(tǒng)一校正，發(fā)現(xiàn)鋼筋位移和變形后及時修復，保證鋼筋間距、位置、保護層始終符合設(shè)計要求。⑸質(zhì)量檢查工程師應對構(gòu)件的鋼筋規(guī)格數(shù)量及設(shè)計規(guī)范要求項目進行系統(tǒng)檢查,各項檢查全部合格后，報請監(jiān)理進行隱蔽檢查。⑹每次隱蔽前，有關(guān)責任人應提前填好隱蔽檢查證，待監(jiān)理隱蔽檢查合格后及時完成簽認手續(xù)，隱蔽檢查證填寫應規(guī)整、全面、表達清楚。⑺成品、半成品鋼筋應遠離污染源存放，如機油、隔離劑、泥土等，一旦污染應作好處理工作。⑻鋼筋的綁扎允許偏差值必須符合下表的要求，合格率應控制在90%以上。項目允許偏差值（mm）綁扎鋼筋網(wǎng)長、寬±10網(wǎng)眼尺寸±20綁扎鋼筋骨架長±10寬、高±5受力鋼筋間距±10排距±5保護層厚度基礎(chǔ)±10柱、梁±5板、墻、殼±3綁扎箍筋、橫向鋼筋間距±20鋼筋彎起點位置20預埋件中心線位置5水平高差+3，05.3⑴模板板面平整、具有足夠的強度、剛度、穩(wěn)定性，支撐牢固。橫豎縫排列有序，連接緊密，保證板縫不漏漿。⑵模板使用前，對變形、翹曲超出規(guī)范的應即刻退出現(xiàn)場，不予使用，模板拆除下來，應將砼殘渣、垃圾清理干凈，重新刷隔離劑。⑶模板安裝完成后，先由現(xiàn)場技術(shù)人員進行自檢。自檢完畢，由質(zhì)檢員負責進行模板的軸線、標高、垂直度、截面尺寸、支撐牢固度的復核，并作好書面記錄、簽證。⑷澆筑混凝土前，模板內(nèi)的積水和雜物應清理干凈。模板的接縫不大于2mm。⑸模板的實測允許偏差如下表所示，其合格率嚴格控制在90%以上。項目允許偏差值（mm）軸線位移5標高±5截面尺寸+4、-5垂直度6表面平整度55.3⑴混凝土使用商品混凝土。商品混凝土每車都要現(xiàn)場檢驗坍落度，以測試混凝土的和易性，符合設(shè)計要求方可澆筑。砂、石符合要求，每次澆筑前由混凝土商提供原材試驗資料，施工現(xiàn)場進行抽樣復檢。⑵混凝土灌注采用分層階梯推進，每層不大于0.5m,混凝土灌注連續(xù)進行。施工縫處應先鑿除縫面上的水泥砂漿薄膜和松動的石子，以壓力水沖洗干凈，充分濕潤，不存積水。當混凝土表面出現(xiàn)泌水現(xiàn)象時（約2－10h混凝土應每50－100m⑶混凝土振搗：①不得漏振，尤其對鋼筋密集，模板拐角等處特別注意。②振動棒在每點上的振搗時間以混凝土不沉落、不出氣泡，表面泛漿為度，一般為20－30s，最短不得少于10s,也不宜過振，以防混凝土產(chǎn)生離析。③振動棒插入深度應進入下一層混凝土內(nèi)5－10cm④振動棒移動距離不應大于0.6m,⑤振動棒慢慢上拔，不能突然拔出。⑷混凝土的養(yǎng)護：①可用草袋、棉補等覆蓋于混凝土外露面上，注意不使混凝土面受到污染和損傷。②養(yǎng)護時間為14天。⑸拆模：①拆模宜待混凝土強度達到2.5Mpa以上時方可拆除。②拆模時應自上往下逐層拆除，其間不得損壞混凝土表面結(jié)構(gòu)。③拆下的模板嚴禁拋擲，且應分類堆放、修整、涂油。5.4站臺內(nèi)回填5.4在站臺墻施工完畢后，對站臺內(nèi)進行回填?；靥钍紫炔捎脽o雜質(zhì)普通土分層回填，采用機械壓實處理，對靠近臺墻邊不宜采用機械碾壓的部分，用平板電夯機夯實。分層厚度為20cm，壓實系數(shù)＞0.95。每層填土完成后，由質(zhì)檢員、試驗員陪同監(jiān)理進行壓實度試驗檢測，滿足要求后，方進行下層填土施工。填土頂部高程由技術(shù)人員現(xiàn)場測量控制。5.4素土回填完成后，由質(zhì)檢工程師報監(jiān)理檢查合格后，上鋪摻10%石灰處理的素土，碾壓密實,壓實系數(shù)＞0.95。經(jīng)試驗檢測合格后,鋪25mm厚粗砂一層。報監(jiān)理現(xiàn)場檢查合格后，方可進行混凝土面層的澆筑。5.5混凝土面層澆筑站內(nèi)內(nèi)回填完成后，經(jīng)復測標高無誤后，澆筑混凝土層,并設(shè)沉降縫。6.勞動組織6.1勞動組織模式：采用架子隊組織模式。6.2施工人員應結(jié)合工前確定的施工方案、機械、人員組合、工期要求進行合理配置。每作業(yè)面主要勞動力配置表序號崗位名稱人數(shù)（人）備注1技術(shù)、測量、試驗、質(zhì)檢5-82工班長3-43安全員1-24鋼筋工205木工106混凝土工127普工208挖掘機、壓路機、裝載機司機3各1人9自卸車司機510電工27.材料要求原材料必須符合設(shè)計及相應規(guī)范規(guī)定要求，經(jīng)檢測合格后方可投入使用。8.設(shè)備機具配置每作業(yè)面主要機具設(shè)備配置表序號機械名稱型號數(shù)量(臺)1挖掘機12壓路機Zl5013裝載機14自卸汽車5T55切斷機QJ40-116彎曲機WJ-4017鋼筋調(diào)直機GT4-1418閃光對焊機100KVA單380V19振動捧ZX50610電焊機BX3-300-2411蛙式打夯機49.質(zhì)量控制及檢驗9.1質(zhì)量控制9.1.1嚴格遵守公司的質(zhì)量方針和目標，建立質(zhì)量控制保證體系。運用全面質(zhì)量管理的方法，重點做好施工工序控制，工程質(zhì)量評審，物資材料管理等工作。9.1.2建立各級質(zhì)量責任制。各級質(zhì)量控制人員嚴肅使用質(zhì)量否決權(quán)，做到堅持沒有質(zhì)量計劃和組織設(shè)計不安排施工；堅持沒有校驗達標工程不報竣和交付使用。9.1.3優(yōu)化施工方案，積極采用先進的施工工藝，科學地按施工進度計劃合理調(diào)配勞動力。對每道工序都要建立嚴格的質(zhì)量檢驗系統(tǒng)，遵守監(jiān)督上道工序，保證本道工序，服務(wù)下道工序的要求，實行樣板引路，以樣板間，樣板段或樣板工序指導施工。9.2過程控制9.2.1技術(shù)復核、隱蔽工程驗收⑴技術(shù)復核是確保各道工序是否按設(shè)計圖紙和施工及驗收規(guī)范施工關(guān)鍵。⑵凡分項工程的施工結(jié)果被后道施工所覆蓋，均應進行隱蔽工程驗收，隱蔽驗收的結(jié)果必須填寫《隱蔽工程驗收記錄》作為檔案資料保存。9.2.2⑴施工組織設(shè)計編制完畢并送審確認后，由項目經(jīng)理牽頭，項目工程師組織全體人員認真學習施工方案，并進行技術(shù)、質(zhì)量、安全書面交底，列出監(jiān)控部位及監(jiān)控要點。⑵本著誰負責施工誰負責質(zhì)量、安全工作的原則，各分管工種負責人在安排施工任務(wù)時，必須對施工班組進行