硬法咬合桩

上海人民路隧道浦东风道风塔基坑围护工程硬法钻孔咬合桩施工方案比选目录工程概况施工设想施工方案比选硬法咬合桩施工工艺一、工程概况人民路隧道浦东风道风塔位于浦东风井西南侧，紧邻临时站房，北侧与西侧临近黄浦江防汛墙和原3#轮渡站，东侧紧贴滨江大道上街沿，距离财富金融广场围护约3米；风塔部分围护距离西侧防汛墙约为2.40m，施工操作面相当狭小。风道风塔成不规则形状，平面面积约430m2。根据设计图纸，风道风塔整体采用钢筋混凝土结构，风道400mm厚内衬墙，风塔900mm厚内衬墙，风塔高出地面约25m。基坑开挖深度14.35m，地下二层。设4道支撑，第一道为钢筋混凝土支撑、第二、三、四道为Φ609钢管支撑。风道围护为600mm厚地下连续墙，风塔围护为Φ1200mm钻孔咬合桩，咬合250mm，桩长27m。咬合桩区域基坑南侧靠防汛墙一侧及两侧的土体加固拟采用双液压密注浆，注浆深度为27m。转角及接缝处采用Φ700高压旋喷桩止水加固。600mm厚地墙Φ1200咬合桩双液注浆风井风道风塔高压旋喷桩工程地质及水文地质特征1、地层特性表层号土层名称层底标高(m)提示层厚(m)土层描述①1人工填土4.50~-0.505.0陆域均有分布，上部以杂填土为主，含碎石、砖块、煤渣等；下部常以素填土为主，含小石子、腐植物根茎及贝壳碎屑等；少数孔底部为浜填土。②0江滩土（灰色砂质粉土-0.50~5.04.5陆域局部填土较厚或存在浜填土而缺失，江中缺失，可塑~软塑，尚均匀，含氧化铁锈斑及铁锰质结核，夹少量团状粉土，由上而下逐渐变软，偶呈粘土状，高~中压缩性。③灰色淤泥质粉质粘土-5.0~-6.601.1仅里程约K1+150～K1+850缺失，流塑，欠均匀，含云母、有机质及少量腐植物，见零星贝壳碎屑，夹薄层粉性土，高压缩性。④灰色淤泥质粘土-6.60~-13.006.4仅江中里程约K1+280～K1+520缺失，流塑，尚均匀，含云母和有机质及少量贝壳碎屑，夹少量薄层粉土，局部为淤泥质粉质粘土，高压缩性。⑤11灰色粘土-13.0~-21.07.0均有分布，软塑~流塑，尚均匀，含云母、有机质、姜结块及少量贝壳碎屑，夹薄层粉土，下部常转为粉质粘土，高～中压缩性⑥暗绿～草黄色粘土-21.0~-25.64.6在里程约K1+100以东有分布，可塑~硬塑，尚均匀，含氧化铁锈斑及铁锰质结核，夹少量点状粉土，局部为粉质粘土，下部常转为草黄色，中压缩性。⑦1青灰～草黄色砂质粉土-25.6~-33.47.8里程约K1+100以东有揭示，湿，中密～密实，尚均匀，含云母、少量氧化铁锈斑，夹少量粘土，局部为粘质粉土或粉细砂，顶部常呈青灰色，中压缩性。⑦2草黄～灰色粉细砂未穿未穿里程约K0+900以东有揭示，饱和，密实，尚均匀，含云母、石英及少量氧化铁锈斑，夹少量粘土，局部为粉土，底部常转为灰色，中偏低压缩性。14－14'比例尺：水平1:400垂直1:4006-2-10-18-26-34ffffff①1②0③④⑤1⑥⑦1⑦2BZ94.42BJ94.46BZ12b4.56BJ114.80BJ125.0340.00(-35.58)5.50(-1.08)9.40(-4.98)10.90(-6.48)18.40(-13.98)25.10(-20.68)29.50(-25.08)37.50(-33.08).1(7.0).2(8.0).3(32.0).4(40.0).5(43.0).6(45.0)78910111213141516171819202122232440.00(-35.54)4.70(-0.24)8.70(-4.24)10.20(-5.74)17.50(-13.04)24.80(-20.34)29.50(-25.04)37.80(-33.34)40.00(-35.44)5.20(-0.64)9.60(-5.04)11.20(-6.64)17.60(-13.04)25.60(-21.04)30.20(-25.64)38.00(-33.44).990(7.0).991(9.0).992(9.0).993(31.0).994(39.0).995(41.0).996(45.0)97197297397497597697797897998098198298398498598698798898940.00(-35.20)4.30(0.50)7.70(-2.90)10.20(-5.40)17.50(-12.70)24.80(-20.00)29.50(-24.70)38.00(-33.20)40.00(-34.97)4.50(0.53)6.90(-1.87)10.20(-5.17)17.00(-11.97)27.50(-22.47)29.60(-24.57)38.00(-32.97)工程地质剖面图人工填土江滩土（灰色砂质粉土）灰色淤泥质粉质粘土灰色淤泥质粘土2、水文地质特征拟建工程地下水为浅层潜水及深层承压水。浅层潜水埋深：0.80～1.95m（绝对标高为1.58～3.12m），平均埋深为1.57m（平均标高为2.09m）；深层承压水层：勘探期间测得⑦1层承压水水位埋深为8.30～9.90m（绝对标高为-4.74～-6.19m）。3、施工难点分析①、本工程基坑距离江边较近，咬合桩围护内边线临近黄浦江防汛墙约2.4m，根据补斟资料5米深度范围内存在较多的碎石砼块等杂物，且实际埋深及范围可能更广，地质条件较复杂；另外还存在电缆沟、人防、化粪池、木桩、钻孔灌注桩等大量地下障碍物，基坑围护施工难度极大。②、风塔基坑开挖深度为14.35m，因邻近黄浦江，基坑开挖及降水时极易受到黄浦江水位的影响；且风塔围护紧邻防汛墙，施工时极易引起防汛墙位移等破坏，且受场地限制无法设置临时防汛墙，给施工带来了很大的困难。③、施工场地狭小，工期紧张，且该区域不但风道风塔施工，还有轮渡站房施工也需要及时施工。二、施工设想考虑到黄浦江水位潮汐变化引起的土体水流会影响咬合桩混凝土初凝，并造成水泥流失，故拟对风塔区域内咬合桩范围处进行双液压密注浆施工。拟选用1台全液压凿岩钻机引孔、2台双液注浆机进行双液压密注浆施工。双液注浆拟先施工外排孔，咬合桩完成后再进行内排孔施工。三、施工方案比选1、钻孔咬合桩全套管钻孔咬合桩即贝诺特(Benoto)灌注桩工法。该法利用水平转动装置的转动，使钢套管与土层间的摩阻力大大减少，边转动边压入，通过套管切割土体及砼桩身，同时利用冲抓斗挖掘取土，直至套管到达设计深度为止。挖掘完毕后利用导管法灌注棍凝土成桩，套管随桩身混凝土灌注逐步拔出。钻孔咬合桩从工序上划分为A桩(分为素混凝土桩简称素桩及钢筋笼形状为矩形的混凝土桩)和B桩(钢筋笼形状为圆形的混凝土桩)，在某种意义上，它是钻孔灌注孔的一个演变。由于采用全套管专用钻机下沉切割成孔工艺，能有效地保证咬合，从而使桩成为排桩连续墙，止水效果较好。钻孔咬合桩有两种桩型，包括A桩和B桩，A桩与B桩相切咬合成排。自行式全回转钻机（CD机）2、钻孔咬合桩施工特点（1）全钢套筒切割旋进、配合冲抓斗可清除地下障碍物；（2）施工噪音小、振动轻、对地层及周边环境影响小；（3）钢套管护壁钻进，避免孔壁坍塌；（4）少泥浆作业，施工现场洁净；（5）防渗效果好且能紧贴结构施工；3、钻孔咬合桩相比较其他几种常用的围护型式的优势：（1）咬合桩采用的是全套管冲抓法，能够克服不良地质条件下钻孔灌注桩成桩困难的问题，不会塌孔，下挖过程中如遇到土体内有杂物影响时可以配合冲抓斗进行清除；（2）由于采用了钢套管，不像钻孔灌注桩用的是泥浆护壁，可以大大减小泥浆四溢对周围环境的影响，同时施工噪音小、振动轻、对地层及周边环境影响小；（3）钻孔咬合桩围护结构适用地层范围广，尤其在富水软地层中施工的排桩围护结构防渗效果好，无需另外增加辅助截水帷幕等防水措施，与其他达到相同工程要求的围护结构形式(如地下连续墙及泥浆护壁钻孔排桩等)相比造价低。4、硬法与软法钻孔咬合桩的比较项目硬法软法施工工艺国外成熟工艺1、采用普通商品混凝土，较宜控制成桩质量；2、采用大扭矩全回转钻机，保证B桩切割咬合达到要求；国内成功案例较少；1、混凝土的缓凝时间较难控制，影响成桩质量；另施作B桩时相邻A桩混凝土未初凝，可能会发生管涌。2、钻孔深度增加和套管内冲抓取土摇动，在饱和压力水作用下，可能发生管涌及浮笼。施工成本2300元/m3（不含主材）---5、施工机械的比较德国宝峨BC25c型旋挖钻机全回转CD机成孔垂直度控制较易控制(桅杆垂直度配备电脑控制)不易控制(无桅杆做导向)成桩速度快（钢护筒转速37转/min）慢（钢护筒转速2转/min）取土方法自取辅助履带吊冲抓斗取土切削力扭矩最大值245KN.m最大值1000KN.m以上起拔套管辅助起拔自拔起拔套管速度快（摇摆机或引拔机起拔）自拔较慢辅助设备少（可单机作业）多（需配备大型履带吊车取土）施工灵活度好（适应狭小场地）一般钻机成孔深度25m以内60m左右能耗柴油供能柴油或用电供能桩机就位快慢下套管速度快慢取土速度快慢噪音及振动取土时噪音及振动很小取土时噪音及振动较大德国宝峨BC25c型旋挖钻机适宜大直径流砂层、卵石层、碎石层、砂砾层、沙岩、页岩、硬质泥岩、风化岩石等恶劣地质条件的钻孔灌注桩及咬合桩施工德国宝峨旋挖钻机钻孔咬合桩四、硬法咬合桩施工工艺1、导墙施工由于咬合桩紧贴结构，为抵消基坑开挖时的外侧土压力作用下的向内位移而造成的结构净空减小及桩自身的垂直偏差，导墙放样时外放80mm，导墙单边宽度为2020mm，厚500mm。导墙采用C20混凝土浇筑，浇筑时两边对称交替进行，严防走模。混凝土导墙能保证咬合桩准确定位，确保钻机平稳，承受施工荷载。模板定位导墙浇筑钢套管为双壁式，每节钢套管（长2~6m）均采用螺栓接头连接而成。在钢套管底部安装刀头，刀头上的合金齿可用于穿越土层、混凝土以及其他障碍物。钢套管接头系统2、钻机成孔钻机就位对中，然后钢套管开始下压钻进、取土，一节套管完成后再接下一节。钢套管底始终保持在挖土面以下不少于1米，直至成孔深度达到设计要求（设计桩长27m）。在成孔过程中要保证套筒下压的垂直度，当垂直度超出标准和设计要求时，应该采取纠偏措施。成孔过程中,只有很少量的渗水进入钢套管内。取土时很小心的保持取土深度小于钢套管底部1~2m。停钻17小时后!3、钢筋笼制作安装钢筋笼加工成型后，用吊车吊入桩孔内就位。钢筋笼分为A（矩）型和B（圆）型两种，钢筋笼吊装时应防止扭转、弯曲，缓慢下放，避免碰撞钢套管壁。矩型钢筋笼（A桩）每隔3米左右，在两侧设置长约300mm的Φ200PVC管，确保钢筋笼定位及固定。4、混凝土浇筑混凝土采用C30水下商品混凝土，利用导管灌注，导管口距混凝土表面的高度保持在2m以内，施工中要连续灌注，中断时间不得超过45分钟。导管提升时不得碰撞钢筋笼，距套管口8m以内时每1m捣固一次。钢套管随混凝土灌注逐段上拔，起拔套管应摇动慢拔，保持套管顺直，严禁强拔。咬合桩混凝土浇灌步骤：一、混凝土浇灌从孔底算起10m~12m(导管应保持在钢套管内）；二、拔除第一节钢套管；三、浇注混凝土直至高出桩顶1m～2m；四、拆除导管及钢套管。预防“浮笼”措施由于套管内壁与钢筋笼外缘之间的间隙较小，灌注桩芯混凝土起拔套管的时候，钢筋笼有可能被套管带着一起上浮形成“浮笼”。应采取如下预防措施：(1)确保灌桩混凝土的和易性良好，其粗骨料粒径满足20mm的要求;(2)钢筋笼的加工尺寸应确保精确，在转运、吊装过程中采取可靠措施防止钢筋笼扭曲变形；(3)在钢筋笼底部加焊一块比钢筋笼略小50mm的薄钢板，增加其抗浮能力。项目序号检查项目允许偏差或允许值检查方法单位数值主控项目1桩位1～3根：D/6，且≤100基坑开挖前量导墙，开挖后量桩中心2孔深mm+300只深不浅，用重锤测，或测钻杆，套管长度，3桩体质量检验按基桩检测技术规范。如低应变测试、钻芯取样。按基桩检测技术规范4混凝土强度设计要求试件报告或钻芯取样送检一般项目1垂直度≤0．3%测钻杆或用超声波探测及井径仪2混凝土坍落度㎜160～220坍落度仪