钻孔咬合桩施工监理

钻孔咬合桩施工监理6.1咬合桩概述钻孔咬合桩是采用套管钻机钻孔，桩与桩之间相互咬合排列的一种基坑围护结构。它既可全部采用钢筋混凝土桩，也可采用素混凝土桩与钢筋混凝土桩相隔布置。本工程采用第二种桩型，其中A桩配圆形钢筋笼，B桩为素混凝土桩。本工艺作为围护结构可在粘性土、粉土、淤泥、流砂、地下水富集等不良条件地层中应用，尤其适用于工期紧、造价低、防水要求高、围护强度要求大、施工场地小、地处市区生活区的围护工程。1999年深圳地铁一期工程基坑支护设计首次采用钻孔咬合桩，取得了成功，随后该工法在南京、上海、天津、杭州、香港等城市地铁建设中得到了成功应用。钻孔咬合桩具有如下特点：1）成孔精度可以得到有效控制，由于套管压入地层是靠主机液压油缸行程进行完成的，可以边压入边纠偏，进行全过程的垂直精度控制；2）成孔精度检测在管内进行变得更为方便、易控制且有直观感；3）冲抓斗在管内取土，无须排放泥浆，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；4）沉降及变形容易控制，能紧邻相近的建筑物和地下管线施工；5）能有效地防止孔内流砂，涌泥，成桩质量高；6）全套管的护孔方式使第二序次施工的桩在已有的第一序次的两桩间实施切割咬合，能保证桩间紧密咬合，形成良好地整体连续结构。6.2施工工艺及操作要点施工时先间隔施工B桩（超缓凝素砼），在B桩混凝土初凝前，用液压套管钻机切割B桩与A桩相交部分桩体，后施工A桩（有筋）。要求必须在B桩砼初凝之前完成A桩的施工。详见图6.1、6.2。图1钻孔咬合桩示意图1、施工工艺1）导墙的施工为了提高钻孔咬合桩孔口的定位精度并提高就位效率，需要在桩顶上部施作混凝土或钢筋混凝土导墙，具体步骤：1平整场地：清除地表杂物，填平碾压地面管线迁移的沟槽。2测放桩位为抵消咬合桩在基坑开挖时在外侧土压力作用下向内位移和变形而造成的基坑结构净空减小变化，需要根据设计图纸提供的坐标按外放H/50，采用全站仪根据地面导线控制点进行实地放样，并做好护桩，作为导墙施工的控制中线。3开挖导墙沟槽在桩位放样线符合要求后即可进行沟槽的开挖，采用人工开挖施工。开挖结束后，立即将中心线引入沟槽下，以控制底模及模板施工，确保导墙中心线的正确无误。4钢筋绑扎：沟槽开挖结束后绑扎导墙钢筋，经验收合格后方可进行下道工序施工。5模板施工：导墙预留定位孔模板直径为套管直径扩大2cm。模板加固采用钢管支撑，支撑间距不大于lm，确保加固牢固，严防跑模，并保证轴线和净空的准确。混凝土浇注前先检查模板的垂直度、中线以及净距是否符合要求，经“三检”合格后报甲方、监理通过方可进行混凝土浇注。6混凝土浇注：浇注时两边对称交替进行，严防走模。振捣采用插入式振捣器，振捣间距为600mm左右，防止振捣不均。2）单桩施工1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。2取土成孔在桩机就位后，吊装第一节管在桩机钳口中，找正桩管垂直度后，磨桩下压桩管，压入深度约为2.5~1.5m，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≦2.5m。第一节套管全部压入土中后（地面以上要留1.2~1.5m，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。3）吊放钢筋笼：成孔检测合格后进行安放钢筋笼工作，安装钢筋笼时应采取有效措施保证钢筋笼标高。4）灌注混凝土：需采用水下混凝土灌注法施工5）拔管成桩：一边浇注混凝土一边拔管，应注意始终保持套管底低于混凝土面≦2.5m。图2单桩施工工艺流程图2、操作要点1）超缓凝混凝土配制超缓凝混凝土是钻孔咬合桩施工工艺所需的特殊材料，这种混凝土主要用于B桩，其作用是延长B桩混凝土的初凝时间，以达到其相邻A桩的成孔能够在B桩混凝土初凝之前完成，这样便给套管钻机切割B桩混凝土创造了条件。超缓凝混凝土配制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，超缓凝混凝土必须明确以下技术参数：1B桩混凝土缓凝时间可根据下式计算A桩混凝土的缓凝时间：校对垂直度测量垂直度平整场地测放桩位施工咬合桩顶端混凝土导墙套管桩机就位吊放套管压入套管抓土、钻进检查孔底测量孔深B桩吊放钢筋笼放入导管灌注混凝土逐次拔套管测量孔深测定混凝土高程桩机移位截桩头单桩完整性、强度检结束T=3t十K式中：T——B桩混凝土的缓凝时间（初凝时间）；K——储备时间，一般取1.0t；t——单桩成桩所需时间，应根据工程具体情况和所选钻机的类型在现场作成桩试验来测定，试验结果t取上限值。也可按表6-1取值，本工程B桩长25.7m，可取60h。2混凝土坍落度确定原则：a.水下混凝土灌注的需要；b.满足防止“管涌”措施的需要；c.为防止“管涌”，混凝土坍落度随时间t的损失曲线应尽量陡一些，即d损失的快一些。3混凝土的3d强度值需要使混凝土的三天强度值小于一定数值，这样在施工过程中若遇到意外情况（如设备故障等）拖延了时间，以致于在B桩混凝土终凝后才施工A桩，这时由于混凝土早期强度不高，使B桩咬合部分混凝土方便处理。4最终强度要满足设计要求。表1B桩混凝土缓凝时间取值桩长（m）≤1010~2020~3535~50缓凝时间（h）304560722）混凝土灌注1在钢筋笼吊装合格后，安装导管。导管应采用直径不小于250mm的管节组成，接头应具备装卸方便，连接牢固，并带有密封圈，保证不漏水不透水。导管的支承应保证在需要减慢或停止混凝土流动时使导管能迅速升降。2安放混凝土漏斗与隔水橡皮球胆，并将导管提离孔底0.5m。混凝土初灌量必须保证能埋住导管08~1.3m。3灌注过程中，导管埋入深度宜保持在3~9m之间，最小埋入深度不得小于2m。浇灌混凝土时随浇随提，严禁将导管提出混凝土面或埋入过深，一次提拔不得超过6m。4混凝土浇灌中应防止钢筋笼上浮，在混凝土面接近钢筋笼底端时灌注速度应适当放慢，当混凝土进人钢筋笼底端1~2m后，可适当提升导管，导管提升要平稳，避免出料冲击过大或钩带钢筋笼。5每车混凝土在使用前由试验室检测其坍落度及观感质量是否符合要求，坍落度超标或观感质量太差的禁止使用。6每车混凝土均取一组试件，监测其缓凝时间及坍落度损失情况，直至该桩两侧的A桩全部完成为止。如发现问题及时反馈信息，以便采取应急措施。3）排桩施工原则是先施工B桩，后施工A桩，其施工艺流程是：Bl一B2—A1一B3—A2—B4—A3，如图6.3所示。图3施工顺序图4）管涌控制在切割两侧B桩成孔过程中，由于B桩混凝土尚未凝固，还处于流塑状态，因此B桩混凝土可能从A、B桩相交处涌入A桩孔内，这种现象称为“混凝土管涌”。可以采取了以下措施防止“混凝土管涌”的发生：1控制B桩混凝土的坍落度，以降低混凝土的流动性；2加大A桩套管下沉深度，A桩套管埋深应始终超前开挖面2.5m以上，终挖时A桩套管至少超过孔深1.5m以上；3采取压水措施，即向A桩套管内注入一定量的水，使其保持一定的反压力来平衡B桩混凝土的压力；4A桩成孔过程中应注意观察相邻两侧B桩混凝土顶面，如发现B桩混凝土下陷应立即停止桩的开挖，并一边将A桩套管尽量下压，一边向A桩内填土或注水，直到完全制止住“管涌”。图4A桩管涌示意图5）咬合桩桩位控制孔口定位偏差控制一般是利用定位导墙精确安放第一节套管来控制孔口成孔精度，导墙上定位孔的直径一般比桩径大20mm~40mm。桩机就位后，将第一节套管插入定位孔并检查调整，孔口定位误差控制在±10mm。为保证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，孔过程中需要对套管的顺直度和桩的垂直度进行监测和检查，套管顺直度偏差一般控制在0.1%~0.2%，桩的垂直度标准为3‰，如发现垂直度偏差过大，必须及时进行纠偏，纠偏的常用方法有以下3种：1利用钻机油缸进行纠偏，如果偏差不大、套管人土不深（5m以下），可直接利用钻机的两个升油缸和两个推拉油缸调节套管的垂直度，即可达纠偏的目的；2B桩纠偏：如果B桩在入土5m以下发生大偏移，可先利用钻机油缸直接纠偏，如达不到要求，可回套管内填砂或粘土，一边填土一边拔起套管，直至将套管提升到上一次检查合格的地方，然后调直套管，检查其垂直度合格后再重新下压；3A桩的纠偏：A桩的纠偏方法与B桩基本相同，其不同之处是不能向套管内填土而应填人与A桩相同的混凝土，否则有可能在桩间留下土夹层，从而影响成桩质量。6）分段施工节点连接控制节点连接一般采用砂桩过渡的方法，即在先施工桩的端头设置一个砂桩（成孔后用砂灌满，见图6.5，即在相邻的B桩预留出咬合口，待后施工段到此节点时在砂桩桩位重新成孔，挖出砂并灌上混凝土即可。图5分段施工接头预设砂桩示意图7）振动防液化措施软土地区粉砂地层受振动后极易液化，在咬合桩施工过程中由于冲抓下落的振动，容易引起套管周围的地层液化，若套管分节间的密封不好，套管周围砂土将涌入管内，进而形成漏斗，造成地表沉陷。其处理措施有：①在套管间加设密封圈，并定期检查连接螺栓性能，确保套管分节间的密封效果；②严格控制冲抓自由下落的高度在15m以内。8）咬合桩的变形监测本基坑施工中监测应包括围护结构水平位移、支撑轴力、地表和周围建筑物沉降等内容，其中最具有直接检验效果的是围护结构的侧向位移，应设置足够的监测点。6.3单桩质量检测1）桩身完整性检测桩身完整性的检测方法主要有：钻孔取芯法、埋管式声波透射法和高低应变动力检测法，由于钻孔咬合桩的特性使得其单桩的桩身完整性检测方法只能选择钻孔取芯法。根据《建筑基桩检测技术规范》规定，钻孔取芯法的抽检数量不应少于总桩数的20%，且不得少于10根。本工程有918根咬合桩，所以至少应检测184根。钻孔取芯1钻孔设备：咬合桩的钻孔取芯检测可以采用金刚石钻头钻进的液压钻机；2桩头处理：为准确确定桩的中心点，桩头需裸露，同时需把桩头的浮浆凿除；3钻孔施做：本工程钻孔咬合桩的直径为1000mm，一根桩只需取1孔，取孔部位在距桩心10~15cm的位置，与导管中心位置稍微错开，因为导管附近的混凝土质量相对较差不具代表性，同时也与第二个孔的位置错开。钻芯采用清水钻进，钻头压力根据混凝土芯样的强度与胶结好坏而定，一般情况初压力为0.2MPa,正常压力为1MPa，每回次进尺宜控制在1.5m以内；4芯样试件截取：根据《建筑基桩检测技术规范》的要求，桩长在10~30m时，每孔截取3组芯样，上部芯样位置距桩顶涉及标高不宜大于1倍桩径或1m，下部芯样位置距桩底不宜大于1倍桩径或1m，中间芯样宜等间距截取。为防止桩底涌水，一般钻孔至桩底20~30cm处。钻孔取芯完成后，应采用0.5~1.0MPa压力，从钻芯孔孔底往上用水泥浆回灌封闭；5芯样试件试压：芯样试件经加工和尺寸测量后，选择无蜂窝麻面、无裂缝、无空洞等较大缺陷的芯样进行抗压强度试验。2）桩身完整性判定钻芯法检测对桩身完整性的判定是针对现场混凝土芯样质量，即现场芯样特征描述。根据芯样特征判定桩身完整性分为四类：Ⅰ类指桩身完整的桩；Ⅱ类指存在不影响桩身结构承载力正常发挥的轻微缺陷的桩；Ⅲ类指存在影响桩身结构承载力正常发挥的明显缺陷的桩；Ⅳ类指存在严重影响桩身结构承载力正常发挥的严重缺陷的桩。具体判定标准见表1所示。当出现下列情况之一时，应判定该受检桩不满足设计要求：桩身完整性类别为Ⅳ类的桩；受检桩混凝土芯样抗压强度代表值小于混凝土设计强度等级的桩；桩长、桩底沉渣厚度不满足设计或规范要求的桩。表6-2缺陷桩的判定标准类别特征Ⅰ混凝土芯样连续、完整、表面光滑，胶结好，骨料分布基本均匀，呈长柱桩，断口吻合，芯样侧面仅见少量气孔。Ⅱ混凝土芯样连续、完整，胶结较好，骨料分布均匀，呈柱桩，断口基本吻合，芯样侧面局部见蜂窝麻面、沟槽。Ⅲ大部分混凝土芯样胶结较好，无松散、夹泥或分层现象，但有下列情况之一：芯样局部破碎且碎裂长度不大于10cm；骨料分布不均匀；芯样多呈短柱状或块状；芯样侧面蜂窝麻面、沟槽连续。Ⅳ钻进很困难；芯样任一段松散