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内容纲要:大连地铁2号线海之韵站围护结构咬合桩已全部施工完成,因其施工环境的特别性及地质条
件的复杂性,和在实质施工中遇到的各样难题,还是有很多技术值得总结。本文就填海区全套管咬合桩
施工进行技术总结,望这些施工技术总结能赐予后近似工程供应借鉴.
要点词:填海区、全套管咬合桩施工、技术总结
1。前言
随着我国城市地下空间的不断开发,地铁等地下工程获取迅猛的发展,基坑向深、大方向发展趋势
已成必然。咬合桩作为新式的围护结构形式,因其自己施工优点,在国内深圳、上海和北京地区已被广
泛应用.
大连地铁2号线海之韵站位于大连市东港填海区,东端距离海岸线210m,车站结构位于近海回填层
中,且回填层最厚达25m,成桩需穿越的地层依次为回填碎石层、淤泥、淤泥质粉质粘土、粉砂、粉
质粘土、,采用全套管咬合桩的突出优点为:
(1)顺利的穿越饱和含水回填碎石层、欠固结的淤泥及粉砂层,且施工安全、快捷。
(2)二序桩对一序桩的切割咬合,形成了很好的整体连续桩墙结构,止水收效优异。
3)咬合桩的布桩灵便,在本工程1#风亭不规格结构边线施工中充分表现了其优越性。
设计大要
海之韵车站施工线路总长207。4m,其起止里程为DK0+148。4~DK0+355。。7m,。围护桩采用Φ1200全套管咬合桩,兼做止水帷幕,标准段一序桩与
二序桩交叉部署,相互咬合,咬合厚度250mm,桩中心间距950mm,其中一序桩为素混凝土桩,二序
桩内配置圆形钢筋笼。围护桩桩长有35。8m、、30。。各桩型的长度应依照实质
地质情况进行调整,需满足进入粉质粘土≥4m或全风化岩≥4m或强风化岩≥2m或中风化岩≥。
3。1施工机械
因海之韵站围护结构咬合桩直径Φ1200,桩径大,桩长30m以上,桩穿越地质复杂,对钻机的扭矩、
提升力和夹紧力要求高,所以本工程采用的是捷程MZ2、
机性能如表3—1所示:
表3—1:捷程MZ型系列全套管钻机性能指标表
性能指标
MZ-1
MZ—2
MZ—3
钻孔直径(m)
0。8~
~1。2
1。2~
钻孔深度(m)
35~45
35~45
35~45
压管行程(mm)
550
650
600
摇动推力(KN)
1060
1255
1648
摇动扭矩()
1255
1470
2650
提升力(KN)
1157
1353
1961
夹紧力(KN)
1765
1960
2255
定位力(KN)
294
353
490
摇动角度(0)
27
27
27
前后倾角(0)
8
8
8
钳口高度(mm)
450
550
550
功率(KW)
55
75
110
油缸工作压力(MPa)
35
35
35
长度
4700
5500
6000
外形尺寸(mm)
宽度
2200
2250
2800
高度
1500
1540
1600
主机
14000
18000
28000
质量(Kg)
液压站
2800
3200
3500
配合履带吊起重能力
(KN)
≥147
≥196
≥343
冲抓抓斗(KN)
20~25
25~35
35~50
十字冲锤(KN)
80
60~80
80~100
图3—1:捷程MZ全套管钻机工作原理图
全套管钻机由主机、锤式抓斗、液压动力系统、外套管组成。如图3-1所示:
(1)主机
主机主要有上层的抱管器(液压夹紧)
、基层的承压底架、左右两个提升液压缸(竖向
)、左右两
个摇动臂液压缸
(横向)、前后摇动液压缸
(在两个摇动臂中间
)、操作站。抱管器主要作用是抱死外套管
;
基层的承压底架既有往上拔外套管时承压作用和左右纠偏、下压时的配重作用,又能与履带吊相连抵消
掉左右撮管时产生的扭矩;左右两个提升液压缸(竖向)主要作用是上提外套管和纠偏;左右两个摇动
臂液压缸(横向)主要作用是撮动外套管,前后摇动液压缸(在两个摇动臂中间)作用是前后调垂直和前
后纠偏。
(2)外套管
外套管的标准长度为6m,本工程使用的外套管最长为9m,最短为3m,施工中依照桩进步行配管。外
套管上、下接头均采用精确加工过的雌雄接头,接头采用14个高强度螺栓可靠连接,第1节外套管下端
成楔形锯齿状,便于切割土体.
咬合桩为连续的桩墙结构,且桩与桩之间的咬合厚度为定值,动一根桩的地址就得动全部桩的地址,
所以在施工前必定将全部咬合桩地址吻合确定下来。因咬合桩施工存在垂直度偏差,为保证桩体不侵入
结构净空,本工程对设计咬合桩采用15cm外放措施。
,
段咬合桩导向槽使用定型钢模板施工,所以本工程咬合桩桩位调整依照下面原则:
1)先对标准段咬合桩进行桩位调整,直接外放15cm,咬合厚度不变.
2)对拐角处咬合桩进行桩位调整,调整本着满足桩不侵入结构和满足咬合厚度,实在不能够满足
要求可加设素混凝土桩,实行素桩与素桩相咬合.
图3—1:捷程MZ全套管钻机工作原理图
全套管钻机由主机、锤式抓斗、液压动力系统、外套管组成。如图3-1所示:
(1)主机
主机主要有上层的抱管器(液压夹紧)
、基层的承压底架、左右两个提升液压缸(竖向
)、左右两
个摇动臂液压缸
(横向)、前后摇动液压缸
(在两个摇动臂中间
)、操作站。抱管器主要作用是抱死外套管
;
基层的承压底架既有往上拔外套管时承压作用和左右纠偏、下压时的配重作用,又能与履带吊相连抵消
掉左右撮管时产生的扭矩;左右两个提升液压缸(竖向)主要作用是上提外套管和纠偏;左右两个摇动
臂液压缸(横向)主要作用是撮动外套管,前后摇动液压缸(在两个摇动臂中间)作用是前后调垂直和前
后纠偏。
(2)外套管
外套管的标准长度为6m,本工程使用的外套管最长为9m,最短为3m,施工中依照桩进步行配管。外
套管上、下接头均采用精确加工过的雌雄接头,接头采用14个高强度螺栓可靠连接,第1节外套管下端
成楔形锯齿状,便于切割土体.
咬合桩为连续的桩墙结构,且桩与桩之间的咬合厚度为定值,动一根桩的地址就得动全部桩的地址,
所以在施工前必定将全部咬合桩地址吻合确定下来。因咬合桩施工存在垂直度偏差,为保证桩体不侵入
结构净空,本工程对设计咬合桩采用15cm外放措施。
外放后因结构拐角处咬合桩咬合厚度不能够满足要求,须对全部咬合桩桩位进行调整,另一方面标准
段咬合桩导向槽使用定型钢模板施工,所以本工程咬合桩桩位调整依照下面原则:
1)先对标准段咬合桩进行桩位调整,直接外放15cm,咬合厚度不变.
2)对拐角处咬合桩进行桩位调整,调整本着满足桩不侵入结构和满足咬合厚度,实在不能够满足
要求可加设素混凝土桩,实行素桩与素桩相咬合.
坐标定位螺旋箍的中心即可。
(3)螺旋箍定位正确后,将其与定型钢模板和导向槽钢筋骨架焊接牢固,再沿螺旋箍一圈打入Ф12
圆钢,圆钢均匀部署间距10cm。圆钢打入地底不得少于10cm,上端与螺旋箍焊接牢固。
(4)在螺旋箍和打入的圆钢外面绑上收口网,收口网采用扎丝绑扎,要求绑扎平顺牢固.
“自制螺旋箍和收口网"作为非标准段导向槽内模的应用以以下图3-4所示:
图3—4:“自制螺旋箍和收口网”
3。4。1外套管内进水
本工程位于近海填海地区,回填碎石渣透水性强,外套管在下压取土过程中,套管内进入大量的海
水。大量海水进入外套管内存在以下施工问题:
(1)外套管内的水加大冲抓抓斗自由下落阻力,冲抓到达桩开挖面时,冲击力减小,抓土功能低。
(2)抓斗抓土提升过程中,水冲刷抓斗抓取的土,部分土掉落,取土功能低.
3)孔内积水多,成孔后清理效率低、清不干净,沉渣厚度不能够满足设计要求。本工程采用的措施是:
外套管上下接头处,接头内侧设置密封胶圈,再在管口缠施工宽胶带,宽胶带外涂抹施工黄油。
宽胶带起止水作用,黄油既起止水作用,又可起润滑作用。以以下图3-5所示:
(2)使用自制的大铁桶打取外套管内的海水。以以下图3-6所示:
图3-5:外套管接头办理图3-6:自制水桶套管内取水
遇大块孤石和桩底进入强风化岩
由于回填碎石层中,回填料不均,存在大块孤石,且大块孤石分布无规律;部分咬合桩桩底进入强
风化岩。大块孤石和强风化岩,外套管无法正常下压切割,在实质施工中采用旋挖钻辅助施工。旋挖钻
下至套管内将大块孤石和强风化岩除去后,连续下压外套管至设计桩底.
二序桩无法正常切割一序桩成孔
(1)以以下图,由于特别情况造成A1桩混凝土高出终凝时间较长或出现早凝情况,混凝土强度高出
10Mpa时,B1桩无法切割A1桩成孔。此时将A2周边导墙破除,在A2桩无法调整桩位的情况下先保证
B1与A2咬合,B1桩与A1桩净距保证5cm下切成孔(由于咬合桩施工垂直度存在偏差,考虑多向A2桩
移5cm)。尔后按序次连续施工A3、B2、,最后沿A1、B1两桩外面补旋喷桩进行止水,施工方法示建议图3—7。
图3—7:外面补旋喷桩止水表示
旋喷桩在回填层中,,
将回填碎石渣置换成粉质粘土,再进行旋喷桩施工。本工程旋喷桩桩径Ф600,采用单管高压旋喷,桩
长必定满足桩底进入不透水层1m以上。
(2)B1桩成孔施工时,其两侧A1、A2混凝土均已出现早凝,办理方法是放弃B桩的施工,调整桩
序连续后边咬合桩的施工,今后在B1桩外侧增加3根咬合桩及两根旋喷桩作为补强止水办理,并在基
坑开挖过程中将A1和A2桩之间的夹土除去,喷上混凝土即可,如图3-8所示。
图3—8咬合桩背桩补强表示
(3)咬合桩施工的流水作业中断或A1桩混凝土有早凝倾向时,迅速移钻机对
尔后将该孔临时设置成砂桩,待后续咬合施工至该桩时重新成孔完成连续咬合桩的施工
A1桩进行切割成孔,
,如图3-9所示。
砂桩施工时被切割素桩出现“管涌”
咬合桩端头设置砂桩,在B9砂桩回灌河砂、向上提升外套管过程中,被切割A10素桩出现“管涌”
现象,A10桩顶混凝土面下降2m多。停止灌沙,对砂桩回灌的河砂面标高进行量测,再向上提升外套
管,二次测量孔内河砂标高,发现河砂面标高随外套管提升而上升。设置砂桩表示图3-10。
原因解析:B9孔内回灌的河砂胶结成块抱死在外套管上,随外套管上升而上升。孔内回灌的河砂下
层已出现断层,A10素桩混凝土涌至河砂断层中。经解析原因是,回灌的河砂粒径太小,且B9孔内有
海水以致河砂出现胶结成块,附着在管壁上;另一方面就是A10素桩砼塌落度太大,流动性强.
办理措施:重新将外套管下压至孔底,取出B9孔内的全部河砂。再将孔内水抽排净,更换粒径较
大的中粗砂进行回灌。边回灌河砂边提升外套管直至砂桩施工完成,重新要素桩混凝土将A10桩顶混凝
土面回灌至设计桩顶标高。
图3—10:砂桩设置表示图
3。
(1)素桩在施工过程中发现垂直度不能够满足,若深度小于5m或偏差不大,能够直接使用钻机液压系
统进行纠偏。
(2)若是素桩施工外套管入土深度达
5m以上,直接纠偏不能够达到要求。可向孔内回填砂或粘土
,
一边填土一边提升外套管,
直至将外套管提升到前一次检查合格的地方,
尔后调直外套管,检查其垂直度
合格后再重新下压。
3)荤桩出现上述情况,纠偏方法与素桩基真相同,不相同之处是不能够想套管内填砂或粘土而应填入
与素桩相同的混凝土,否则有可能在桩间留下夹层,从而影响桩墙的止水收效。
。6水下混凝土灌注事故
1)导管进水
其主要原因以下:
首批混凝土储蓄量不足或导管底口距过大,混凝土下落后,不能够埋设导管底口,以致泥水从底口进入;
B、导管水密试验不好,接头不严,接头间橡皮垫被管内气囊挤开,水从接头流入;
、导管提升过猛,或测探错,导管底口高出原混凝土面,底口涌入泥水。预防和办理方法:
查明事故原因,采用相应的措施加以预防。可采用以下办理方法:
、如是上述A中原因引起,应马上提出导管,抓斗除去桩底混凝土,储蓄足够的首批混凝土,重新灌注。
、如是上述B、C中原因引起,应将导管全部拔出,并将套管内的泥水抽干净,使用抓斗将受影响的砼抓出,直至抓出新鲜砼。重新下导管,连续灌注。
(2)钢筋笼上浮解下沉
钢筋笼上浮,除了由于套管上拔、导管提升钩挂所致外,主要原因是由于混凝土表面凑近钢筋笼
底口,混凝土的灌注速度过快,使混凝土下落冲出导管低口向上反冲,其托力大于钢筋笼的重力时所致。
为防范其上升,应放慢混凝土灌注速度,。
本工程采用钢筋笼底安装预制砼板,砼板直径0。7m,厚10cm,砼板预埋钢筋与笼底钢筋焊接牢固.
能够有效的防范灌注过程中钢筋笼上浮解下沉。
。7咬合桩缩颈断桩
在咬合桩浇筑混凝土过程中出现缩颈断桩现象。实例是在浇筑B245号咬合桩,浇筑砼深度达13m
后,出现导管拥堵情况。上下窜动导管,,导管能
往上拔,但再也无法下插,使用抓斗也没能将导管按压下去。此时外套管埋入砼3m,套管内水深2m.
原因有两方面:
1)基层砼出现泌水板结现象,在10m地址出现一层硬壳,以致导管拥堵和无法下插。
2)从地质情况看,10m地址为粉砂层,粉砂处于液化状态。在大的势头差下液化粉砂挤压桩砼,
造成缩颈断桩,桩砼中存在一层粉砂泥水层,以致导管拥堵、砼不向下流动和导管提升至10m后无法下插。
办理措施:
1)将导管全部拔出,套管内水抽干。
2)一边下压外套管一边抓出管内砼,砼抓至10m地址出现粉砂和泥水层,连续抓出砼至新鲜砼面。
3)向孔内灌水20m,来抵消掉粉砂层中水的势头差。
4)重新下导管,连续灌注砼至设计桩顶。
结束语
海之韵站围护结构咬合桩施工已圆满完成,从已开挖的基坑看,咬合桩止水收效优异,证了然咬合
桩在填海区复杂地质条件下应用拥有很好的可行性和优越性,值得在近似工程中积极实行。
本文从施工机械选型、桩位部署、导向槽施工和咬合桩施工难题解决和事故办理解析,对海之韵站
咬合桩施工技术进行了总结。望本文的技术总结能赐予后近似工程供应借鉴。
参照文件:《地下铁道工程施工及查收规范》GB50299—2003
《建筑基坑支护技术工程》JGJ120—2012
《桩基工程手册》,北京,中国建筑工业初版社