全套管灌注咬合樁在基坑圍護結構中的應用

李元洪

【摘要】本文介紹了鉆孔咬合樁的特點以及在實際工程中的應用,并對施工中可能出現的難題及解決方法進行了分析,以推廣鉆孔咬合樁施工技術。

【關鍵詞】鉆孔咬合樁;基坑工程;工藝原理

【中圖分類號】TU4【文獻標識碼】A

一、鉆孔咬合樁概述

鉆孔咬合樁是指在平面上沿一條軸線設置單排鉆孔樁,樁身密排且相鄰樁樁身相割形成的具有防滲作用的連續擋土支護結構,目前咬合樁根據其特點分為三種:⑴采用鋼筋混凝土樁相咬合;⑵采用素混凝土樁與鋼筋混凝土樁相間布置;⑶水泥土攪拌樁與鋼筋混凝土樁相咬合。根據施工工藝的不同,目前常用的咬合樁主要有鉆孔咬合樁和人工挖孔咬合樁,鉆孔咬合樁施工機械為搖管鉆機,施工方法稱為“貝諾特”(Benoto)工法。咬合樁與常用的樁+樁間止水結構的圍護結構形式相比,施工一次完成,工藝單一,便于施工組織和管理,基坑土方開挖時圍護結構變形協調性大為增強,抗滲效果好,咬合樁直徑范圍可控制在0.8 m—2.0 m,適合對周邊建筑物保護等級較高、對基坑變形控制要求較嚴的城市深基坑工程。

二、鉆孔咬合樁的工程應用

1、工程概況

擬建江干新渠位于錢江路K4+190.849～K4+210.349位置,為下穿錢江路隧道的全埋式倒虹管,采用3根DN2200鋼管,鋼筋砼方包,基坑開挖深度12.2m,兩端閘門井開挖深度13.2m,設計采用明挖順作法施工。基坑采用一排鉆孔灌注樁結合現澆鋼筋砼支撐體系,圍護樁采用Φ1000@1500鉆孔灌注樁,兩根鉆孔灌注樁之間用相同直徑的素砼咬合樁作為止水帷幕,鋼筋砼樁與素砼樁互相咬合250mm,鋼筋砼樁砼強度等級為C25,鋼筋采用焊接,素砼樁砼強度等級為C15。樁位水平偏差<50mm,豎向偏差<0.5%,充盈系數>1.1,沉碴厚度<200mm。

2、工藝原理

施工主要采用“套管鉆機+超緩凝型砼”方案。鉆孔咬合樁的排列方式為一個素砼樁(A樁)和一個鋼筋砼樁(B樁)間隔,如圖一。施工A樁,后施工B樁,A樁砼采用超緩凝型砼,要求必須在A樁砼初凝之前完成B樁的施工,B樁施工時,利用套管鉆機的切割能力切割掉相鄰A樁相交部分的砼,則實現了咬合。

3、施工工藝

(1)導墻的施工

根據該工程的特點,由于地面標高為+7.75m,而樁頂標高只為+5.95m,根據施工經驗,建議不開挖,導墻頂面高程及原地面相平。為了提高鉆孔咬合樁孔口的定位精度并提高就位效率,在樁頂上部施作砼或鋼筋砼導墻,這是鉆孔咬合樁施工的第一步。

(2)單樁的施工工藝流程

①鉆機就位

等導墻有足夠的強度后,拆除模板,重新定位放樣排樁中心位置,將點位反到導墻頂面上,作為鉆機定位控制點。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。

②取土成孔

在樁機就位后,吊裝第一節管在樁機鉗口中,找正樁管垂直度后,磨樁下壓樁管,壓入深度約為2.5—1.5m,然后用抓斗從套管內取土,一邊抓土、一邊繼續下壓套管,始終保持套管底口超前于開挖面的深度<2.5m。第一節套管全部壓入土中后(地面以上要留1.2—1.5m,以便于接管),檢測垂直度,如不合格則進行糾偏調整,如合格則安裝第二節套管繼續下壓取土,如此繼續,直至達到設計孔底標高。

③吊放鋼筋籠

鋼筋籠按圖加工制作。如為鋼筋混凝土樁,成孔檢查合格后進行安放鋼筋籠工作。應采取有效措施保證鋼筋籠標高的正確。

④灌注混凝土

如孔內有水時需采用水下砼灌注法施工,如孔內無水時則采用干孔灌注法施工,此時應加強振搗。

⑤拔管成樁

一邊澆注混凝土一邊拔管,應注意始終保持套管底低于砼面<2.5m,樁頂標高誤差±20cm,鋼筋籠標高誤差±20cm。

⑥總的施工原則是先施工A樁,后施工B樁,其施工工藝流程是:A1—A2—B1—A3—B2—A4—B3……,如圖二所示:

三、鉆孔咬合樁的關鍵技術

1、孔口定位誤差的控制

為了保證鉆孔咬合樁底部有足夠厚度的咬合量,應對其孔口的定位誤差進行嚴格的控制。為了有效的提高孔口的定位精度,應在鉆孔咬合樁樁頂以上設置砼或鋼筋砼導墻,導墻上定位孔的直徑宜比樁徑大30mm。鉆機就位后,將第一節套管插入定位孔并檢查調整,使套管周圍與定位孔之間的空隙保持均勻。

2、樁的垂直度的控制

為了保證鉆孔咬合樁底部有足夠厚度的咬合量,除對其孔口定位誤差嚴格控制外,還應對其垂直度進行嚴格的控制,根據我國《地下鐵道工程施工及驗收規范》規定,樁的垂直度標準為3‰。成孔過程中要控制好樁的垂直度,必須抓好以下三個環節的工作:

⑴套管的順直度檢查和校正

鉆孔咬合樁施工前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。

⑵成孔過程中樁的垂直度監測和檢查

①地面監測:在地面選擇兩個相互垂直的方向采用經緯儀或線錘監測地面以上部分的套管的垂直度,發現偏差隨時糾正。這項檢測在每根樁的成孔過程中應自始自終堅持,不能中斷。

②孔內檢查:每節套管壓完后安裝下一節套管之前,都要停下來用測斜儀或“測環”進行孔內垂直度檢查,不合格時需進行糾偏,直至合格才能進行下一節套管施工。

③終孔檢測:在每根樁成孔完畢,必須進行垂直度檢測,選兩個相互垂直的方向進行測量。垂直度必須小于3‰,如不合格必須糾偏,使垂直度達到要求為止。

⑶糾偏

成孔過程中如發現垂直度偏差過大,必須及時進行糾偏調整,糾偏的常用方法有以下三種:

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

②A樁糾偏:如果A樁在入土5m以下發生較大偏移,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,然后調直套管,檢查其垂直度合格后再重新下壓。

③B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填砂或粘土而應填入與A樁相同強度的砼,否則有可能在樁間留下土夾層,從而影響排樁的防水效果。

四、結語

作為國內地下工程圍護結構的一種新型式、新工法,鉆孔咬合樁的可靠性、適用性已通過國內數項成功施工實例得到認可。它適用范圍廣,尤其適用于軟土地層,具有防滲效果好、經濟適用等優點,由于采用套管鉆機成孔,在套管內用沖抓取土,無泥漿污染,對城市文明施工的價值顯著,值得推廣。

參考文獻:

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