冲孔咬合桩围护结构
施工技术方案
云南恒立基础工程有限公司
二O一三年二月
冲孔咬合桩围护结构施工技术方案
1、概述
冲孔咬合桩是相邻混凝土排桩间部份圆周相嵌，并于后序次相间施工的桩内署入钢筋笼，使之形成具有良好防渗作用的整体连续防水、挡土围护结构。
冲孔咬合桩围护结构较多采用桩径1.0m，桩中心距0.75m，相邻两桩咬合25cm，桩深约18～35m，素砼（A序桩）采用C15素砼，钢筋砼（B序桩）采用C25钢筋砼。 2、工程概况 冲孔咬合桩围护结构平面布置详见设计平面布置图。 3、冲孔咬合桩桩施工方法、施工工艺 (1)桩施工方法 钻孔咬合桩采用VRM2000和MZ-1500型液压摇动式全套管钻机施工，先施工素砼A序桩，再在相邻两A序桩间切割成孔施工钢筋砼B序桩。套管钻机咬合桩成桩顺序见图1。 A1B1A2B2A3B3A4说明： 1.本图尺寸以mm计； 2.施工顺序：A1-A2-B1-A3-B2-A4-B3， A代表A序桩，B代表B序桩； 3.A1为首开桩时为砂桩。 图1 套管钻机咬合桩成桩顺序图 1 (2)单桩施工工艺流程
①钻机就位：待导墙砼有足够的强度后，移动套管钻机，使抱管器中心对应在导墙孔位中心。
②取土成孔：压入第一节套管，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开挖面2.0m以上。第一节套管压入土中后（地面上留1.2～1.5m，以便于接管），检测垂直度，如不合格则进行纠偏，如合格则安装第二节套管，继续下压取土，如此重复，直至达到设计孔底。
③成孔检测：当孔深达到设计要求后，及时进行孔内虚土和沉渣的清除，确保孔内沉渣厚不得大于20cm。检测孔的深度和垂直度（用测绳检查桩孔的深度，用垂球检查桩孔垂直度。注意经常进行测绳标定检查）。
④吊放钢筋笼（B桩）：成孔检测合格后用专用吊机一次性安放钢筋笼，力尽减少孔口焊接时间，并要采取措施保证钢筋笼标高的正确。
⑤灌注砼：如孔内无水，采用干孔导管法流态灌注；如孔内有水，采用水下砼灌注法施工。
⑥拔管成桩：一边灌注砼，一边拔管及拆管，为不出现缩颈和断桩，注意始终保持导管和套管低于砼面不小于2.0m。
⑦单桩成桩施工工艺流程图如图2。
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施工准备、场地平整桩位测量放样施工咬合桩顶砼导墙套管桩机就位对中吊装安放套管控制垂直度压入套管、校核垂直度爪斗取土套管钻进测量孔深清除虚土检查孔底吊放钢筋笼制作钢筋笼及安设测斜管砼运输放入砼灌注导管浇筑砼逐次拔管测量砼标高桩机移位截桩头检测施做砼冠梁验孔签认隐蔽签认导管拼装检查制作砼试块图2 单桩成桩施工工艺流程图
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(3)钻孔咬合桩成孔施工 ①成孔主要设备
成孔主要采用VRM2000 和MZ-1500型全套管液压钻机施工。在全液压、全套管保护下进行钻孔和砼浇注作业，安全可靠，能防水和泥土进入砼中，保证桩身砼的质量。该机采用上下导向工作平台自动找平，通过作业人员以外的吊线内吊环监视，确保垂直度在3‰内。在钢套管保护下，靠抓斗冲击力抓土，钢套管随抓孔深度下压，保护抓土和钢筋笼吊装及砼灌注。该机的套管对砂层以及粒径不大的砾石、卵石层能穿过，若遇大块石可用十字冲击锤冲砸击碎后下压套管。
②成孔施工方法
A、钻机就位后，保证套管与桩中心偏差小于2cm，压入第一节套管，然后用抓斗从套管内取土，一边抓土，一边继续下压套管，抓土过程中，随时监控检测和调整套管垂直度，发生偏移及时纠偏调整。安装第二节套管，继续下压取土，如此重复，直至达到设计孔深。
在成孔抓土过程中始终保持套管底在抓土面以下2～3m，以防止管涌发生。 B、当孔深度达到设计要求后，及时清孔并检查沉碴厚度，若厚度大于20cm，则继续清孔直至符合要求。
C、确定孔深后，及时向监理工程师报检，检测孔的沉碴、深度和垂直度（用测绳检查桩孔的沉碴和深度，用垂球检查桩孔垂直度。注意经常进行测绳标定检查）。
③成孔顺序
先施工素砼A序桩，灌注素砼；再在相邻两A序桩间切割成孔施工钢筋砼B序桩。成桩顺序见图1。
④单桩施工进度
单桩成桩时间：A序桩6个小时，B序桩12个小时；日成桩约2.5根；具体施工进度如图3所示（B序桩）。
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工序名称 (小时) 钻机就位吊装安放套管 钻进成孔 孔检测 安放钢筋笼 灌注水下砼 0.5 6 0.5 1 4 B序桩工作时间（小时） 5 10 15 20 25 30 图3 B序桩单桩施工横道图
⑤桩施工循环进度 咬合桩施工循环见图4。 桩号 1～10 10～20 20～30 30～40 40～50 50～60 60～80 施工时间（小时） A1 A2 B1 A3 B2 A4 B3 图4 咬合桩施工循环图
(4)钻孔咬合桩钢筋笼施工
钻孔咬合桩钢筋有各种规格，祥见设计图。 ①材料要求
A、钢筋的各种规格、型号、机械性能、化学成分、可焊性和其它性能符合标准规范的规定和设计要求，严禁将已生锈的钢筋携带进场。
B、场内钢筋妥善保存于工作棚内硬化地面上，并设防潮垫木，防止锈蚀。 ②钢筋现场加工
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使用切割机、弯筋机下料。主筋连接采用闪光对焊或搭接焊，采用搭接焊的其焊缝长度单面焊大于10d，双面焊大于5d，并保持钢筋的同轴性。
③钢筋笼的制作
为减少孔口焊接时间，钢筋笼制作采用整笼一次性制作加工。
主筋在下料时满足设计长度，准确加工加强筋，使加强筋尺寸满足钢筋笼的直径要求，将主筋位置用明显标记于加强筋上，每条主筋均焊于加强筋标出的主筋点位上，钢筋笼框形成后，箍筋按设计间距点焊于主筋上，保证钢筋笼的轴线。
对于桩的保护层厚度及桩的钢筋笼位置，采用主筋加焊Ф8钢筋定位环固定,钢筋定位环每8m对角平均分布四条并与主筋焊接。
为减少浮笼，使钢筋笼主筋的外径φ≤830mm且笼底加焊抗浮砼板。 ④钢筋笼的吊放入孔
为减少孔口焊接时间，钢筋笼的吊放利用钻机的吊车配合将钢筋笼一次性吊起垂直放入孔中，钢筋笼下至设计高程后，利用钢筋笼周围钢筋定位环保证钢筋笼轴线与桩孔中心线重合，并确保主钢筋的净保护层满足设计要求，保护层的允许偏差按±20mm控制。
(5)钻孔咬合桩砼灌注施工 ①孔内无水时砼灌注
孔内无水时，采用干孔导管法流态灌注，砼采用商品砼，并用吊车和砼吊斗将砼放入孔内。
②孔内有水时砼灌注
孔内有水时，采用导管法浇注水下砼灌注，导管直径为300mm，导管连接顺直、光滑、密闭、不漏水，浇注砼前先进行压力试验。
在浇注过程中，随时检查是否漏水。第一次浇注时，导管底部距孔底30～50cm，浇注砼量要经过计算确定，在浇注中导管下端埋深控制在2～4m范围；提升套管和导管时，采用测绳测量严格控制其埋深和提升速度，严禁将套管和导管拔出砼面，防止断桩和缺陷桩的发生。
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水下砼要连续浇注不得中断，边灌注边拔套管和导管，并逐步拆除；砼灌注至设计桩顶标高以上0.60m（超灌量0.60m），桩上部无砼部分用土回填至地面标高，完全拔出套管和导管。桩顶砼不良部分要凿掉清除，要保证设计范围内的桩体不受损伤，并不留松散层。
4、钻孔咬合桩施工技术保证措施 (1)成孔作业技术保证措施
①为了使B序桩的成孔顺利完成，A序桩砼要加入高效缓凝型减水剂，根据钻孔桩顺序的安排，A序桩的砼配合比设计按60—70小时初凝时间控制，并在A序桩砼处于未初凝状态时施工B序桩，并浇注砼，以消除对A序桩砼的损害。
②平整场地设置排水系统，钻机工作面往外形成一条坡度，防止积水，使钻孔作业有良好的环境。
③测设桩位
施工前进行准确测量，核对中心线方向和水准基点，无误时利用主体结构的轴线位置，测放桩位。
④混凝土导墙施工
根据设计及液压摇动式全套管钻机尺寸要求，以及桩位轴线作为咬合桩导墙中线，导墙使咬合桩准确定位，确保钻孔平稳并承受部分施工荷载。
⑤桩机对位
在整平的原地面上碾压夯实地面，移动调平支稳钻机，使桩机钻头中心准确对准桩位中心。
⑥桩的垂直度控制
为保证钻孔咬合桩底部有足够厚度的咬合量，除对孔口定位误差严格控制外，还要对垂直度进行严格控制，根据设计及验收规定，桩的垂直度偏差不大于3‰。成孔过程中要控制好桩的垂直度，必须作好以下三个环节工作。
A、套管的顺直度检查和校正
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施工前，在平整地面上进行套管的顺直度检查和校正，首先检查和校正单节套管的顺直度，然后按照桩长配置的套管全部连接起来进行整根套管的顺直度检查和校正。
检测方法：在地面测放两条相互平行的直线，将套管置于两条直线之间，用线锤和直尺进行检测。
B、成孔过程中桩的垂直度监测和检查
a、地面监测：在地面选择两个相互垂直的方向采用线锤监测地面以上部分桩的垂直度，发现偏差及时纠正。
b、孔内检查：套管压完后，进行孔内垂直度检查，不合格及时进行纠偏。 C、纠偏
成孔过程中如发现垂直度偏差过大，必须及时进行调整，通常采用以下方法： a、利用钻机油缸纠偏：如果偏差不大或套管入土不深，可直接利用钻机的顶升油缸、推拉油缸调节套管的垂直度。
b、如果套管入土5m以下发生较大偏差，可先用钻机油缸纠偏，如达不到要求，可向套管内填土，边填边拔套管，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重新下压。
⑦清孔检查、孔深检测：
当孔深度达到设计要求后，及时进行孔内虚土和沉渣的清除，并确保孔内沉渣厚达到设计要求（不大于20cm）。用测绳检查桩孔的沉碴和深度。
⑧成孔后孔的垂直检测：用垂球检查桩孔垂直度，确保垂直度达到设计要求（小于3‰）。
(2)套管内灌注桩砼技术 ①砼
A序桩为C15砼，加缓凝剂（实验确定添加量），要求初凝时间60—70h； B序桩为C25砼。砂选用级配良好的中粗砂，粗骨料选用连续级配（A序桩为1-3cm，
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B序桩为1-2cm，考虑到钢筋笼主筋的间隔）。
②导管
导管壁厚5mm，直径φ300mm，采用无缝钢管制作，长度2-6m，两节之间用双螺纹丝扣快速接头连接，导管使用前试拼试压，压力为0.6～1Mpa，导管底部距孔底0.3～0.5m。
③灌注砼
A、采用商品砼定点生产商品砼，其砼灌注控制在4小时左右完成； B、隔水栓采用拔球式隔水（仅指水下灌注）；
C、首批砼必须满足一次性埋导管1.0～1.2m，大约为1.2m3（仅指水下灌注），在开始灌注混凝土时灌注速度不宜过快防止使钢筋笼产生上浮；
D、随着砼的上升，适时提升和拆卸导管，根据咬合桩钢筋笼定位的要求，导管底端满入砼面以下1.5～3m，不得小于1m，以免导管埋得过深造成拔不起管，使钢筋笼产生上浮；埋深过浅把导管提出砼面造成断桩（仅指水下灌注）；
E、在水下砼灌注过程中，派专人测量导管埋深，填写好水下砼灌注记录； F、提升导管时应严禁避免碰撞钢筋笼，当砼埋钢筋笼3～4m时方可提升导管以防钢筋笼上浮；
G、应控制最后一次砼灌注量，为保证桩头质量，应超灌0.6m，桩上部无砼部分用土回填至地面标高，多余桩头在灌梁施工前凿除；
H、砼水下灌注应连续进行，不得中断,一旦发生机具故障、停电、导管堵塞、进水等事故应立即采取有效措施工（采用备用设备）保证成桩质量，同时做好记录。
④砼缓凝时间的确定
素砼桩砼缓凝时间是根据单桩时间来确定的（考虑到接头砂桩时间），单桩时间与地质条件、桩长以及钻机能力等有直接联系，计算公式如下：
T=3t+K
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式中：T——素桩砼缓凝时间； t——B桩成桩时间，约15小时，
K——储备时间，一般15~20小时； T=3t+K=3*15+20=65小时 5、钻孔咬合桩施工设备与劳动力组织 (1)钻孔咬合桩主要施工设备及技术参数
钻孔咬合桩主要施工设备及技术参数见表2.7-1。
钻孔咬合桩机械设备表 表2.7-1
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 11 12 13 14 设备名称 套管钻机 套管钻机 吊车 抽水机 插入式振捣器 电焊机 钢筋切割机 钢筋弯曲机 对焊机 试验仪器 测量仪器 装载机 挖掘机 规格型号 单位 台 台 台 台 台 台 台 台 台 套 套 台 台 数量 备注 桩施工 桩施工 桩施工 桩施工 导墙施工 钢筋笼施工 钢筋笼施工 钢筋笼施工 钢筋笼施工 砼试验 桩位测量 碴土清理 碴土清理 VRM2000 MZ-1500 35-50t 100-30 NZ35 500A GQ40-F CW40-1 UN1-100 ZL-50 PC200 (2)钻孔咬合桩劳动力组织
按投入钻机的数量同时作业，采用两班制三班施工。
（1）每台钻机每个班5人，每机组12人，其中班长1人，修理1人，吊车手2人，磨桩机手2人，普通工6人，
（2）项目现场管理人员共4－6人
6、钻孔咬合桩施工安全保证措施及遇到问题的预防处理措施 (1)安全保证措施
钻孔咬合桩成孔过程中孔壁的稳定性是保证工程质量和速度，为此，采取如下安全保证措施：
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①充分了解地质情况及周围高空及地下电线、管线的分布情况，制定切实可行的施工方案和安全技术措施。
②导墙要置于稳固地基上，遇松软场地采取有效加固措施，确保导墙稳固。 ③机械操作人员经过岗位培训，持证上岗；吊装作业设立专人，正确指挥；现场工作人员配备特种劳动用品，按规定穿戴；
④注意施工现场用电、气氧割的安全使用。 (2)防止管涌的措施
在施工B序桩过程中，由于相邻的A序桩砼处于未初凝状态，随着钻孔的加深，A序桩有可能出现砼管涌现象。防止管涌的发生要采取相应的措施：
①要合理配制素砼A序桩C15砼的塌落度（一般为16~18cm）。
②依据套管的最大切割下压能力，做到套管始终超前，抓土在后，抓土面离套管底的最小距离必须保持在2～4m以上，使孔内留足一定厚度的反压土层防止管涌的产生。
③对于地下水位过高，可以在套筒内补水，以平衡套筒外的水压力。 ④在施工过程中随时注意套筒内管涌现象，一旦发生管涌，立即停止抓土并向孔内注水，抑制管涌的发生。
(3)防止钢筋笼上浮和下沉的措施 ① 防止钢筋笼上浮的措施
A、为考虑钢套管的管壁接头厚度（50 mm），对φ1000钻孔咬合桩在允许的范围内减少钢筋笼直径，使钢筋笼主筋的外径φ≤830mm。
B、确保钢筋笼加工的垂直度，不能出现弯曲、突出、变形现象。
C、在钢筋底部焊接防浮砼板（砼板直径700 mm、厚50 mm与钢筋笼的主筋底部焊连接）。
D、起拔套管时视起拔状况精心操作，阻力过大采用多转动（套管）慢拔保证套管起拔中的顺直，减少钢筋笼与管壁的磨檫，必要时配以专用压笼器，利用
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钻机上拔动作，下压钢筋笼拔套管，控制上浮。
②防止钢筋笼下沉措施
A、成孔后桩底添加一定深度的片石、砼块，提高持力层的承载力。 B、加强并增大抗浮板的面积，以增加钢筋笼和持力层的接触面。 (4)地下障碍物的处理方法
套管钻机施工过程中如遇地下障碍物处理较困难，但对一些比较小的障碍物，如砾石、卵石层都能穿过；若遇大块石只可先用十字冲击锤冲砸击碎后再下压套管钻进，但施工难度较大，会影响一定的施工进度。
(5)因特殊情况使B序桩切割成孔困难时的处理措施：
(1)由于特殊情况造成A序桩砼超过终凝时间较长，砼强度超过10Mpa以上时，B序桩成孔无法切割A序桩，而不能成孔，施工将跳开该桩继续施工其它能切割的桩，最后加桩，并在桩两外侧施工旋喷桩作堵漏处理。
(2)咬合桩施工的流水作业中断，迅速移机对末端桩进行切割，单侧咬合面成孔，然后在孔内灌注河砂拔管形成砂桩，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。 (3)当成孔精度不能满足3‰的要求时，采用回填土，然后纠编调直重新成孔，直至达到施工精度要求时灌注砼。 (6)分段施工接头的处理方法 采用砂桩接头的方法，在先施工的端头设置一个砂桩（成孔后用中粗砂填满），待后施工段到次接头时重新成孔挖出砂浇注砼。如图2.8-1。 砂桩BABAAB砂桩 图5 分段施工预设砂桩示意图 １２
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