桩基施工方案(咬合桩施工方案)

桩基施工方案

第一节 咬合桩基础概况
北面靠××河一侧采用防水效果更好、施工更安全、质量更好的咬合桩作支护结构，与三轴搅拌桩闭合，若土方开挖时××河标准堤上的咬合桩不能施工好，则需在该位置施工一排三轴水泥搅拌桩Ф850@600将坑边的止水帷幕封闭，以确保基坑安全。咬合桩直径1m，间距1.5m，共291根，桩端进入3-3层淤泥质粘土层，桩长21.7m。
本工程采用2台功率50KW的MZ-2B型液压摇动套管钻机进行咬合桩施工。咬合桩超缓凝素砼桩的缓凝时间≥60小时，3天强度≤3Mpa，钢筋砼咬合桩强度等级C25，主筋保护层厚度75，素砼桩强度等级C15，钢筋砼咬合桩超灌600mm，素砼桩不超灌。
第二节 施工部署
2.1 进度计划安排
由于咬合桩机不需用电，因此，其布置不受总配电室最大功率的限制，考虑到在大堤上施工咬合桩，需先用冲孔钻机或旋挖钻机进行成孔，场地平整的工作量较大，同时考虑桩机移位等因素对工期的影响，咬合桩计划工期55天，每台桩机每天成桩以3根计。咬合桩由中部向两端同时进行施工。
第三节 咬合桩主要施工工艺
3.1 施工场地平整
施工前平整场地，清除地表的植物及其他附着物，用推土机进行平整、压实。
3.2 测量放样
采用全站仪放出钻孔咬合桩中轴线，以确定导墙位置。
3.3 导墙施工
为保证钻孔咬合桩孔口的精确度，并提高就位效率，依据设计图纸要求及本工程所采用的套管机的特点，在咬合桩顶部设置混凝土导墙，导墙厚度500mm，导墙宽度1500mm，导墙内配钢筋516/φ10@150，导墙的混凝土等级C20。
导墙模板模板采用自制整体木模，导墙预留定位孔模板直径取套管直径扩大30mm，如图6-3-3-1～3所示。
导墙采用商品混凝土，人工入模，插入式振动棒振捣。在混凝土强度达到70%后拆模，拆模后立即加设对口撑，保证导墙在施工中保持稳定，同时，在导墙上标明桩号，重新定位，将点位引侧到导墙顶面上，作为钻机定位控制点。混凝土养护阶段为7天。

图6-3-3-1 钻孔咬合桩模板立体图

图6-3-3-2  钻孔咬合桩支模平面图
 

图6-3-3-3  钻孔咬合桩支模剖面图
3.4 成孔施工
钻孔咬合桩拟采用MZ-2B型液压摇动套管钻机成孔，钻机由吊机、主机、液压工作站、冲击抓斗及套筒组成。该套设备可施工直径800～1200mm的钻孔桩，最大施工深度达45m，摇动力达1255kN，最大扭距1470KN·m，根据杭州地区类似工程施工经验，可以满足本工程施工需要。钻孔咬合桩施工顺序如图6-3-4所示。

图6-3-4 钻孔咬合桩施工顺序图
在钻孔桩成孔过程中，用套管正反扭动加压下切，管内冲击抓斗取土，使套管压入至桩的设计深度，形成套管护壁成孔，施工速度快，成孔精度高、质量好，桩间相互咬合排列形成围护墙。
①钻机就位：待导墙验收合格后，将套管钻机就位，使抱管器中心对应在导墙孔位中心，并调整好套管垂直度，首节偏差不得大于2‰。
②取土成孔：压入第一节套管，压入深度约2.5～3m，然后用抓斗从套管内取土，一边取土，一边继续下压套管，始终保持套管底口超前开挖面2.5m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，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。成孔质量应符合表5-3-4规定。
表6-3-4 成孔质量检验标准

3.5 钢筋笼制作及安装
（1）钢筋笼加工
① 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。
② 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。
③ 钢筋现场加工：使用切割机、弯曲机下料。主筋连接主要采用闪光对焊，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。
④ 钢筋笼的制作
主筋接头应相互错开，保证35倍主筋直径范围内的接头数目不多于主筋根数的50%。对焊完成的主筋在下料时满足设计长度，准确加工加强筋，使尺寸满足钢筋笼的直径要求，将主筋位置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。桩的保护层厚度采用主筋加焊φ6钢筋环固定。钢筋笼整体加工好后采用履带式汽车吊整体吊装。
本工程钢筋笼有以下几个特点加工过程中要特别注意：
a、本工程有多种不同桩型，每种桩型的钢筋主筋及箍筋型号都不尽相同，因此制作过程中应仔细看图，每个钢筋笼加工后做好标识，以免错误使用钢筋笼。
b、箍筋10 @200，但在支撑点位置局部加密为75mm。
c、每个钢筋笼主筋为非对称布置，加工时应保证主筋方向正确性。
（2）钢筋笼吊放
钢筋笼采用自制简易炮车运输到现场，采用履带吊整体吊装，起吊共设5个吊点（30m钢筋笼），吊点间距为4～6m。为保证起吊时的刚度和强度，钢筋笼起吊点用φ25圆钢加固，纵向采用2根φ48钢管加固。
钢筋笼下放后采用两根吊筋（φ20圆钢）固定，吊筋一端与钢筋笼主筋单面焊，焊接长度25cm，另一端做成弯钩挂在钻机平台上，吊筋长度应根据钻机平台高程经计算后严格加工长度，以控制钢筋笼顶标高，同时可防止钢筋笼下沉。
钢筋加工及安装质量应符合表5-3-5规定。
表6-3-5 钢筋加工及安装质量检验标准

3.6 水下灌注混凝土

图6-3-6　钻孔咬合桩施工工艺流程

由于本工程地下水水位较高，桩身混凝土均采用水下混凝土灌注法施工，其中A桩为C15超缓凝混凝土，B桩为C25砼，超缓凝混凝土最短缓凝时间按60小时设计。混凝土采用商品砼，施工时砼坍落度控制在180mm～220mm之间。水下混凝土灌注前应再次用测绳检测孔深，以测定沉渣厚度，厚度不宜超过200mm，如超过必须予以清除，可采用抓斗直接清除。
水下砼灌注施工方法如下：
（1）混凝土灌注导管采用螺丝扣套橡胶密封圈联接，内径25cm，连接好后详细检查，使用前进行水压试验，试水压力在0.6～1.0Mpa，保证导管密封耐压。
（2）采用吊机徐徐下放导管至孔内，导管底口应高出孔底30～50cm，保证下口出料空间，导管上口连接混凝土漏斗。导管上口用隔水栓密封，根据以往施工经验，隔水栓可采用直径比导管内径稍小的橡皮球制作。
（3） 砼通过滑槽流入漏斗内，条件困难时可采用吊机通过料斗吊入漏斗。漏斗内存入2m3以上混凝土后，拔出漏斗底盖，向导管内灌注混凝土，并保持砼连续灌注。
（4） 灌注开始后，应紧凑连续施工，严禁中途停工。灌注过程中，注意孔内水位升降情况，随时测量砼面实际高度并计算导管埋深，保证导管底端埋入砼面以下2～6m。导管应避免埋深过大造成拔不起管，同时埋深也不能过小使钢筋笼产生上浮或导管拔出砼面造成断桩事故。
（5） 随混凝土面上升拔高套管和导管，逐步拆除套管和导管。根据导管埋深情况，每次拆除1～2节导管，导管拆除后应立即冲洗干净，以便下次使用。套管提升时，慢慢上拔并左右摇晃，使砼能流入套管所占空间，同时注意观查钢筋笼有无上浮，套管埋深应控制在2m左右。
（6）为保证设计桩顶混凝土质量，根据设计要求，钢筋砼咬合桩超灌600mm，而素砼桩不超灌。灌注结束后，拔出套管和导管。
（7） 灌注过程派技术人员全过程值班，并填写水下混凝土灌注记录。
（7）成桩检测
桩体强度达到设计强度后，开挖到至桩顶高程，凿除桩头多余部分，对桩位进行检验，桩位偏差应在50mm内。同时采用钻芯法检验桩身质量，检查数量不少于10根。钻孔咬合桩施工工艺详见图5-3-6。
第四节 钻孔咬合桩施工控制要点
4.1 咬合桩定位与桩垂直度控制
导墙起锁口和导向作用，直接关系到钻孔咬合桩成孔精度，施工中严格控制导墙施工精度，确保轴线误差±10mm，内墙面垂直度3‰，导墙顶面平整度5mm。
钻机就位后使套管中心、钻机摇管装置的中心与桩中心保持在同一轴线上，利用钻机的调平系统，调整水平。第一根套管下压时采用2m靠尺附贴在套管外壁两垂直方向校核，确保套管垂直度小于5‰。套管在切压过程中, 在相互垂直的方向上定时采用2m靠尺测量套管垂直度,发现偏差及时纠正。通常采用以下方法纠偏：
（1）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。
（2）A桩的纠偏方法：如果A桩入土5m以下发生较大偏差，可先用钻机油缸纠偏，如达不到要求，可向套管内填砂。边填砂边拔套管，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。
（3）B桩的纠偏方法：B桩的纠偏方法与A桩基本相同，不同之处在于不能向套管内填砂，而应填入与A桩相同的混凝土。
4.2 超缓凝混凝土质量控制
超缓凝混凝土各项性能指标能否满足设计施工要求是钻孔咬合桩施工成功的前提和关键，钻孔咬合桩所采用的超缓凝混凝土的初凝时间不宜早于60h。因此对混凝土生产质量控制要求较高，慎重选用高效缓凝减水剂，施工前进行工艺试验。各种原材料的质量应保持稳定，主要材料应专罐专用，专车转送，各车混凝土运抵工地后按规定制备试块。做好现场施工组织管理，保证施工连续快速进行。
钻孔咬合桩在全面施工前进行试成孔(数量不小于2个)，以核对地质资料、检验设备、工艺、材料以及技术措施是否适当。
（3）钢筋加工及安装控制
钻孔咬合桩钢筋加工及安装严格按规范执行，严格控制钢筋笼直径，钢筋笼直径不可过大，否则无法下放至孔内，灌注过程中易被套管带出，钢筋笼直径过小则使保护层过大，影响结构受力。由于本工程钢筋混凝土桩钢筋笼为非对称布置，下放钢筋笼时应严格控制方向，在钢筋笼靠结构侧的中心一根主筋上间隔做好标记，同时在钻机相应孔中心也做标记，下放过程中对好两标记即可。
（4）孔内沉渣控制
通过计算套管底至地面高度可准确计算孔深，然后通过实测孔深可得出孔内沉渣厚，及时用抓斗对孔内虚土和沉渣进行清除，确保孔内沉渣厚不超过150mm，不得以超挖代替沉渣厚。
第五节 质量保证措施
5.1 咬合桩导墙的质量控制
（1） 根据地面控制点采用全站仪实地测放桩位，并做好龙门桩。
（2） 桩位验收合格后，人工开挖导墙沟槽并夯实，以防止钻机在上面行走时导墙下陷。
（3） 施工导墙混凝土垫层，严格控制其厚度、截面尺寸及表面平整度。
（4） 按照龙门桩上的点位在垫层上定出每组咬合桩的中心线（三根为一组，中间一根钢筋混凝土桩、两侧各一根素混凝土桩），将所有咬合桩的中心线相连形成排桩中心线。
（5） 按咬合桩中心线弹出两边的模板内边线，根据模板内边线安装定型模板，并固定。
（6） 按设计要求安放钢筋，所有钢筋绑扎必须满扎。
（7） 导墙混凝土采用商品混凝土，浇筑时两边对称交替浇捣，严防走模。并按规范要求预留试块，另外再做一组强度试块，以便确定75%强度时间。
5.2 钢筋笼质量控制
（1）制作要求
a. 钢筋笼制作前清除钢筋表面污垢、锈蚀，准确控制下料长度；
b. 钢筋笼采用环形、圆形模制作，制作场地保持平整；
c. 钢筋笼焊接选用E50焊条，焊缝宽度≮0.70d，高度≮0.30d。钢筋笼焊接过程中，及时清渣；
d. 钢筋笼主筋连接根据设计要求，采用闪光对焊，箍筋采用双面搭接焊, 焊缝长度≥5d，且同一截面接头数≤50％；
e. 成型的钢筋笼平卧堆放在平整干净地面上，堆放层数不应超过2层。
（2）安放要求
a.钢筋笼安放标高，由套管顶端处标高计算，安放时必须保证桩顶的设计标高，允许误差为±100mm；
b.钢筋笼下放时，应对准孔位中心，采用正、反旋转慢慢地逐步下放，放至设计标高后立即固定。
（3)安放要求
a.钢筋笼安放标高，由套管顶端处标高计算，安放时必须保证桩顶的设计标高，允许误差为±100mm；
b.钢筋笼下放时，应对准孔位中心，采用正、反旋转慢慢地逐步下放，放至设计标高后立即固定。
5.3 咬合桩混凝土浇灌的质量控制
（1） 钢筋笼吊装验收合格后，安装混凝土灌注导管。
（2） 安放混凝土漏斗与隔水橡皮球胆，导管提离孔底小于0.50m。混凝土初灌量必须保证埋住导管0.80～1.30m。
（3） 灌注过程中，导管埋入深度宜保持在2.0m～6.0m之间，最小埋入深度不得小于2.0m。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6.0m。
（4） 在混凝土面接近钢筋笼底端时灌注速度适当放慢，当混凝土进入钢筋笼底端1.0～2.0m后，导管提升要缓慢、平稳，避免出料冲击过大或钩带钢筋笼，以防钢筋笼上浮。
（5） 超缓凝混凝土的使用：每车混凝土在使用前，必须由现场施工人员检查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坚决退回，决不使用。每车混凝土均由现场施工人员取一组试件，监测其缓凝时间及坍落度损失情况，直至该桩两侧的B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。
5.4 咬合桩垂直度及施工过程的质量控制
（1）孔口定位误差控制
在钻孔咬合桩桩顶以上设置钢筋混凝土导墙，导墙上定位孔的直径宜比桩径大30mm。钻机就位后，将第一节套管插入定位孔并检查调整，使套管周围与定位孔之间的空隙保持均匀。
（2）套管自身的顺直度检查和校正
钻孔咬合桩施工前在平整地面上进行套管顺直度的检查和校正，首先检查和校正单节套管的顺直度，然后将按照桩长配置的全部套管连接,整根套管的顺直度偏差≤15mm。
5.5 成孔过程中桩的垂直度监测和控制
（1）地面监测：在地面选择两个相互垂直的方向，设置经纬仪监测地面以上部分的套管的垂直度，发现偏差随时纠正。
（2）孔内检查：在每节套管压完后安装下一节套管之前，进行孔内垂直度检查。具体方法：先在套管顶部放一个钢筋十字架，放入线锤，吊入测量工人，沿十字钢筋两个方向，利用线锤上下分别量测，测出偏差值，做好记录。超偏差必须纠偏，合格后进行下一节套管施工，如图6-5-5。
5.6 垂直度超差的纠偏
利用钻机油缸进行纠偏：如果偏差不大或套管入土深度≤5.0m，可直接利用钻机的两个顶升油缸和两个推拉油缸调节套管的垂直度。
A桩纠偏：如果A桩偏差较大或套管入土深度＞5.0m，先利用钻机油缸直接纠偏，如达不到要求，向套管内灌砂或粘土，边灌边拔起套管，直至将套管提升到上一次检查合格的位置，然后调直套管，检查其垂直度再重新下压。
B桩的纠偏：如果B桩偏差较大或套管入土深度＞5.0m，先利用钻机油缸直接纠偏，如达不到要求，向套管内灌混凝土，边灌边拔起套管，直至将套管提升到上一次检查合格的位置，然后调直套管，检查其垂直度再重新下压。 

图6-5-5 孔内检查示意图
第六节 安全保证措施
 （1）吊车司机在施工操作时，要精力集中，听从机长指挥，不得随意离开岗位。时刻注意机械的运转情况、钢丝绳的完好性，发现异常应立即处理，以防止吊车倾斜、倾倒或吊起的钢套管、钢筋笼、冲抓斗突然下落等事故发生。
 （2）压管前应先全面检查机械的各个部位及润滑情况，发现问题及时处理，检查后要进行试运转，严禁带病作业。
（3）钻机应由专人操作，特别注意其液压装置，加强维护保养，以保证其正常运转。
（4）钻机必须做好三级漏电保护，做到一机、一闸、一漏、一保、一箱，施工前对机械和电线进行检查，确保无误后主可开始操作。
（5） 相邻两钻机之间必须保证一定的安全距离。
（6） 夜间施工必须有足够的照明设施。
（7）操作人员必须做好三级安全教育和班前安全技术交底。
（8）现场操作人员要戴好安全帽，高空检修桩机须系好安全带，不得向下丢物件。
（9）操作工人必须正确佩带使用劳动防护用品。
第七节 重难点解决措施
7.1 克服“管涌”措施
如图6-7-1所示，在B桩成孔过程中，由于A桩混凝土未凝固，还处于流动状态，A桩混凝土有可能从A、B桩相交处涌入B桩孔内，称之为“管涌”，克服“管涌”措施：

图6-7-1 B桩施工过程混凝土管涌示意图
1)  套管底口应始终保持低于开挖面深度≥2.50m形成“瓶颈”，阻止混凝土的流动。
2)  套管底口深度无法满足上述深度时，可向套管内注水，使其管内保持一定的压力来平衡A桩混凝土的压力，阻止“管涌”的发生。
3)  B桩成孔过程中注意观察相邻两侧A桩混凝土顶面，如发现A桩混凝土下陷应立即停止B桩开挖，并一边将套管尽量下压，一边向B桩内填土或注水，直到完全制止住“管涌”为止。
7.2 地下障碍物处理方法
（1） 直接取出或开挖处理法
a.对一些比较小的障碍物（直径在50cm以内），如卵石层、体积较小的孤石等，用锤式冲抓取土器清除。
b.如障碍物位置正好部分在套管内部分在套管外，可以采用“十”字形冲锤将套管内的部分冲碎后用锤式冲抓取土器取出。
c.大于孔径1/2的条块石，埋深在2.0～3.0m以内，在导墙施工前开挖清理，然后回填素土或建筑垃圾碾压密实，再进行导墙制作。
d.长度在2.0m以内的木桩等用取土器取出，超过2.0m，采用钢丝绳与桩机连接，吊车配合拔出。
e.边长或直径超过1.0m的大体积障碍物，采用人工风镐破碎处理。
（2） 二次成孔法处理
a.第一次成孔：障碍物处理。
障碍物深度≤8.0m时：待导墙制作好后，用全套管钻机成孔至障碍物底部下≥1.0m，成孔过程中用冲抓或十字冲锤等进行处理，然后素土或砂回填夯实。
障碍物深度＞8.0m或水量较大且障碍物直径或边长≥1.0m时：采用冲击钻机或旋挖钻机成孔，处理完障碍物后用C10素混凝土回填。
b.第二次成孔：按咬合桩工艺流程施工。
7.3 分段施工处接头的处理方法

图6-7-3-1 分段施工接头预设砂桩示意图

图6-7-3-2 砂桩接缝止水处理
多台钻机分段施工接头处理采用砂桩法，前施工段的端头设置一个砂桩（成孔后用砂灌满，如图6-7-3-1～2所示），后施工段施工到此接头时挖出砂浇灌混凝土，接缝外侧增加二根旋喷桩作止水处理。
7.4 钢筋笼上浮的解决措施
由于套管内壁与钢筋笼外缘之间的空隙较小，因此在上拔套管的时候，钢筋笼将有可能被套管带着一起上浮。其预防措施主要是：
（1）B桩混凝土的骨料粒径应尽量小一些，不宜大于20 mm；
（2）在钢筋笼底部焊上一块比钢筋笼直径略小的薄模板以增加其抗浮能力。
7.5 事故桩处理方法
在钻孔咬合桩施工过程中，A桩因机械设备故障等原因，有可能造成桩身异常而形成事故桩，其处理方法如下：
（1）背桩补强法：
如图6-7-5-1所示，B1桩成孔施工时，其两侧A1、A2桩的混凝土均已凝固，此种情况下，则放弃B1桩的施工，调整桩序继续后面咬合桩的施工，尔后在B1桩外侧增加三根咬合桩及两根旋喷桩作补强、止水处理，外侧另加钢筋网喷射混凝土补强。
（2） 平移法
B桩在成孔施工时，其一侧A1桩的混凝土已经凝固，此种情况下，向A2桩方向平移B桩桩位，使套管钻机单侧切割A2桩施工B桩，并在A1桩和B桩外侧增加一根旋喷桩作止水处理。
（3） 预留咬合企口法
如图6-7-5-2所示，在B1桩成孔施工中发现A1桩混凝土已有早凝倾向但还未完全凝固时，为避免继续按正常顺序施工造成事故桩，及时在A1桩右侧施工一砂桩B2以预留出咬合企口，施工超缓凝素桩A2，然后挖出B2桩中砂灌入混凝土，施工完毕在B2桩外侧增加二根旋喷桩作止水处理, 如图6-7-5-2。 

图6-7-5-1 咬哈桩背补强示意图
（5）钢筋笼上浮的解决措施
由于套管内壁与钢筋笼外缘之间的空隙较小，因此在上拔套管的时候，钢筋笼将有可能被套管带着一起上浮。其预防措施主要是：
B桩混凝土的骨料粒径应尽量小一些，不宜大于20 mm；
在钢筋笼底部焊上一块比钢筋笼直径略小的薄模板以增加其抗浮能力。

 图6-7-5-2 钻孔咬合桩预留咬合企口示意图

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