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1、钻孔咬合桩施工及引起变形的原因和影响摘 要:通过某深基坑工程围护桩施工实例,介绍液压摇动式全套管钻机施工工艺和钻孔咬合桩工程的施工技术要点;分析了由于咬合桩施工引起的临近地铁隧道上方地面出现裂缝的原因,结合监测结果分析了咬合桩施工对临近地铁隧道的影响程度。关键词:钻孔咬合桩;地铁隧道;地面裂缝;影响 引 言 钻孔过使前后施工的桩凝结成一体,形成能够共同受力的、緻密的支护系统和止水帷幕的一种基坑围护结构。钻孔咬合桩由于采用套管干孔作业成孔,具有在施工中无塌孔、无泥浆或少量泥浆、噪声小,对周围环境影响小等特点,因此在城市商业繁华区,房屋和生命线工程的密集区,对于建设文明工程
2、有着重要作用。 深圳市某深基坑工程基坑开挖深度17.9m,在基坑西侧和北侧分别与已有的两条地铁隧道相邻,场地周边地质条件复杂,基坑支护采用桩锚与内支撑等多种形式的联合支护,其中西侧一段与地铁支护桩净距仅3.80m,此段基坑围护采用钻孔咬合桩围护结构与内支撑联合支护,以解决基坑变形及地下水渗流对地铁结构变形的影响,工程总平面布置图见图1。1 工程地质条件 场地原始地貌为水塘,后经回填而成。地面较平整,标高介于5.81~6.62m之间。根据岩土工程勘察报告,拟建场地基坑影响深度范围内地层自上而下分别为: 素填土层:稍密状态,层厚3.2~9.0m。 粉
3、土:松散状态,层厚0.6~1.9m。 淤泥质粉细砂:层厚0.5~7.4m。 含粘土中粗砂:稍密状态,层厚1.1~5.7m。 含砾粉质粘土:可塑状态,层厚0.7~3.2m。 砾质粉质粘土:可塑~硬塑状态,层厚1.6~12.6m。 全风化中粒花岗岩:层厚2.4~7.5m。 强风化中粒花岗岩:揭露层厚1.55~9.5m。 中风化中粒花岗岩:基坑的南侧中风化花岗岩层顶埋深约25~28m,北侧较深,平均埋深约31m。 2 基坑围护结构设计 基坑西侧临近地铁处,采用钻孔咬合桩。设计钻孔咬合桩桩径1.2m,桩间距1.0m,素混凝
4、土桩(A桩)与钢筋混凝土桩(B桩)交错搭接,设计咬合厚度200mm,桩长24.90m,A桩为C15超缓凝混凝土,缓凝时间大于60h。B桩为C30混凝土。 3 钻孔咬合桩施工3.1 施工设备简介 本工程钻孔咬合桩是采用专用履带式钻孔咬合桩机施工,该设备自重约70t,采用液压摇动式全套管钻进成桩。桩机由主机、液压工作系统、钢套管(下端带合金刀头)、取土装置(冲击抓斗)和牵引吊车系统组成。成孔施工时,其液压系统一方面产生竖向压力,一方面产生轴向旋转力,使钢套管在两个方向力的共同作用下,边切割土体边钻进,同时,冲击抓斗不断从套管中取土,直到桩孔施工完成。桩孔完成后,即安装钢筋笼
5、并浇筑混凝土,同时机械实施拔管动作,其液压系统同时产生轴向旋转力和竖直向上的拔管力,使套管顺利拔出。3.2 工艺原理 钻孔咬合桩的排列方式为一根素混凝土桩(A桩)与一根钢筋混凝土桩(B桩)间隔布置。A桩采用超缓凝型混凝土,B桩采用普通混凝土,先施工两侧A桩,再利用护筒钻机的下压切割能力,切割掉A桩部分混凝土而使中间的B桩成桩,施工顺序为:A1→A2→B1→A3→B2→A4→B3……施工过程如图2所示。 导墙施工 为了保证钻孔咬合桩孔口定位的精度并提高桩体就位效率,应在咬合桩成桩前首先在桩顶部两侧施作混凝土导墙或钢筋混凝土导墙; ④护筒钻机就位 当定位导墙
6、有足够的强度后,用吊车移动钻机就位,并使主机抱管器中心对应定位于导墙孔位中心; （四）单桩成孔 其步骤为随着第1节护筒的压入(深度为1.5~2.5m),冲弧斗随着从护筒内取土,一边抓土一边继续下压护筒,待第1节全部压入后(一般地面上留1~2m,以便于接筒)检测垂直度,合格后,接第2节护筒,如此循环至压到设计桩底标高; 吊放钢筋笼 对于B桩,成孔检查合格后进行安放钢筋笼工作,此时应保证钢筋笼标高正确; 灌注混凝土 如孔内有水,需采用水下混凝土灌注法施工;如孔内无水,则采用干孔灌注法施工并注意振捣; 拔筒成桩 一边浇注混凝土一边拔护筒,应注意保持护筒
7、底低于混凝土面≥2.5m。3.4 施工过程垂直度控制 施工过程中,套管的垂直度控制关系到咬合桩的咬合质量,因此应随时监测其垂直度。监测的方法为,在地面上选择两个相互垂直的方向用经纬仪或线锤监测地面以上部分套管的垂直度,如发现偏差随时纠偏。孔内的垂直度检查方法是,在每节套管压完后安装下一节套管前,用测斜仪或线锤进行孔内的垂直度检查。 纠偏的方法:当套管入土深度不深(5m以下)时发现垂直度不符合要求时,可直接利用桩机的液压系统调节套管的垂直度,即可达到纠偏目的;当套管入土较深时,
