全套管钻机钻孔咬合桩在南京地铁3号线中的应用

钻孔咬合桩施工技术

工艺原理

钻孔咬合桩是采用全套管钻机施工，在桩与桩之间形成相互咬合排列的一种基坑支护结构（如图1所示），为了便于切割，桩的排列方式一般为一条素混凝土桩（A桩）和一条钢筋混凝土桩（B桩）间隔布置，施工时先施工A桩后施工B桩，A桩采用超缓凝混凝土，要求必须在A桩混凝土初凝之前完成B桩的施工。B桩施工时采用全套管钻机切割掉相邻A桩相交的混凝土，实现咬合（如图2所示）。

图1 钻孔咬合桩平面示意图

图2 钻孔咬合桩施工工艺原理图

施工操作要点

导墙施工  为了提高钻孔咬合桩孔口的定位精度并提高就位效率，应在桩顶上部施工混凝土导墙；在沟槽施工前，弄清地下管线位置，确保地下管线迁改结束后再施工沟槽；然后在精确测放桩位后支设整体式钢模，导墙预留定位孔直径为管套直径放大4 cm。这是钻孔咬合桩施工的第一步。

单桩施工工艺流程  ①钻机就位。等导墙有足够的强度后，移动套管钻机，使套管钻机抱管器中心对应定位在导墙孔位中心。②取土成孔。先压入第1节套管（每节套管长度约6.0～8.0 m），压入深度约2.5～3.0 m，然后用抓斗从套管内取土，边取土边下压套管，保持套管底口超前于取土面且深度不小于2.5 m；第1节套管全部压入土中后检测成孔垂直度，如不合格则进行纠偏调整，如合格则安装第2节套管下压取土，直到设计孔底设计标高。③)吊放钢筋笼。对于钢筋混凝土桩，应在成孔检查合格后安放钢筋笼，采用1台50 t履带起重机配合钢筋笼下放，在钢筋笼底部焊接一块圆板，作为混凝土浇筑中抗浮板使用。④安放混凝土导管。在钢筋笼吊放完毕后，将直径250 mm的导管按节吊入套管内，然后每节拼装后与料斗连接好，确保导管长度足够，保证导管底离孔底不大于2 m。⑤灌注混凝土。混凝土要连续灌注，中断时间不得超过45 min，导管提升时不得碰撞钢筋笼，距套管8 m以内时每1 m捣固1次。钢套管随混凝土灌注逐段上拔，起拔套管应摇动慢拔，保持套管顺直，严禁强拔。孔内水量过大时，应将水舀出后采用水下混凝土灌注法施工。⑥拔管成桩。在灌注混凝土过程中边灌注边拔管，确保浇筑量不影响套管上拔，并且保证套管底超过混凝土面不小于2.5 m。

排桩的施工工艺流程  总的原则是先施工A桩，后施工B桩，其施工工艺流程是：A1—A2—B1—A3—B2—A4—B3……An—Bn-1，如图3所示。

图3 钻孔咬合桩的施工工艺流程图

施工控制要点

孔口定位误差的控制  为保证钻孔咬合桩底部有足够的咬合量，应对其孔口的定位误差进行严格的控制，孔口的定位误差的允许值可按表4进行选择。

为保证孔口定位精度，应在咬合桩顶设置混凝土或钢筋混凝土导墙，导墙上定位孔的直径应比桩径大20 mm。桩机就位后，将第一节套管插入定位孔并进行检查调整，使套管周围与定位孔之间保持均匀。

桩的垂直度控制  为保证钻孔咬合桩底部有足够的咬合量，除对其孔口的定位误差进行严格的控制外，还要对其垂直度进行严格的控制，根据我国《地下铁道工程施工验收规范》规定，桩的垂直度标准为3‰以内。

套管的顺直度检查和校正。钻孔咬合桩施工前应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，然后将按照桩长配置的套管全部连接起来，套管的顺直度偏差控制在1‰～2‰。

成孔过程中桩的垂直度监测和检查。①地面监测。在地面选择2个相互垂直的方向采用线锤监测地面以上部分套管的垂直度，发现偏差随时纠正。这项检测在每根桩的成孔过程中应自始自终坚持，不能中断。②孔内检查。每节套管压完后安装下一节套管之前，都要停下来用“测环”或“线锤”进行孔内垂直度检查，不合格时要进行纠偏，直至合格后才能进行下一节套管施工。

纠偏。成孔过程中如发现垂直度偏差过大，必须及时进行纠偏调整，纠偏的常用方法有3种：①利用钻机液压缸进行纠偏：如果偏差不大于4.5‰或套管入土不深于5 m，可直接利用钻机的2个顶升液压缸和2个推拉液压缸调节套管的垂直度，即可达到纠偏的目的。②A桩的纠偏：如果A桩在入土5 m以下发生较大的偏移，可先利用钻机液压缸直接纠偏，如达不到要求，可向套管内填砂或黏土，一边填土一边拔起套管，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再重新下压。③B桩的纠偏：B桩的纠偏方法和A桩基本相同，其不同之处是不能向套管内填砂或黏土而应填入与A桩相同的混凝土，否则有可能在桩间留下土夹层，从而影响排桩的止水效果。

表4 孔口的定位误差允许值

分段施工接头的处理方法  南京地铁3号线TA17标秣周路站围护结构总计1 734根桩，1台钻机无法满足工程进度，需要多台钻机分段施工，为了保证施工进度，秣周路站进驻了5台钻机共同作业，5台钻机分段施工，这就存在了与先施工段的接头问题。采用砂桩是一个比较好的方法，如图4所示。在施工段与分段的端头设置一个砂桩，成孔后用砂灌满，待后施工段到此时挖出砂浇注混凝土即可。

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