旋挖钻机底盘件(「小课堂」特殊桩基——咬合桩讲解)

Posted 2023-05-28

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旋挖钻机底盘件(「小课堂」特殊桩基——咬合桩讲解)

钻孔咬合桩是指平面布置排桩的相邻两根桩相互咬合（桩圆周相嵌)而形成的钢筋混凝土“桩墙”，它用作深基坑支护，具有支撑防塌方,防护地下水作用。

钻孔咬合桩施工技术，在地铁，道路下穿线、高层建筑物等城市构筑的深基坑工程中已广泛推广，特别适用于有淤泥、流砂、地下水富集等不良条件的地层。

施工工艺

(1)咬合工艺：为便于切割咬合，桩的排列方式一般设计为一个素混凝土桩或异型钢筋混凝土桩(A桩)和一个钢筋混凝土桩(B桩)间接布置。为了减少施工过程中相邻孔间的扰动，一般采用隔四孔为一个单元序列施工工法。即施工时，先施工A1桩，再施工A2桩。紧跟着施工相邻的B桩。A桩用超缓凝型混凝土，要求必须在A桩混凝土凝结之前完成B桩的施工，利用套管切割掉相邻A桩四分之一直径相交部分的混凝土,实现A桩与B桩的咬合。

(2)施工流程：咬合桩施工工序与常规旋挖钻钻孔桩工序相比，多出导墙/导孔、全套管工艺和成孔维护，少了泥浆静压工艺。

(3)咬合顺序：钻孔咬合桩施工总的规则是先施工被切割的A桩，紧跟着施工B桩，其施工流程是:A1→A2-→B1→A3→B2-→A4→B3......

(4)砂桩：往往一台钻机施工无法满足咬合桩工程进度要求，需要多台钻机分段施工，这就存在首尾段之间的节点连接问题。节点连接一般采用砂桩过渡的方法，即先施工段的端头设置一个砂桩(即成孔后用砂灌满)用以在相邻的A桩预留出咬合口，待后施工段到此节点时在砂桩桩位重新成孔挖出砂并灌上混凝土即可。

施工工序

(1)导墙导孔：在钻孔咬合桩桩顶以上设置施工导墙(本工程采用钢筋混凝土导墙，也可用循环使用的钢模导墙)，导墙上设置定位孔，其直径宜比桩径大20mm~40mm。钻机就位后，检查第1节套管插入定位孔并要求施工单位进行调整，使套管周围与定位孔之间的空隙保持均匀。

(2)套管工艺：全套管施工工艺，无需调制泥浆，通过套管导向防护，保障成孔质量，如垂直度、咬合、塌孔等。

(3)下套管方式

①护筒驱动器套管工艺：护筒驱动器与动力头连接，通过动力头扭矩及加压力驱动套管，将套管压入。

②护筒驱动器/套管/筒靴：护筒驱动器上部通过驱动盘及连接盘与动力头连接，下部与套管及筒靴连接，通过驱动套管/筒靴旋转环切,并施加轴压埋设套管。

③旋挖钻机/搓管机：当旋挖钻机动力头扭矩及加压力不能满足套管施工要求时，使用搓管机埋设套管，通过两侧的摆管油缸，可输出更大扭矩驱动套管。旋挖钻机底盘H支撑梁前端装有搓管机接口，便于搓管机与旋挖钻机安装，固定搓管机。

④全回转钻机套管工艺：全回转钻机是搓管机的升级版，回转采用液压马达和行星齿轮驱动，可360°旋转，提升下套管效率，旋挖钻机跟管钻进即可。

(4).灌注拔管：全套管咬合桩成孔灌注，视孔口高度，可使用混凝土搅拌车直接灌注，也可采用吊车+漏斗或混凝土泵送设备灌注；以灌注在前拔管在后的顺序，使用搓管机、全回转钻机或拔管机设备拔管，履带吊辅助。

咬合桩注意事项

(1)垂直度

根据设计要求，桩身垂直度偏差不大于3‰。为了保证钻孔咬合桩底部有足够厚度的咬合量，除对其孔口定位误差严格控制外，还应对其垂直度进行严格的控制。成孔过程中要控制好桩的垂直度，必须抓好以下三个环节的工作：

①套管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套管全部连接起来，整根套管（15—25m）的顺直度偏差宜小于10mm。

检测方法：于地面上测放出两条相互平行的直线，将套管置于两条直线之间，然后用线锤和直尺进行检测。

②成孔过程中桩的重直度监测和检查

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至终坚持，不能中断。

b.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”进行孔内垂直度检查，不合格时需进行纠偏，直至合格才能进行下一节套管施工。

③纠偏

成孔过程中如发现垂直度偏差过大，必须及时要求施工单位进行纠偏调整，纠偏的常用方法有以下三种：

a.用钻机油缸进行纠偏：如果偏差不大于或套管入土不深(5 m以内)，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，即可达到纠偏的目的。

b.桩纠偏:如果A桩在人土5 m以下发生较大偏移，可先利用钻机油缸直接纠偏，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。

c.纠偏：B桩的纠偏方法与A桩基本相同，其不同之处是不能向套管内填土而应填入与A桩相同的砼，否则有可能在桩间留下土夹层，从而影响排桩的防水效果。

(2)砼缓凝：

A桩混凝土缓凝时间应根据钻机施工咬合桩工序要求时间来确定，单桩成桩时间又与地质条件、桩长、桩径，钻进能力及操作工艺水平等有直接的关系。因此，A桩混凝土缓凝时间主要根据以下因素来确定：

①根据工程的具体情况和所选钻机的类型在现场做成桩试验来测定A、B桩单桩成桩所需时间tA、tB。

②A桩混凝土的缓凝时间，可根据下式计算T=k(2tA+B)

式中T---A桩混凝土的缓凝时间(初凝时间)；

k--不可预见因素影响系数,k=1.20；

tA、tB--A、B型桩单桩成桩所需时间。

(3)混凝土管涌

“管涌”是指在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。克服“管涌”有以下几个方法：

①A桩混凝土的坍落度应相对小一些，不宜超过18cm，以便于降低混凝土的流动性。

②套管底口应始终保持超前于开挖面一定距离( 跟管式钻进)，以便于造成一段“瓶颈”，阻止混凝土的流动，如果钻机能力许可，这个距离越大越好，但至少不应小于2.5m。

③必要时(如遇地下障碍物套管底无法超前时)可向套管内注入一定量的水，通过水压力来平衡A桩混凝土的压力，阻止“管涌”的发生。

④B桩成孔过程中，应注意观察相邻两侧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。直到完全止住“管涌”。

(4)浮笼

由于套管内壁与钢筋笼外圆之间的间隙较小，灌注混凝土起拔套管的时候，钢筋笼将有可能被套管带起上浮形成“浮笼”。一般用振动锤起拔套管时因高频振动的液化减摩效应，“浮笼"现象极少发生。此外，尚可采取如下改进措施：

①确保灌桩混凝土的坍落度，其粗骨料粒径满足<20 mm的要求。

②控制砼灌注流量。

③注意埋管深度2 m~5 m。

④钢筋笼的加工尺寸应确保精确，在转运、吊装过程中采取可靠措施，防止钢筋笼扭曲变形。

⑤在钢筋笼底部加焊一块比钢筋笼略小的薄钢板，增加其抗浮能力。

事故桩处理

在钻孔咬合桩施工过程中,因A桩超缓凝，混凝土的质量不稳定，出现早凝现象或机械设备故障等原因，造成钻孔咬合桩的施工未能按正常要求进行而形成事故桩，事故桩的处理主要分以下几种情况：

(1)平移桩位单侧咬合：B1桩切割咬合施工时，A1桩的混凝土已经凝固，使钻机不能按正常施工条件切割咬合A1、A2桩完成B1桩。在这种情况下，可向A2桩方向平移 B1桩桩位，使钻机单侧切割A2桩，以后在A1与B1桩外侧另增加一根旋喷桩作为防水处理。

(2)背桩补强：B1桩成孔施工时，其两侧A1桩、A2桩的混凝土均已凝固，处理方法为放弃B1桩的施工，调整桩序，继续后面咬合桩的施工，以后在B1桩外侧增加3根咬合桩及两根旋喷桩作为补强。

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