咬合桩施工总结范文
时间：2023-03-16 03:58:58
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篇1
关键词:基坑工程;咬合桩工法;冲淤沉积层;搅拌桩;钻孔桩
铁道第三设计院设计、中铁隧道集团有限公司承建的深圳地铁会-购区间隧道的围护结构是钻孔咬合桩在我国应用的第1个工程实例[1]。随后该工法在杭州解放路隧道工作井、南京地铁等工程中得到进一步的推广应用[2]。在工程实践的同时，相关研究人员对咬合桩围护结构的计算方法及参数选取、咬合桩的设计、施工工艺及相应的控制措施进行了较为全面的研究和总结[3—5]。该工法在软弱地层特别是冲淤沉积层中应用有其优势，但也存在一些问题[6—8]。文献[9—11]分别从桩的施工质量控制和变形预测方面做了相应的研究。本文从钻孔咬合桩施工工艺和扩径方面探讨新型咬合桩形式。
1 冲淤沉积层中灌注桩的扩径机理
篇2
关键词：基坑；钻孔咬合桩；工程监测
1.前言
天津目前正在进行大规模地铁建设，其中在市区部分地段采用了明挖法[1].由于城市中心地带建筑物、交通设施稠密，故地铁工程的基坑开挖只能在支护结构保护下进行垂直开挖。目前地铁深基坑围护结构一般采用的形式有钻孔灌注桩加水泥搅拌桩复合结构，地下连续墙结构和SMW工法[23].相对上述围护结构，钻孔咬合桩在天津较少有应用。该方法在国外及国内部分地区，已具备成熟的施工经验与工法，有很多成功的工程实例。其适用于沿海地区软弱地层、含水砂层地质情况下的地下工程深基坑围护结构的施工。它采用的是钢筋混凝土桩与素混凝土桩切割咬合成排桩的型式，其围护和止水效果很好，工程造价比地下连续墙和人工挖孔桩要低20%～30%左右。为此，在天津地铁西南角车站深基坑工程中引入了钻孔咬合桩工法。
2.工程概况
天津地铁1号线既有线改、扩建工程西南角站，位于四马路、南开三马路与黄河道、南马路交口处，呈南北走向。本车站将既有结构全部拆除，按照新的建筑平面重新构筑新结构。改建段结构全长244.349m。
2.1工程地质与水文地质
改建段区间位于第四系全新统人工填土层（Qml）、新近沉积层（Q43Nsi）、第Ⅰ陆相层（Q43a1）、第Ⅰ海相层（Q24m）中，岩性以杂填土、粉质粘土、粉土为主，土质松软，多呈可塑～流塑状，属中～高压缩性土。场地地下水类型为孔隙潜水，储存于第四系粘性土、粉土及砂类土中，地下水埋深0.8～4m，水位变幅1～2m。
2.2设计情况
该车站主体为地下一层多跨矩形框架结构，采用明挖顺作法施工。原设计方案基坑围护结构采用钻孔灌注桩加水泥搅拌桩止水帷幕，坑内设钢支撑系统。但由于本工程基坑开挖较深，达到了10m，且其中一段基坑与一栋高层建筑———金禧大酒店距离仅6m，而且由于开挖处杂填土中埋有原地铁修建时抛弃的建筑垃圾，有很多如钢筋、废木料、模板等各种杂填物，情况非常复杂，经现场试验后发现一般钻孔灌注桩成桩较困难；此外，本段地下水埋藏较浅且丰富，桩孔易发生坍塌变形。钻孔咬合桩由于采用了全钢套管护壁，能有效地防止孔内流砂、涌砂现象的产生，并且通过现场实时监测其成孔精度即可得到有效控制，其“一荤（指钢筋混凝土桩）”、“一素（指素凝土桩）”相互咬合排列，挡土和止水效果极佳，经济性好。最后经多方面因素综合考虑，本工程决定采用咬合桩这一新型围护结构型式。
3.钻孔咬合桩施工技术
3.1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桩采用缓凝型混凝土，B桩采用普通混凝土，先施工A桩，后施工B桩。天津地铁西南角站钻孔咬合桩采用的是全护筒冲弧法，即在两侧A桩成桩后利用护筒钻机的下压切割能力，在切割掉A桩部分混凝土的同时使B桩成桩。最后效果是使B桩嵌入两侧A桩一部分，形状类似于相互咬合，故形象的称为咬合桩。
3.2工艺流程
3.2.1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。
3.2.2单根咬合桩施工工艺流程
（1）护筒钻机就位：当定位导墙有足够的强度后，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；
（2）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；
（3）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；
（4）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；
（5）拔筒成桩：一边浇注混凝土一边拔护筒，应注意保持护筒底低于混凝土面≥2.5m。
3.2.3排桩施工工艺流程
流程：A1A2B1A3B2A4B3……。
3.3控制措施
（1）成孔精度控制：为控制咬合桩的成孔精度达到《地下铁道工程施工及验收规范》[4]要求，采用成孔精度全过程控制的措施。本工程采用的是在成桩机具上悬挂两个线柱控制南北、东西向护筒外壁垂直度并用两台测斜仪进行孔内垂直度检查。发现有偏差时及时进行纠偏调整。
（2）A桩混凝土缓凝时间的确定：在测定出单桩成桩所需时间t后，可根据下式计算A桩混凝土缓凝时间T
T=3t+K
其中，K为储备时间，一般取1.5t。
3.4施工问题与解决方案
（1）防止管涌措施：在B桩成孔过程中，由于A桩混凝土未完全凝固，还处于流动状态，因此其有可能从A、B桩相交处涌入B桩孔内，形成“管涌”。克服措施有：①控制A桩坍落度
（2）遇地下障碍物处理方法：由于咬合桩采用的是钢护筒，所以可吊放作业人员下孔内清除障碍物。
（3）克服钢筋笼上浮方法：在向上拔出护筒时，有可能带起放好的钢筋笼。预防措施可选择减小B桩混凝土骨料粒径或者可在钢筋笼底部焊上一块比其自身略小的薄钢板以增加其抗浮能力。
4.工程实践效果与分析
在对各种围护结构型式比选后，最终在天津西南角地铁车站基坑工程中选择了钻孔咬合桩这一新工法。施工中，在靠近金禧大酒店一侧的基坑采用φ1200咬合桩，其余基坑段采用φ1000咬合桩，桩间咬合200mm，桩长为19.2m。由于咬合桩这一围护型式首次在天津地铁工程中使用，而且基坑工程又是整个项目的重要工程，因此非常有必要在基坑开挖过程中跟踪施工进程，对桩体侧移、坑周地面沉陷和地层位移、附近建筑物、地下管网等变形及受力情况进行监测[5]，用取得的监测数据，与预测值或计算值相比较并进行分析，能可靠的反映工程施工所造成的影响，能较准确地以量的形式反映这种影响的程度，也可以对咬合桩的适用性进行客观、准确的评价。
4.1监测方案
监测设备包括：高精度水准仪，经纬仪和测斜仪。根据施工设计，在基坑开挖和主体结构施工期间，主要进行了变位、沉降、咬合桩变位和地下管线位移监测，监测对象及相应使用的仪器。
4.2数据分析
从2003年8月初开始监测，到2004年2月底结束，前后共计七个月的时间。在基坑开挖期间，工程中没有出现险情和事故，咬合桩防渗效果很好，各项监测数据也比较平稳，现对下面几个监测内容得到的监测数据进行分析说明。
由监测数据结果所绘出的桩体侧向变形曲线图可以看出，咬合桩围护结构桩体的最大侧向变形一般均发生在基坑开挖面以上靠近坑底的部位。比较186号桩与52号桩的侧移曲线，可明显看到52号桩的桩顶水平位移和桩体最大侧移均比186号桩要大很多。分析其原因，在图3中可以看出，186号桩位于一号线靠近金禧大酒店一侧的基坑边，由前述其桩径为1200mm，而52号桩桩径为1000mm。由于围护桩的桩径增大，所以其抗弯刚度势必会相应提高，在基坑内支撑型式相同的情况下，则桩身各部侧向变形量相应的会变小。52号桩桩顶最大侧移达到了8.5mm，远大于186号桩的2mm。分析原因是由于基坑开挖时第1道支撑加撑不及时，导致开挖后桩体悬臂状态暴露时间过长所致。综合这两个桩置与其他测点桩体侧移数据来看，绝大部分桩体变形值均满足要求，最大变形值11.9mm，小于设计要求的灌注桩、地连墙等围护结构水平侧移限值14mm。
在开始测量时地面已经存在微小的沉降。由于场地地下水位埋深较浅（0.8～4m），为了防止基坑开挖时坑内外水位差较大而引起的流砂、管涌等渗透破坏现象，本工程采取的是基坑外井点降水措施。所以可以认定，初始的微小地面沉降是由于基坑开挖前坑外降水引起的。地表沉降会随着施工过程时间的增大而加大，最大沉降发生在52-2测点处，其次是桩头测点52-3，而距离基坑最远的52-1点沉降值已非常小了，说明此位置处地面沉降受基坑开挖影响已很小。
建筑物在坑外降水时即有一定的沉降，但沉降值很小。而出现沉降最快的时候，正是基坑从开挖至开挖到底这段时间内。而后，这些测点虽然继续下沉，但下沉的速率明显变缓，最大沉降值仅为3.5mm。综合基坑周围其他几幢建筑物的沉降值及地下管线的变形情况来看，最大沉降量在15mm以内，完全满足了规范[7]限定对主基坑周围建筑物和管线的沉降限值20mm的要求。
4.3钻孔咬合桩新工艺的评价分析
从天津地铁一号线西南角站基坑工程采用钻孔咬合桩这一新型围护结构型式的实际施工过程和效果看出，钻孔咬合桩相比较其他几种常用的围护型式有其自身很大的优势：
（1）咬合桩采用的是全护筒冲弧法，能够克服不良地质条件下灌注桩成桩困难的问题；
（2）咬合桩采用钢护筒，不像灌注桩用的是泥浆护壁，可以大大减小泥浆四溢对周围环境的影响；
（3）咬合桩垂直度比灌注桩好，不会塌孔，下挖过程中如遇到土体内有杂物影响时可以直接下去作业人员对杂物进行清理；
（4）从经济角度，咬合桩比地铁隧道基坑常用的地下连续墙结构要省20%～30%的经费，经济性好。
同时在本次工程的施工过程中也总结出了一些钻孔咬合桩施工的改进方法，如咬合桩导墙若采用预制结构而代替现浇结构，不仅可以更加方便施工，而且经济性更好等等。
5.结论
（1）在本文所涉及的工程地质条件复杂的情况下进行地铁隧道施工，基坑开挖围护结构采用钻孔咬合桩这种新的围护结构型式，达到了预期的目的；
（2）在基坑工程中，只要围护结构的挡土和止水效果好，并及时架设支撑，基坑开挖时对周围环境不会造成太大的影响，完全可以保证紧邻高层建筑物的沉降变形满足要求；
（3）基坑外地表沉降会随着施工过程时间的增长而加大，通过对本工程后续观测的结果来看，后期的沉降将持续半年左右才逐渐趋于稳定；
篇3
关键词：水平旋喷桩 超前支护精度 沉降
中图分类号：TU472.3+6 文献标识码：A
前言：
目前所谓的旋喷，大多指垂直旋喷而言，且多用于基坑防护、病害治理或作为桩基使用，很少在挖掘隧道时用作水平方向的超前支护。某市北三环热力外线隧道下穿城铁某车站工程水平旋喷桩应用于暗挖隧道的超前支护中，实现了工艺上的突破，为软弱围岩中施工暗挖隧道提供了一种新型的超前支护手段，在工艺工法上开辟了一条新路。
1．水平旋喷桩止水加固技术原理
水平旋喷桩是以高压泵为动力源，通过水平钻机钻杆将带有特殊喷嘴的注浆管置入土层的预定位置后，喷嘴把配置好的浆液喷射到土体内，喷射流以巨大的能量将一定范围内的土体射穿，并在喷嘴作缓慢旋转和进退的同时切割土体，强制土颗粒与浆液搅拌混合，待浆液凝固后，形成水平圆柱状水泥土固结体即水平旋喷桩。
当旋喷桩相互结合后，便以同心圆形式在隧道拱顶及周边形成封闭的水平旋喷帷幕体，起到防流沙、抗滑移、防渗透的作用。
2．工程概况
热力线路隧道因周围环境条件限制，需从车站下横穿而过，该段热力线路在下穿段以隧道形式通过，隧道拱顶与车站基础底距离约1.817m，详见图1隧道横断面图。
为保证隧道开挖安全及无水作业，沿隧道周边设两排水平咬合旋喷桩进行土体加固，并形成止水屏障。旋喷桩直径350mm，内外桩间咬合100mm，各排桩间咬合100mm。旋喷桩布置形式见图2 旋喷桩布置横断面图。
热力隧道底层为人工堆积的粘质土层，主要成分为砖块、灰渣、碎石等，层厚3．80～5．10m，层底标高为39．16～40．20m。其下为第四纪沉积的粉质粘土层，层厚7．50～9．00m，层底标高为30．46～32．30m。场区内地下水类型属于上层滞水，水位埋深4．65～5．0m，标高39．15～39．61m。
3．设计概况
3.1桩长、桩径的确定
主要根据钻机的能力，即钻机的扭矩和钻杆的刚度而定；隧道下穿段共48米，考虑实行两端对打的方式以及市场现有钻机参数，桩长确定为24m与26m,搭接2m,桩径为350mm。
3.2 旋喷拱体厚度、咬合厚度的设计计算
只有当拱体结构有足够的强度，足以承受地压、水压和上部荷载时，才能保证工程隧道内的顺利开挖。拱体厚度可按下式计算：
B 为拱体厚度（m）； 为隧道半径（m）；为旋喷桩固结体允许强度（kPa）；
为作用于拱外缘的压力（kPa）。
多排孔位值m可按下式计算：
按上式计算所得的B值较大，超过单根旋喷直径，则按下式作多排孔布置孔位：
m 为布置孔位的排数，应取整数；
B 为拱体厚度（m）；
b 为旋喷有效厚度（m）；
根据确定的排数在据上式调整b的取值。
咬合厚度可按下式计算（如右图）：
L 为水平旋喷桩孔间距（m）；b 为单排桩有效厚度（m）；R 为旋喷桩半径（m）。
3.3坡度设计
由于高压浆对土体的切削及钻杆本身重力，钻头在钻进过程中会发生明显下移，为此对内侧上拱120度范围内的旋喷桩，预先上仰1.5％的设计坡度，外侧按水平旋喷施工。
3.4 设计施工参数
表1旋喷施工主要参数
4.水平旋喷桩施工
4.1施工工艺流程
见图3 水平旋喷桩施工工艺流程图。
4.2施工精度控制
（1水平偏差的控制:下仰偏差采取预先上仰进行控制，上仰角根据实际情况确定。
（2）控制分叉偏差:为控制偏差，采用了不易弯曲的60钻杆和自重大的200～300型水平水泥土钻机，预先做水泥土旋喷定位，掌子面做定位导向架控制。
（3）桩搭接不够:一旦发现桩搭接不够，采取在洞内进行定喷的方法进行补救。
4.3施工沉降分析
根据实地现场调查，并根据设计院提供和平里车站结构图、车站建筑图，对其产生原因进行分析，主要有以下两方面：
(1)车站结构自身沉降
本工程施工前， 站厅一层北一跨内共统计10条裂缝，道床统计3条裂缝。原因分析如下：该车站地质条件复杂，存在不均匀沉降的隐患，从原有裂缝调查已暴露出不均匀沉降问题,各种迹象表明，不均匀沉降还未稳定，裂缝仍在发展。
(2)旋喷桩施工引起
①旋喷桩施工速度过快，压力释放不均匀；
②从旋喷桩施工记录统计分析，相邻桩施工间隔时间较短，先施工桩未能及时承力，土体中压力未能及时释放，在连续作业下导致压力累加效应。
③从结构柱和道床的变形观测资料(图4结构柱与道床变形随时间变化曲线)可看出，旋喷桩整个施工期间变形比较平稳，完全在控制范围内。
④从裂缝的变化规律看，裂缝在施工期间，有部分裂缝增大、有部分裂缝减小，也说明施工期间地基不均匀沉降在发生变化，参见图5，图中可看出裂缝在原始值左右波动；
4.4沉降控制保证措施
综合以上对变形观测资料分析及裂缝的原因分析，特制定了相应的后续施工保证措施:
(1)减慢施工速度：采用1台机械设备施工；
(2)跳跃式施工：严格按照技术交底隔桩跳跃施工；
(3)加强沉降点观测：新布置观测点，在墙体和地面布置沉降观测点，对地面和墙体每天进行监测，掌握其变形情况；
(4)严格执行试验桩所确定的施工工艺及各项技术参数，尤其对压力进行严格控制；；
(5)严格控制泥浆流失量：专人负责检查每根旋喷桩水泥土的流失量。
通过以上措施，施工在保持现有裂缝稳定、结构处于安全稳定状态下，保证了不增加新的裂缝，不影响车站正常使用的功能。
5.水平旋喷桩技术特点总结
(1)可控性：水平旋喷桩的浆液局限在土体破坏的范围内,浆液的注入部位和范围是可通过调节注入参数(切削土体压力、固化材的注入速度、配比、注入量等) 获得满足设计要求的固结体。
(2)均匀性：喷射流在能量衰减前使其射流交汇,在碰撞点切削能量相互抵消,以致比桩心到碰撞点的距离大的地方射流已无能力切削土体,所以加固体均匀程度好。
(3)成本低、效率高：由于限定注入范围,注入量(相对而言) 大幅减少,每米水泥用量仅为100～150 kg ,施工速度比大管棚或深孔注浆提高2～3 倍,周期缩短。
6.社会效益、经济效益评价：
6.1社会效益
和传统新奥法注浆支护方式相比,水平旋喷搅拌桩具有无可比拟的优点，详见表2。
表2水平旋喷搅拌桩与传统注浆方法的比较表
6.2经济效益
传统的注浆超前支护方式因注浆扩散范围的不可预见,故其材料消耗往往很大,且有时需增加辅助措施来提高止水加固效果,使工程投资增加。而水平旋喷搅拌桩浆液扩散范围有限,材料投入量可控,一般施工效果较好,只有少量需进行注浆补救,这种超前支护方式对于目前以控制成本为目标的国内建筑市场来说,是具有一定发展前途的。
9.结束语
实践证明，水平旋喷桩技术在本工程施工过程中够提高了洞室的稳定性，使土方开挖和初支时不坍塌，避免涌泥、涌砂，有效控制地表下沉，保证了施工的安全等各方面取得了良好效果；且水平旋喷桩的造价仅是大管棚的2/3。所以水平旋喷桩在本工程中是一种行之有效的施工方法，在技术上是可行的、在经济上是合理的。
这一工艺还可以发展为单纯的搅拌桩墙或旋喷桩墙,应该能够发挥异曲同工的作用。
参考文献：
篇4
关键词：基坑工程；地铁盾构隧道：三维有限元法
0 前 言
南京某广场工程基坑在 3 个地方跨骑地铁 1 号线盾构双线隧道，基坑底距盾构管片顶最小距离为 1.67m。在地铁盾构隧道之上如此密集地进行施工，在南京软土地区尚属首次，多次召开专家会进行论证。地铁部门提出盾构隧道的保护要求：盾构隧道最大沉降不超过15 mm，盾构隧道最大隆起变形不超过10 mm。
跨地铁段地层主要为粉土、粉砂及淤泥质粉质粘土，属于软土地层。地下水含量丰富。地铁盾构位于淤泥质粉质粘土地层之中，基坑底亦位于该地层之中，工程地质条件差。
本文论述了该基坑施工过程中为确保盾构隧道安全采取的各种措施，以及这些措施的经验和教训，对跨地铁段施工工况进了数值模拟分析，可为类似地质条件下跨地铁段基坑工程提供参考[1-2]。
1 工程实践
南京某广场工程在南线隧道工程基坑、北线原有隧道延长工程基坑和地下停车场西出口基坑等 3 处跨骑地铁 1 号线盾构双线隧道。地铁 1 号线盾构双线隧道该区间隧道采用盾构法施工，管片衬砌内径为 5500mm，外径为 6200 mm，每节管片长度为 1.2 m，管片厚 350 mm。盾构隧道此段覆土厚 9.2 m。基坑与地铁1 号线盾构隧道相交角度约 70°。基坑平面示意图见图 1。
本段工程地质情况：①层以软塑状粉质粘土为主；②层为粉土、粉砂及粉质粘土。其中，②-1 粉土、②-2 粉砂、②-3 层淤泥质粉质粘土是明挖施工主要不良工程地质层。地下水含量丰富。地铁盾构位于②-3 淤泥质粉质粘土地层之中，基坑底亦位于该地层之中，工程地质条件差。土层基本物理指标见表 1。
南线隧道工程基坑采用二重管高压旋喷桩加固盾构隧道四周土体及防其上浮，旋喷桩距离盾构隧道顶面和侧面的间距为 0.5 m。二重管高压旋喷桩Φ800，搭接 200 mm，浆液压力 20 MPa，气压力 0.7 MPa，提升速度 10～15 cm/min。旋喷桩施工接近完成时，地铁盾构隧道左线局部管片接缝渗漏水、管片裂缝渗水等情况的发生，旋喷桩施工立即停工。事后分析可能在盾构隧道侧面旋喷桩施工引起的。然后从盾构隧道内部通过管片预留孔对管片外围区域进行注浆，以改善周围土体的力学性能。注浆方式采用先劈裂注浆，后压密注浆。对于管片接缝渗漏水、管片裂纹渗水的地方，采用压注亲水性环氧浆材料的方法进行封堵。隧道监测基本稳定后修补破损管片，拱部进行补充嵌缝。二个月后，基坑工程恢复施工。
吸取南线隧道工程基坑经验，停车场西出口跨地铁段采用深层搅拌桩加固盾构隧道周围土体，基坑开挖面以下水泥掺量 20%，基坑开挖面以上水泥掺量14%，搅拌桩距离盾构隧道顶面和侧面的间距为 0.5m。施工顺序为首先进行双轴深层搅拌桩加固，后进行基坑围护 1200@1150 挖孔咬合桩施工。在深层搅拌桩加固施工过程中顺利，只是在人工挖孔咬合桩施工过程中，1 根桩人工挖孔接近盾构隧道时，出现挤泥现象，盾构隧道右线 1165 环顶部管片出现崩角脱落，后及时采取措施后，顺利完工。
在骑跨盾构隧道处基坑围护采用中 1200@1150的挖孔咬合桩，桩长 8.0～16.0 m，基坑支撑采用Φ609×14 mm 钢支撑，间距为 4.8 m，设上下两道钢支撑。基坑降水采用管井降水，且盾构隧道两侧对称降水，地下水位降至标高 3.0 m。在基坑内降水效果不理想的局部区域打取轻型井点辅助降水。坑内盾构隧道外侧 3 m 处设四排Φ800 钻孔抗拔桩（每排 5 根），以加固盾构隧道四周土体及防其上浮。
该段基坑挖土遵循“分层、分段、对称、限时”原则。为防止因土方开挖先期卸载与基坑隆起而引起的地铁盾构隧道的上浮变形，机械开挖至标高 7.5 m，人工抽槽安装第二道钢支撑，然后对坑内土方分 5 次由中间土条分别向两侧对称进行人工抽条开挖。中间土条开挖后要集中力量进行两根 H300X300 型钢安装及片石混凝土板浇筑。为保证基坑及早封闭，片石混凝土板的 H300X300 型钢骨架在地面上预先加工，待基底清理干净，验收合格后将型钢骨架吊装至坑底：与抗拔桩钢筋焊接后，进行片石混凝土板浇注，利用其与抗拔桩的整体结构压住盾构隧道。
2 跨地铁段数值分析
通过对地下停车场西出口跨地铁段基坑施工工况的模拟分析，可以进一步认识地下停车场西出口跨盾构地铁段的变形机理，为施工方法的改进提供了依据。由工程情况可知，计算必须采用三维模型。
篇5
关键词：工程险情原因处理
Abstract: this paper mainly through the engineering case for the project happened after the risk, the cause analysis, the paper discusses the process.
Keywords: engineering danger reason processing
中图分类号： TV697.3+2文献标识码：A文章编号：
一、险情发生经过
2008年7月22日下午，珠江新城旅客自动输送系统土建3标工程右线盾构始发掘进至－1环时，洞门密封下部出现较大涌水涌砂渗漏，在短短三十多分钟内，涌水量达300多方，夹带的涌砂量达160余方，涌水涌砂迅速灌满始发井区域的地坑，并漫到车站的其它底板上。
而该右线洞门，曾于2008年5月19日开始开凿时发现有较大涌水，于2008年6月7日割除洞门外排钢筋时，洞门中下部的外排钢筋保护层混凝土发生较大水平向变形，向基坑内侧鼓出，较大水流夹带粉细砂从混凝土与围岩间缝隙涌出险情。
二、工程概况
广州市珠江新城旅客自动运输系统南起于赤岗塔，向北下穿珠江、珠江新城区域、天河体育中心，止于林和西站，与地铁三号线林和西站相通，全长3.88km。土建施工3标工程为该系统的一部分，包括赤岗塔站和赤岗塔――海心沙――广州歌剧院盾构区间。
本车站的地下水主要以潜水型孔隙水赋存于海陆交互相淤泥质砂层和陆相冲洪积砂层中，该两层厚度较大，孔隙度较大，处于饱和水状态，渗透系数K=1.76～5.46 m/d，属于富水的中等透水地层。基岩裂隙水与基岩的裂隙发育及其连通性有关。全风化岩带中地下水主要以孔隙水形式存在，该带属于弱富水性地层，弱透水性；强-中风化带地下水以承压裂隙水形式存在，为弱富水地层，弱透水性。
三、险情原因分析
1、端头加固方案自身存在的薄弱环节是造成涌水涌砂的主要原因
（1）端头加固设计方案进行局部修改后，未提出明确的预防地下水渗漏要求该工程盾构始发端头加固方案原设计为“800厚C15素混凝土地下连续墙+水泥搅拌桩”，素混凝土地下连续墙埋深与底板底部平，水泥搅拌桩为φ550呈三角形咬合布置。在图纸会审中，承包商提出并经设计同意，“C15素混凝土地下连续墙终孔深度按入中风化岩1m控制”，水泥搅拌桩由“三角形咬合”改变为“四边形咬合”。
该方案改变后，根据现场地质情况判断，素混凝土地下连续墙的终孔标高位于始发洞门中部偏上位置。由于地下连续墙入岩深度较小，且底部存在一定厚度沉渣，地下连续墙与围岩之间存在泥浆分隔，这些都缩短了地下水绕渗路径，为地下水的渗漏提供可能的通道。水泥搅拌桩由“三角形咬合”改变为“四边形咬合”后，其桩间可能存在不咬合现象，为地下水渗漏提供通道。修改的方案对如何预防地下水渗漏没有提出明确要求。
（2）该端头加固体的素混凝土地下连续墙直接与水泥搅拌桩接触，两者之间接合不密切，存在渗流通道，方案上未采取紧密交接咬合措施。
（3）桩底与岩面间存在渗流通道：设计要求水泥搅拌桩桩体进入强风化岩10cm，由于该地层下伏岩层为层，无强风化层，加上搅拌桩本身的特性，无法进入岩层成桩，因此岩层与砂层界面是加固薄弱环节。
（4）加固体搅拌桩“四边布置”方案本身的咬合宽度只有100mm，在地层中施工时，由于该地层的可灌性较差，下部搅拌成桩质量较差。
2、围护结构与加固体素混凝土墙间、加固体素混凝土墙与岩面间、端头搅拌桩加固体内及加固体与岩面间存在渗水通道是造成开凿洞门出现涌水涌砂的直接原因，上述通道未有效堵塞及洞门密封损坏是造成右线始发涌水涌砂的直接原因。
3、未严格落实各个处理方案是造成险情不断升级的重要原因
打凿洞门前，本应认真施打水平探孔探查端头加固体的加固及止水情况，但是承包商在未打认真施打水平探孔的情况下就开始打凿洞门，掌子面出现涌水。
四、险情处理过程
1、洞门开凿险情处理
2008年05月19日洞门开凿涌水及2008年6月7日割除洞门外排钢筋涌水涌砂险情发生后，地铁总公司竺维彬副总经理、建设总部谭文副总经理等领导、及监理公司各级领导、驻地监理部先后组织了8次专题会，认真分析险情产生的原因、指出工程风险点，对洞门涌水涌砂处理、洞门密封补强处理、端头补充加固、始发应急措施等提出了系统的处理意见和建议，包括在洞门橡胶止水帘布后满塞海棉滤砂、盾构机上增开径向注浆孔适时注聚氨酯或注浆堵水等。
在具体实施时，虽然驻地监理部及业主现场代表以种种形式督促，但是会议所提的意见和建议并未得到认真的落实。与此同时，承包商却认为各方提出的意见和建议已落实，不断地以口头、书面等形式向业主、监理单位相关领导、相关人员提出始发要求，均未得批准。最后，承包商提出了用旋喷桩封闭右线端头的“小包围”方案（见下图），在小包围内采用“袖阀管”注浆法向端头地层内注入水泥浆，同时辅以降水井降水，旋喷桩为单排单管旋喷，降水井口径φ160。尽管业主、监理、设计、咨询等各方对方案持一定的异议，特别是降水井工艺及直径达不到应有目的，但承包商仍然按方案施工完成。
施工现场对端头进行处理后，在承包商的强烈要求下，经过多方协调，业主、监理、施工单位相关人员于2008年7月20日召开右线盾构始发条件正式验收会，同意承包商在仍然存在一定风险之下始发掘进，并提醒承包商做好各项应急准备工作。
从始发出现涌水涌砂险情及抽芯取样结果看，单管旋喷桩在该地层中的成桩质量难于保证，对岩面与砂层结合部的渗水通道的堵塞处理效果不理想。
2、始发涌水涌砂险情处理
2008年7月20日开始掘进后，期间洞门12点位附近发生涌水，监理、业主现场值班人员组织承包商进行了紧急堵砂堵水处理，并于2008年07月21日下午将水堵住。7月21日晚，盾构机中体前部进入洞门密封，业主和监理部多次电话并书面要求承包商立即从环向注浆孔注入聚氨酯，但是因夜间承包商项目经理和总工均不在场，驻地监理部虽然在现场严格督促，负责注浆的施工人员仍然于23点多离开工地，未能实施洞门下部密封封闭。7月22日下午，盾构掘进至－1环时，洞门密封下部出现较大渗漏。为防止险情进一步扩大，地铁总公司竺维彬副总经理组织业主、监理、承包商相关人员立即启动应急预案实施了抢险工作。
控制住险情后，恢复生产小组提出了箱体方案（如下图），以钢筋混凝土箱体包裹负环和盾构机，以处理恢复掘进时洞门涌水涌砂问题。
由于承包商系第一次在该盾构区间始发段这样的上软下硬地层中掘进，没有过往的经验，为解决盾构掘进可能出现的喷涌及地面塌陷问题，承包商自行提出“大包围”方案，历时近一个月，以313根单排双管旋喷桩包围始发端头（旋喷桩总长度达3800余m），中间布设φ600降水井6个（孔深约12m），同时为改善地层土体，在大包围内@3000开设91个孔，向地层中注入膨润土浆注浆180余方，总共消耗水泥近700吨、膨润土近100吨、水玻璃近30吨。
经过上述处理后，本工程右线于2008年9月17日恢复掘进。盾构机完全进洞后，从负环管片接缝处有较大的渗水，采用聚氨酯堵塞零环与洞门之间的间隙后，负环管片接缝的渗漏消失。在“大包围”范围内掘进过程中，从盾构机螺旋机出口处仍然时有喷涌现象，但是见面沉降较小。如果仅从技术角度来看，“箱体”加“大包围”处理方案是成功的。
五、经验教训总结
1、始发及接收端头的加固方案设计，应根据具体的水文地质与工程地质条件，充分考虑方案的适应性、地层加固及止水的效果。
2、设计、施工、监理单位对于设计方案的修改应慎重考虑，充分进行方案比较及做足预防措施。
3、端头加固施工时应做好施工工艺、施工参数的监控。
4、注重端头加固质量检测的监控，包括检测方式方法、点位选取、样品存放及送样等。
5、开洞门前，必须认真施打水平探孔检验端头加固质量。
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【关键词】市政工程；深基坑；施工工艺；质量；安全；控制
1引言
随着国家的不断发展，市政工程不断增多方便了人们的生活。市政工程的建设中，深基坑是最重要的建设之一。在深基坑建设中，最重要的是深基坑的支护工作，深基坑的支护体系可以很好地确保相关工作人员施工时的安全。从目前的经验和建设实例来看，我国深基坑支护工作还存在较大的问题，深基坑的支护工作主要是在建设深基坑时对其周边环境进行安全防护，即在深基坑的四周墙壁上进行加固和支撑。这项工作看似简单，实则需要其周密的计划部署和严格的监管过程，在此方面，我国有严格的标准规范，相关的施工单位需要严格按照国家的规定标准进行施工[1]。
2深基坑工程施工的特点
2.1风险性大
对深基坑的侧壁进行加固和支撑、保护周围环境安全的工作只是临时性的，所以不会有太高的质量要求。而为了确保这种临时性的防护工作不会出现安全问题，相关的施工单位就必须安排专人对其进行实时的监测，一旦发现问题要及时地进行处理，同时，也要对有可能出现的安全事故作出相应的应急预案，一旦出现险情，要及时地进行救援，确保工作人员的生命安全。除了支护工程本身的状况外，天气也是一个影响深基坑安全施工的重要因素。通常情况下，深基坑的开挖深度是非常大的，遇到下雨的天气，深基坑内会很容易出现积水，这些积水会极大地影响到施工，为此，施工单位一定要提前做好深基坑地排水设施的建造，一旦遇到下雨天气要及时地进行排水，确保工程建设的顺利进行。
2.2区域性强
在不同的区域深基坑的建设差别是非常大的，尤其是对于我国这种幅员辽阔的国家，存在许多特殊的区域，如黄土高原这种以黄土为主的地方，地质较软较黏，就需要根据当地的实际情况进行相应的深基坑建设规划，使得深基坑能够适合当地的地质情况，有的时候甚至在同一个城市内的不同地方也需要相应地去调整建设方案。因此，深基坑的建设不存在模仿其他地方建设方法的做法，所有的施工单位必须对自己所在区域的地质情况进行详细的了解后，才能设计出适合本地区的施工方案[2]。
2.3具有较强的独立性
在进行深基坑开挖工作的过程中，需要考虑到地质、地下管线等多种情况，开挖的深基坑不能影响到原来已有的地质以及已有的地下管线的使用，同时，还要确保地下不同承受能力的地基不会被挤压变形，这就导致开挖深基坑的每一个步骤都必须严格按实际情况进行设计，也就是上一个深基坑开挖工程的设计换到不同的地质环境中便无法进行使用，所以至今为止，在开挖深基坑的工作中无法制定相应的统一标准。
3地基施工中深基坑支护应用
3.1合理设置坑壁形式
深基坑坑壁的设置对于深基坑支护工作的进行非常重要，要想完成高质量的深基坑支护工作，就必须以合理的坑壁为基础。坑壁的设置需要施工单位对坑壁可能产生的严重后果作出判断，并以此为根据进行坑壁设置的后续工作，坑壁的设置同样需要施工方对施工地的环境进行详细了解，需要因地制宜，根据当地的地质水文情况对坑壁的设置作出相应的调整。详细科学的规划是设置出合理坑壁形式的基础。
3.2深基坑地下水处理情况分析
在进行深基坑开挖工作过程中可能会接触到当地的地下水，对于这种地下水，通常的会使用排水和止水2种方法进行处理，具体使用哪种方法要根据当地的实际情况进行确定，不同的地质环境所采用的方法是不同的。因为是对基坑内的水进行相应的处理，所以在处理地下水的过程中也要详细地了解当地的降水情况。
3.3钢支撑施工技术要点
施工过程中，安全始终是放在首位考虑的事情。在开挖基坑和进行基坑支护工作的时候都要确保其稳固性。为了更好地确保基坑以及基坑支护工作的安全，施工单位可以设置一个由钢支撑和围护桩所结合而成的受力体系，这个受力体系可以承担基坑所不能承受的巨大压力，以此来确保施工的安全。对围护结构体系要进行科学的建设，使用钢围檩对围护体系进行加固，同时，还要使用角撑等对围护体系进行加固。在所有工作完成之后，还要对其进行检测，确保其质量无问题后再进行相关的收尾工作[3]。
3.4支护结构的选择
支护结构的选择对于整个工程的建设来说是非常重要的。要根据当地的实际情况来进行选择，施工场地的大小和土质的软硬程度都会影响到支护结构的选择。目前，在深基坑的开挖工作中较常使用的技术有2种，一种是支护开挖，另一种是放坡开挖。2种技术的不同就在于是否在有支护的情况下进行开挖，所以，放坡开挖又被称为无支护开挖。相比于支护开挖，无支护开挖的限制性因素比较多，但成本较低。因此，在选择任何一种技术前，都要以工程的技术、质量要求以及投入成本等各方面的因素为考虑基础，在详细周密地考量的基础之上，选择合适的基坑开挖技术。
4市政工程深基坑施工质量安全控制
在深基坑支护工程施工之前，还必须对施工期间可能发生的各种突发状况加以预测，且提出针对性的应急方案。坍塌、流沙等都是在进行深基坑支护工作中常见的安全事故。为了避免这些安全事故给施工带来重大的损失，施工单位在施工之前就要安排专人对施工过程中的情况进行实时的监测，一旦发现可能出现事故的情况，要及时地进行处理，同时，要加强对所有工作人员的安全教育工作，把提前做好的安全预案下发到每一个工作人员的手中，要在事故出现之前进行处理。从以往的经验来看，某些施工单位为了赶在工期之内完成工作，在明知事故隐患没有彻底解决的情况下，进行施工，最终导致事故的出现中造成重大的损失，所以相关的施工单位要牢记，不能为节约一点成本，就让工作人员在具有安全事故隐患的环境中工作。
4.1对基坑的施工管理采用信息化的管理技术
高科技的信息管理管理技术能有效地对施工过程中的各个环节进行有效的监管，同时，也能将各个施工段和施工区域的信息进行有效的传播，使得信息能够最快速、最广泛地传播，避免一些意外情况的发生。例如，在深基坑出现沉降或者变形的情况下，信息化的管理可以及时的进行监测，同时在最短的时间内对相关的方案进行调整，确保问题的及时解决。除了解决相关的问题之外，信息化的管理还可以在一定程度上节省建设单位的管理成本，提高整体的施工效率[4]。
4.2对止水帷幕进行结构参数设计
止水帷幕就是利用搅拌桩相互搭接而形成的一种装置，这种装置在深基坑的开挖过程中是非常重要的，它的相关设计参数需要施工单位进行准确的了解：（1）桩径，对于止水帷幕来说，桩径是第一个要考虑的因素，桩径的大小对于工程的造价和止水帷幕的性能都有极大的影响，所以一定要根据实际的情况以及设备的性能计算出合适的桩径；（2）排数，通常情况下在进行止水帷幕的建设过程中都会使用双排，双排相较于单层具有较好的防漏水的性能，使用双排进行止水帷幕的构造会大大地提高工程质量；（3）桩长，搅拌桩的长度主要是为了在水中起作用，所以，决定桩长的主要因素是水位的深度，在水位较深的情况下，桩长较长，在水位比较浅的情况下，桩长较短；（4）咬合长度，通常情况下在进行止水帷幕设计的时候，都会出现两桩重合的情况，而两桩重合叫做咬合，两桩重叠的长度就叫做咬合长度，咬合长度需要进行精准的计算，不能马虎[5]。
篇7
关键词 ： 钻孔机 施工工法 机理 双动力头
在桩基础建设施工中，双动力头钻孔机由于其施工效率高、成桩质量好、适用于多种施工工况，因而深受施工单位的喜爱。该文充分把握双动力头钻孔机最新的国内、外技术发展方向，借鉴国内、外一流产品的优点，进行消化、吸收、改进和提高，总结出双动力头钻孔机的成孔机理和施工工法。
该类机型的基本结构如图1所示，其中1为注浆管道、2为内动力头、3为外动力头、4为外套管和螺旋内钻杆、5为保护套、6为支腿、7为可扩履底盘、8为配重、9为可旋转平台、10为卷扬机、11为立柱、12为立柱顶部滑轮组。
一些细节结构根据不同机型可适当调整，例如底盘可采用如图所示的履带结构，还可以采用步履结构。双动力头钻机相对于已有普通钻机噪音低、效率高，而且这种钻机可以在空间狭小的临近建筑物间进行施工。
1 双动力头钻孔机的成孔机理
双动力头钻孔机若按照动力头的工作方式分类常见的有两种，一种为双动力头可分离式，另一种则为双动力头不可分离式。无论双动力头是否可分离，双动力头钻孔机的成孔机理基本类似，两个动力头悬挂在桩架上，分别驱动外侧套管和内侧钻杆。两种情况最明显的不同就是如果两个动力头可分离则外套管和内钻杆可进行竖直方向的相对运动，这样的优势则为可根据施工工艺需要，内侧动力头与外侧动力头能同轴逆向旋转，使扭转反力自平衡，双动力头上下任意分离、相对运动、逆向旋转分别驱动内侧钻杆和外侧套管钻孔，适用于多种工法的施工。当内动力头带动钻杆钻进的同时外动力头驱动外套管反向旋转跟进，这样就可以达到护壁的目的，避免钻孔坍塌（尤其是在提钻时），又可纠偏保证垂直度，还有利于钻屑的排出，成孔精度高，施工速度快，能够应对各种复杂的地形。当然，如果两个动力头采用一个，双动力头钻孔机就可以像普通钻机一样进行施工。与普通长螺旋钻孔机相比，双动力头钻孔机克服了其输土速度与钻孔速度相矛盾的问题，一般长螺旋钻机施工时要实现快速输土，必然钻孔速度就要提高，因为钻头与负责输土的螺旋叶片是一个整体，但是钻头转速一旦提高扭矩就会下降，不利于钻机掘削钻进。双动力头钻孔机解决了这一矛盾问题，内动力头带动的内钻杆在外套管的存在下钻进时，可以提高速度向孔外进行输土，它也可以进行掘削，外动力头带动的外套管能够实现大扭矩的掘削钻进，两者同时施工，因而相对于已有钻机效率较高。若套管式螺旋钻机由可分离式的双动力头、高稳定性履带式桩架和先进的液压电气控制系统组成，配置套管螺旋钻及潜孔锤等组合钻具，就可进行多功能、多用途施工。特别是能在卵石、漂石层及坚硬岩石层等复杂地层高效率钻孔，成桩孔径、孔壁形状规整、质量好，垂直精度高，施工无泥浆污染；可解决大直径桩基础高效率打孔“入岩”的技术难题，克服泥浆对环境的严重污染。全液压驱动的动力头具有恒功率变量的动力性能、转速可随负载自动调整，输出扭矩大、过载能力强，比电动式动力头体积更小、重量更轻、工作更平稳。
2 双动力头钻孔机的施工工法
双动力头的存在，使钻孔机能够进行多种工法施工，例如CFA工法和CFG桩，可根据实际工况如地质条件、工作环境等的需求进行相应选择，实现一机多用。这样使得这种钻机正好满足未来发展的需求。
CFA工法是Continuous Flight Auger的简称，即螺旋钻机连续钻进和灌桩。通过钻杆内部空腔直接向钻孔内灌注混凝土，形成钻孔压注桩。CFA工法是一种地基处理方法，突出优点是功效高、机械化程度高、经济效益明显等。在适宜的施工环境中，施工效率为150～200m/d。适用于填土层、粘土层、砂土层、卵石层等。采用的主要设备为长螺旋钻机和砼泵及其它辅助设备，如搅拌机。该种工法在法国、英国、德国、美国流行较早，由于其突出的优点，目前在我国应用也较为广泛。
CFG桩在90年代后期以来以其施工速度快、质量易于控制、工期耗时短、工程造价低廉等优点，在国内、外发展迅速。CFG是水泥粉煤灰碎石桩英文缩写的简称，它是由水泥、碎石、粉煤灰、适量中粗砂加水按照一定的配合比搅拌形成的具有高粘结性强度的桩，和桩间土、褥垫层一起形成复合地基，充分发挥了桩间土的承载能力。这种桩体的刚度在碎石桩和混凝土灌注桩之间，适用于多种土质地基的加固，包括粘性土、粉质土、淤泥质土等，尤其是软土地基，加固效果更为显著。另外从经济方面来讲，这种桩的成本较低，因而发展迅速。根据桩间疏密程度和承载力的不同，可分为长桩和短桩。
图2所示为双动力头钻孔机施工的工法1，此种工法为内动力头驱动内部的长螺旋钻杆，外动力头驱动外部的套管，图2从左到右依次表明，套管和长螺旋钻杆同时进行下钻工作，以相反方向逆向旋转。渣土、岩屑等在钻进时沿着钻杆上的螺旋叶片排出，外套管上留有排出孔。达到预定钻进深度后拔出钻杆和套管，向钻孔内下放钢筋笼，然后浇注混凝土，最后成桩。
双动力头钻孔机可制作钢管桩，如图4所示，钻到预定深度后，从长螺旋钻杆内部压注一定量的混凝土，在钢管底部形成混凝土桩头。然后由内动力头驱动的螺旋内钻杆拔出，外动力头驱动的钢管则留在钻孔内形成钢管桩。
若是遇到复杂地形，如地质中含有卵石、漂石甚至是坚硬岩石时，就可采用图5所示工法4。这种工法是在由内动力头驱动的螺旋钻杆下方连接一潜孔锤，外动力头驱动套管，它可跟进护壁，钻到预定深度后，拔出钻杆和潜孔锤，套管留在地下，向孔内下放钢筋笼，钢筋笼安放好后浇注混凝土，最后拔出钢管成桩。这样可使成孔的孔径、孔壁形状规整，桩身综合质量好，垂直精度高。如果双动力头输出扭矩大、组合钻具整体刚性高，就可以使得这类钻孔机不但能够在卵石层、岩石层快速钻孔外，还可以在倾斜基岩、废旧基础、残留地下建筑物等各种复杂条件下打孔和清除旧桩。
双动力头可使钻孔机形成图6所示的两种墙桩和图7所示的咬合桩。具体选择哪种依据现场的需求。图6墙桩是一个一个按顺序制作的，之间可有间隙或者是两个相邻桩之间相切。间隙的大小取决于土质情况和施工中对桩基础的要求。比较硬的土质本身的承载能力大，桩与桩之间的距离就应该适当增大些，在桩的间距之间可增加别的起到安全的措施。若桩相切，钻孔就有两种方式，间距足够时按顺序一个一个桩进行施工，间距不够时，先制作1、3、5等奇数位置的桩，大约两个小时后再制作2、4、6等偶数位置上的桩。对于图7所示咬合桩的制作顺序，先钻1、5、9等位置上的孔并灌注成桩，然后3、7、11位置上的，最后2、4、6等位置上的。
3总结
篇8
关键词：钢板桩；施工损伤；处置措施
中图分类号：TU71文献标识码： A
一、工程概况
锡澄运河新夏港船闸位于江阴市新夏港河原水利套闸处，该船闸为Ⅲ级船闸，建设规模为2×180×23×4.0m（线数×闸室长×口门宽×最小槛上水深）。闸室为分离式结构，两线船闸共用中间闸墙。东西两侧闸墙均为锚碇墙钢板桩结构，中间共用闸墙采用钢板桩单层拉杆对拉结构，钢板桩闸墙由前墙、导梁、拉杆及锚定墙组成，东西两侧钢板桩长19米，中间共用闸墙钢板桩长18米。
其工程主要特点是：双线船闸采用闸首错位布置，闸室及导航墙采用钢板桩结构。闸首错位布置、中间闸墙（16米间距钢板桩对拉）共用的三墙两闸结构，能有效的减少了建设用地，更符合江阴地区寸土寸金的土地资源状况，船闸结构新颖，为国内首创。闸室墙及导航墙采用钢板桩结构在国内亦较少采用。
钢板桩结构具有强度高、接合紧密不易漏水、施工简便、速度快、可减少基坑土方开挖量等特点，广泛应用于各类基础工程施工。钢板桩结构施工原理是将钢板桩用打桩机打（压）入地基，使其互相连结成钢板桩墙，达到用来挡土和挡水。可总结为八个字：在其结构上可“护锁成墙”，在其使用功能上能“挡土止水”。其优点是施工简便，止水性能好，可根据施工需求定制，降低成本。
为满足整体稳定和地基渗透稳定的要求，新夏港船闸设计采用热轧钢板桩结构的闸室墙（桩长达18米与19米），拟建船闸最大开挖深度约15米，要求桩体应进入③-1d1～2层或以下土层一定深度。为此设计要求采用高强度、长桩身、大截面模量、具备一定耐候性能的热轧U型钢板桩。经过对安赛乐米塔尔、蒂森克虏伯、新日铁等多家国外主流钢板桩生产厂家产品的）比选，该工程最终采用了综合性能尤为突出的德国蒂森克虏伯的L628型钢板桩。其钢板桩主要参数为：尺寸600mm×228mm,截面积210.8cm2/m,惯性矩63380cm4/m,截面模量2780cm3/m,屈服强度为390MPa。项目设计使用热轧钢板桩1264根，约2400吨。
二、地质条件
据江苏省水文地质工程地质勘察院于2011年2月完成的《锡澄运河航道整治工程新夏港河船闸工程地质勘察报告》：闸室区域范围内存在着两大土层：一是③-1b1层为韧性及干强度较高且存在直径2～6mm含铁锰质结核的硬塑粉质黏土；二是③-1d1层为饱和密实型粉砂粘土，偶含直径2.5～9mm含砂质结核,其标准贯入击数值超过40（最大达54）。如此特殊地质条件，使得采用常规方法插打钢板桩几无施工可能，因而该项目的实施面临着钢板桩施工应用等诸多难题。
三、主要难题与处置措施
由于施工区域地下存在着标贯击数（SPT）超过40、俗称“铁板砂”的密实砂层，部分地段地质条件较为复杂、沉桩困难，前期施工过程中出现了钢板桩损伤比例较高，导致项目进度滞后并需投入一定精力进行修复处理。
1、主要问题
1）土中遗留石块致桩体变形
（1）产生原因：硬质石块对桩体产生较大阻力，导致桩体接触部位外扭，同时锁口因此而弯曲变形，与前根桩间咬合过紧，急剧增大的摩擦力产生高热致使锁口尖部熔融缩小；硬质石块直接作用于锁口产生较大阻力，导致锁口外斜变形，桩体扭曲。
（2）克服措施：1、引孔应处理干净；2、反复上下插拔，将石块挤走；3、桩体端部切成锥形减少锁口入土阻力。
（3）桩体修复办法：矫正变形桩体及锁口或直接将桩体端部切成锥形与相关锁口；切除端部变形部分桩体及锁口，可切成锥形。
2）打设倾斜致桩体变形
（1）产生原因：操作或土层硬度不均致桩体打桩未能保持垂直入土，使桩整体逐渐向锁口联接部的反方向倾斜，致桩体向外变形，锁口随桩体与先前打入桩锁口间的拉力而被拉伸变形。
（2）克服措施：1、严格控制打桩锤，使桩体保持垂直入土；2、将打桩锤人为反向施力以纠偏；3、采用屏风式插打可避免此问题出现
（3）桩体修复办法：矫直变形桩体及锁口或部分切除相关锁口。
3）被前根桩桩体锁口异常变形拖累
（1）产生原因：前一根桩侧部在硬质土层作用下带动锁口向内侧大幅收缩变形，使后一根桩打至该区域后，顺着前一根桩锁口的轨迹下行，产生极度外卷变形，被扯直外翻。
（2）克服措施：1、引孔应消除土层大的阻力；2、拔出前桩，清除锁口变形（变形严重者需换用新桩），人为控制插桩方向，调准入土方向。
（3）桩体修复办法：矫正端部锁口变形区域，长度较短也可直接切除变形部分。
4）桩体间扭转严重摩擦力产生高热烧损锁口
（1）产生原因：相邻两根桩不在一条直线上，扭转角度过大，相互憋劲，产生极大的摩擦力造成高热使锁口严重烧坏（锁口内侧与相邻桩接触部位被烧出凹坑）
（2）克服措施：打设中随时控制桩的入土角度，发现问题及时纠偏，否则轻者产生带桩，重者烧桩。
（3）桩体修复办法：局部修磨、焊补锁口损伤部位。
5）土层阻力交变致入土桩体倾斜
（1）产生原因：打设至阻力较大的硬质土层，桩体末端向打设阻力最小的方向倾斜。
（2）克服措施：遇到阻力较大、难以打设下行时，应及时拔桩，观察桩体变形，判断属何种问题，调整桩锤位置反向纠偏插打越过该区域。
（3）桩体修复办法：矫直变形桩体。
2、工作措施
1）引孔应到位
部分桩因土中遗留石块或其它硬质土层，导致钢板桩难以入土并形成局部变形，既损伤桩体也影响打桩质量与速度。
2）打桩锤夹紧钢板桩腹板时应对中
夹头在夹紧钢板桩时操作应细心，注意保持腹板对中，否则打桩锤与桩体将因受力偏心而出现水平分力形成偏心力矩，造成钢板桩自入土始即产生歪斜。
3）钢板桩腹板与打设法线应注意保持平行
施工操作中发现打设进度很慢，应及时停机观察，通过调整打桩锤的角度与方向进行纠偏控制，否则钢板桩若相互间形成扭桩，轻者会产生带桩且难以打到位，严重者将因摩擦力过大出现高温烧损锁口。
4）打设应勤于观察及时修正钢板桩下行情况
科学合理的打设方法是减少钢板桩损耗、确保施工顺利的关键。打设中遇到阻力较大、桩体难以下行时，应及时拔出钢板桩，观察桩体变形情况，判断出现了何种状况，据此相应调整桩锤角度与位置反向纠偏插打越过问题区域。
四、结束语
篇9
【关键词】SMW工法桩；监理；施工质量
SMW工法桩是：以多轴型钻掘搅拌机在现场向一定深度进行钻掘，同时在钻头处喷出水泥系强化剂而与地基土反复混合搅拌，在各施工单元之间则采取重叠搭接施工，然后在水泥土混合体未结硬前插入H型钢或钢板作为其应力补强材，至水泥结硬，便形成一道具有一定强度和刚度的、连续完整的、无接缝的地下墙体。沿海软粘土地区应用较多。
施工过程中，监理如何对SMW工法桩的质量进行质量控制？
一、施工准备阶段的质量控制：
1、开工前准备：
①监理单位应编制SMW工法桩监理实施细则。内容包括工程特点、编制依据、监理工作流程、监理工作的控制要点及目标值、 监理工作的控制方法及措施、 监理工作的安全控制措施，由专监理编写，总监审核后，按此方案实施。
②熟悉设计文件。特别是要理解设计意图，明确SMW工法桩的宽度和深度，以及插型钢的范围和长度及搅拌桩的咬合情况。
③复核、批准逐桩水泥用量、型钢插入深度和桩位布置图。
④完成SMW工法桩分项工程开工申请的审查和批准。
2、对施工放样资料的复核和审批：
①复核SMW工法桩里程范围内各横断面中线桩、边桩或者方向桩的放样坐标计算。
②审批利用已批准的控制网进行中线桩、边桩或方向桩放样的方法。
③审批施工承包商根据桩位布置图进行桩位施工放样的放样方法。
3、对原材料的质量控制：
①水泥：水泥尽量选择知名品牌，材料进场后，要求施工单位及时上报质保书及供应商3天及28天的水泥检测报告， 监理人员做好见证取样工作，由于SMW工法桩用水泥量大，常采用散装水泥，故500t为一检验批，总质量不少于12kg。水泥原材料检验合格后，方可使用。
②H型钢：主要对型钢的长度、截面高度、截面宽度、腹板中心线、、对接缝、挠度等进行检查，是否符合设计要求。如果发现长度不足、变形扭曲严重的、外表有明显裂纹的、锈蚀严重的H 型钢要求施工单位退场；
③型钢焊接质量的控制：H型钢焊接接头应逐根检查，供应商应提供探伤报告，检查H型钢的外形尺寸、变形及焊接情况，尽量避免将相邻H型钢焊缝设置在同一断面上， 同一断面接头数量不宜大于50%。
4、对机械设备的核查：
①SMW搅拌机：有两种2 轴和3轴。2轴搅拌机只能进行机械搅拌，水泥掺量、桩体水泥土强度较低。如果要求成桩均匀、水泥强度高、抗渗性能好，土质情况、周围环境允许的情况下，只能选用3轴搅拌机。
②注浆泵：额定工作压力宜大于2.8MPa。
③测量仪器：为保证基线及水准点的准确性，对使用了一年的水仪器、经纬仪要求施工单位进行标定。
二、施工过程中的质量控制：
1、定位放样监控：要求施工单位对围护结构平面轴线及标高定位放样后，经自检合格后，提交报验单，经监理工程师根据图纸及施工组织设计的要求对其进行复核。
2、开挖导沟监控：施工前，要求施工单位必须清除地上和地下障碍物，并平整好场地，夯实或压实后的路基，使重型桩机和吊车能平稳行走；同时要检查开挖的导沟平面位置的宽度、深度及垂直度是否符合设计要求。
3、桩机就位监控：检查机头是否已正确对中桩位轴线，桩位偏差不超过5cm；桩机立柱导向架垂直度偏差控制在1/250内，且基坑底处的垂直度应控制在1/200。
4、水泥浆液的监控：检查水泥浆液级配是否符合设计要求；检查浆液拌注设备及有关计量设备是否完好，管路接头是否严密；常用的最佳水灰比为1.5～2.0，水泥浆比重1.36～1.38。
5、成桩施工的监控：
①控制下沉速度：预搅下沉的速度应控制在小于1m/min，一般控制在0.5m/min左右，边喷浆边下搅拌头。
②提升喷浆搅拌：当搅拌头下沉到加固体底标高时，搅拌头在原地搅拌1min，以确保水泥浆液通过输浆管和钻杆压入加固体底部，然后边喷浆边提升搅拌头，提升速度应控制在小于2m/min。为了使水泥和地基土充分搅拌均匀，应将搅拌头边旋转边沉入土中，至设计加固深度后边搅拌边提升直至地面。水泥浆液应分二次搅拌完。
③严格控制喷浆速率与喷浆提升（或下沉）速度的关系：喷浆和搅拌提升速度的误差不得大于±0.1m/min。如果采和二搅二喷，喷浆提升速度不大于2m/min。
④注浆压力的控制：注浆压力控制在1.5MPa～2.5MPa.以浆液输送能力控制。
⑤在施工过程中，如因故停止注浆，应将机头下沉至停浆点以下0.5m，待恢复供浆开泵时再喷浆提升。
⑥经常检查并督促施工单位做好注浆液制备，其水泥浆液的水灰比应达到1.5-2.0，比重为1.37左右，确保水泥浆中的水泥掺量不少于水泥土桩体重量的20%，每台班测2次。
6、H型钢施工监控：
①水泥土搅拌桩施工完成30min内，督促施工单位立即吊插H型钢；
②型钢的插入要求施工单位采用牢固的定位导向架，并用两台经纬仪双向校核插入时的垂直度，型钢插入到位后用悬挂构件控制型钢顶标高，并应将已插好的型钢连接起来，防止在施工下一组搅拌桩时，造成已插好的型钢移位。
③导沟上设置的定位、导向型钢支架一定要有足够的刚度和稳定性，在H型钢插放过程中真正起到定位导向作用，确保H型钢定位、垂直度控制准确。
④邻桩施工：连续的水泥土墙中相邻桩施工的时间间隔一般不应超过24h。因故停歇时间超过规定时间，应采取补桩或在后施工桩中增加水泥掺量（可增加20%～30%）、补桩及注浆等措施。前后排桩施工应错位成踏步式，以便发生停歇时，前后施工桩体成错位搭接形式，有利墙体稳定及止水效果。
7、在成桩过程中，对水泥土要进行取样做试块，宜提取桩长不同深度三个点处的水泥土样，最上点应在3m以下，取样数量为每台班每机架做一组70.7*70.7*70.7mm水泥土试块，一组共6块。试块在水中养护，测定28天的无侧限抗压强度。
8、钻头及搅拌叶检查： 经常性、制度性地检查搅拌叶磨损情况，当发生过大磨损时，应及时更换或修补钻头，钻头直径偏差应不超过3%；对叶片注浆式搅拌头，应经常检查注浆孔是否阻塞；对中心注浆管的搅拌头应检查球阀工作状况，使其正常喷浆。
9、型钢拔出：型钢回收应在主体地下结构施工完成后方可进行。在拆除支撑和围檩时，应将型钢表面留有的围檩限位或支撑抗滑构件、电焊等清除干净。起拔型钢应采用专用拔桩机，起拔时要垂直用力，不允许倾斜或侧向撞击型钢，型钢拔除孔隙用砂浆填实。
三、总结：
采用SMW工法桩只要现场质量严格按规范按设计要求进行控制，能节约施工成本，缩短工期且能减少环境污染，对我国经济的发展，环境的保护有着不可低估的作用。
参考文献：
[1]肖德纲.唐昌尧，浅谈SMW工法桩施工质量控制，科技创新导报，2010.NO.08；
[2]葛汉明.魏劲松，用于深基坑围护的SMW工法桩施工技术，建筑技术，2008.12；
篇10
关键词：自凝灰浆；施工工艺；施工重难点
中图分类号：TU74文献标识码： A
自凝灰浆墙是一种强度低、可承受较大变形而不破坏的塑性墙体，具有较好的防渗性能。在基坑止水防渗、地基防渗、围堰防渗、病险水库处理等工程中成功应用。
80年代末期开始建设的大亚湾核电站防止海水浸入基坑工程、2005年的三峡三期上游土石围堰防渗墙工程、2007年完工的武汉阳逻长江大桥南锚碇工程的挡水帷幕等都采用了这一工艺，目前正在施工中的武汉鹦鹉洲长江大桥南、北锚碇也都在设计上使用了这一自凝灰浆防渗墙技术。
1、工程简介
南京市梅子洲过江通道连接线-青奥轴线地下交通工程B2-J1区为地下立交段施工，本区由梅子洲隧道、滨江大道及互通匝道和地下空间叠落交错组成，为局部地下三层框架结构，主要采用明挖暗埋法施工，“坑中坑”设计为其显著特点，采用大放坡开挖的地下空间基坑内套直立开挖的隧道基坑的形式。基坑最大开挖深度达27m，最大开挖宽度（东西向）258m，最大开挖长度（南北向）323m。
2、自凝灰浆墙施工概况
南京青奥轴线地下工程在梅子洲隧道YK10+387.6、YK10+463.2、YK10+525里程处设置三道自凝灰浆墙，以实现分区降水目的。
自凝灰浆墙墙厚800mm，深度45.5m～53.4m，要求墙体渗透系数不大于1×10-6 cm/s，28天无侧限抗压强度不小于0.3MPa。自凝灰浆墙采用连续施工无接头工法，在自凝灰浆初凝时间内实现连续作业。自凝灰浆墙详细情况见下表：
3、自凝灰浆墙施工重难点分析
（1）自凝灰浆墙浆液制作
自凝灰浆墙施工重点之一是自凝灰浆浆液质量。浆液配比与拌制控制至关重要。浆液配合比经过试验室确定，达到设计强度与抗渗指标。在现场自凝灰浆制作过程中采用自动拌浆系统，每单位浆液所需材料重量由自动拌浆系统自行称重，严格按照配合比施工。浆液在自动拌浆系统搅拌均匀后不间断输送至开挖槽段内。
（2）自凝灰浆墙成槽施工
自凝灰浆墙最大深度为53.4m，有粉质粘土、细砂、中粗砂等土层，同时由于地下水位高，自凝灰浆墙施工时成槽困难，极有可能发生槽壁坍塌现象。工程实际存在以下不利于自凝灰浆墙施工的因素。
①YK10+387.6处自凝灰浆墙深度大，施工精度较难控制，砂层较厚，存在卡斗风险。
②由于地下连续墙先于自凝灰浆墙施工，在自凝灰浆墙施工到与地下连续墙交接处时，抓斗与地下连续墙之间存在空隙，部分土方无法挖除，导致自凝灰浆墙与地下连续墙交接处出现冷缝。
③自凝灰浆墙初凝时间在40小时左右，这意味着每单元槽段自凝灰浆墙必须保证不间断连续施工，浆液供应必须充足，成槽机运行状态良好。
④自凝灰浆墙采用跳跃法施工，自凝灰浆墙墙体受Ⅰ期、Ⅱ期槽段施工间隔影响较大。若间隔时间过短，将会影响Ⅰ期槽段上部墙体强度。若间隔时间长，Ⅱ期槽段底部墙体强度较高，会使Ⅱ期槽段施工难度大，成墙垂直度难控制，影响成槽质量和成槽效率。
⑤基坑临近长江边，受长江影响，水量丰富，水压力大，对成槽开挖过程中槽壁稳定不利。砂土层自稳能力差且渗透系数大，成槽护壁泥浆易流失，影响护壁效果，易造成超挖或塌槽。
4、自凝灰浆墙施工重难点对应措施
①本工程拟投入德国BAUER公司生产的GB34成槽机2台进行施工，抓斗自带控制及自动测斜纠偏系统，以控制成槽垂直度。
②自凝灰浆墙浆液制作采用自动拌浆系统，严格按照配合比配置，制浆不间断，保证槽段浆液供应需求。
③成槽施工过程中，抓斗掘进应遵循一定原则，即：慢提慢放、严禁满抓。特别是在开槽时，必须做到稳、慢，严格控制好垂直度；每次下斗挖土时须通过垂直度显示仪和自动纠偏装置来控制槽壁的垂直度，直至斗体全部入槽后。抓斗出入导墙口时要轻放慢提，防止泥浆掀起波浪，影响导墙下面、后面的土层稳定。
④自凝灰浆墙与地下连续墙交接处施工冷缝采用φ800双高压旋喷桩补缝。桩深与自凝灰浆墙同深，桩墙咬合300mm。
⑤对每个里程段自凝灰浆墙流水进行合理规划，确保Ⅰ期、Ⅱ期槽段施工间隔在30～40小时，保证每幅墙体施工质量。
施工中始终维持稳定槽段所必须的泥浆液位，及时补浆，保证泥浆液面比地下水位高出一定高度；重视泥浆护壁对成槽的关键作用，根据地层条件及时调整护壁泥浆成分及比重，平衡侧壁压力，确保护壁质量及其作用效果。
施工过程中每幅槽段施工结束对成槽机进行检查保养，重点检查钢丝绳和液压抓斗，确保单元槽段施工过程中机械运行正常。
制定应急预案，模拟施工过程中可能发生的情况和应采取的应急措施，并根据以往经验进一步优化应急预案的可行性、可操作性，确保施工质量。
加强现场技术人员及施工人员的教育，强化其“安全第一、质量至上”原则，将安全理念和质量标准落实到每个细节处。
5、施工工艺
（1）主要施工设备
① 自动拌浆系统2套，用于灰浆制作；高速制浆机2台，用于膨润土浆制作。空压机3台。
② 德国宝娥GB34液压成槽机2台，用于挖掘成槽，该机械斗宽0.8m，斗头开度2.5m，其挖掘力大，配有自动纠偏系统。
③土方车3辆，卡特320挖掘机1台，用于自凝灰浆墙弃土外运。
（2） 导墙施工
导墙为钢筋混凝土结构，采用倒“L”形导。净宽比自凝灰浆墙厚5cm，导墙顶口和地面平，肋厚 200mm，净宽850mm，深度为2.0m，导墙混凝土强度等级为C25级，不得漏浆。导墙在施工期间，应能承受施工载荷。具体导墙结构及施工流程如下。
平整场地测量定位开挖沟槽绑钢筋立模板复核导墙模板混凝土浇注养护拆模加方木横支撑回填土方。
（3）自凝灰浆制作
①工程材料
自凝灰浆墙材料分两部分：制定一般泥浆的膨润土、水、Na2CO3（纯碱）、CMC（纤维素），及配置自凝灰浆的水泥、缓凝剂。
自凝灰浆配合比
自凝灰浆制作
首先在制浆池中按照自凝灰浆墙配合比加入水、钙基膨润土、CMC、纯碱，利用2台高速制浆机制备膨润土泥浆，然后将制备的新泥浆输送至新浆池，在新浆池内循环4~5小时使膨润土颗粒充分水化，静置24小时后将配置好的泥浆输送至自动拌浆系统按照自凝灰浆配合比再加入水泥和缓凝剂经二次搅拌成自凝灰浆，最后通过管路输送到开挖槽段。
自凝灰浆墙成槽施工
自凝灰浆墙采用跳跃法施工，一期槽段2.8米宽，二期槽段2.4米宽。相邻两槽段之间咬合20cm。相邻槽段灰浆初凝达到一定强度后30～40小时方可进行开挖。相邻槽段施工流程见图。
自凝灰浆墙相邻槽段施工图
自凝灰浆墙施工工艺：测量放线导墙施工自凝灰浆墙成槽清底二次补浆初凝后墙顶回填土方。
自凝灰浆墙施工工艺流程图