AM桩在地铁深基坑施工中的应用.pdf

C O N S T R U C T I O N MA C H I N E R Y 2 0 1 4 . 727 施工技术 CONSTRUCTION TECHNOLOGY 在城市交通拥堵情况日趋严重的 今天，国内越来越多城市开始修建地 铁。在城市中心区域因交通流量大， 地铁车站常采用盖挖逆作的施工方 法，对于在软弱地层施工的地铁车站 钢管柱施工提出了新的课题。杭州地 铁某项目创新设备配置模式和工艺工 法，钢管柱下部采用AM旋挖钻机扩孔 灌注桩，确保了地铁车站施工安全。 1 工程概况 杭州地铁某项目位于杭州市区 中心区域，地面车流量较大，地下 5层段基坑开挖深度29m，基坑面积 2950m2。基坑采用盖挖逆作法施工， 基坑钢管柱以下桩基采用AM可视旋挖 扩孔灌注桩，桩径为1600mm每根桩 基设置2个扩大头，扩大到2600mm， 桩深约25m，共计27根。 2 地质情况 本项目地质属钱塘江海积平原第 4季地貌单元，为冲海及河流相沉积 物。场地浅表层分布有3.2〜6.7m不 等的填土，其下33m左右为粉土和局 部缺失的高压缩性的粘土层，中间为 3.1〜16.4mm左右的粉砂和圆砾层， 下伏白垩系下统朝川组K1c泥质、 凝灰质粉砂岩。 基坑开挖范围内地下水主要为第 四系松散岩类孔隙潜水，水位埋深 0.5m。基底以下有承压水，含水层为 细砂、圆砾和圆砾，隔水层为上部的粉质粘土和 粘土层4、6、9、7、8、10层，承压 含水层顶板埋深37.5〜40.8m，实测 承压水头埋深在地表下5.14m。 3 AM桩施工难点分析 1）单桩承载力大，桩直径为 1600mm，底部扩大为2600mm，扩大 部位的几何尺寸偏差不大于-20mm， 钻孔深度达55m左右，桩端持力层为 20-3层中风化粉砂岩，桩端土承载 力特征值为3300kPa，所有AM桩基 均进行桩底注浆，单桩抗压承载力 AM桩在地铁深基坑施工中的应用 李科锋1，帅学涛2，聂 娟2 1.北京建筑机械化研究院，北京 100007；2.福建南方路面机械有限公司，福建 泉州 362021 图1 AM桩旋挖钻机施工现场作业 建筑机械 2 0 1 4 . 728 施工技术 CONSTRUCTION TECHNOLOGY 19000kN，抗拔承载力4200kN。 2）车站逆作法施工要求严格控 制支承桩柱之间及支承桩与地下连 续墙之间的差异沉降，柱顶累计沉 降量≤30mm，各桩与桩、桩与墙之 间的桩顶差异沉降不得大于跨度的 2.5‰，并且不大于20mm。 4 设备选型 根据以上工程桩的特殊要求，使 用常规正反循环施工机械已无法保证 工程桩基扩底施工及成桩质量，应选 择大型AM工法全液压可视扩底旋挖钻 机，才能满足本工程扩底灌注桩施工 各项精度要求。施工中拟采用进口的 KH180-3、SD515、LS-118RH-5、LS- 120RH、ED5500、ED6200H中的任一型 号，以上设备的共同优点是成孔深度 深，成孔直径大，垂直度高，成孔效 率高图1－3。 5 施工工艺 1）投入本项目施工的主要设 备在主机设备确定后，按照主要设 备和辅助设备能力配套选择，确定本 项目主要设备配置计划表1。 2）场地平整与布置。 设备行走区域需要全部硬化，满 足大型设备行走承载力要求机械行 走区域混凝土厚度300mm，其余部分 按250mm进行硬化，钢筋采用16mm钢 筋间距200mm纵横布置，使用C20混 凝土进行浇筑。 3）AM桩施工方案及工艺图4。 第一步全液压旋挖钻机进场， 桩中心定位及埋设护筒； 第二步钻机开始成孔，边钻进 边注入稳定液至设计标高； 第三步开始一次扩孔作业； 第四步二次孔底扩孔并清底； 第五步监测孔深； 第六步安放钢筋笼； 第七步 安放导管进行二次检 测, 如沉渣超过10cm要进行二次清 孔; 第八步进行混凝土灌注； 第九步混凝土灌注完毕，拔除 钢护筒。 6 AM桩施工要点及质量保证 措施 6.1 施工现场准备工作 1 完成对桩基作业人员的培训 和组织准备。 2 完成对施工机械具的保养 调试，保证进场前机械具性能、状 态良好。 3 各种物资准备齐全，完成材 料采购计划，物资准备要做到保证质 量，供应及时。 6.2 放桩定位 用全站仪放出扩底灌注桩心位置 后打入射钉作为标记，在放好的桩点 处拉十字线，引出4个护桩用来对桩 基中心进行复核。 图2 AM工法旋挖施工现场影像管理装置 图3 AM工法旋挖施工现场影像管理装置 表1 AM桩施工主要施工设备表 序号设备名称规格型号单位数量用 途 1钻孔桩钻机GPS-22台2用于AM桩等径部分成孔。 2履带起重机150t台1用于钢筋笼、钢管柱等吊装。 3履带起重机50t台1用于钢筋笼、钢管柱等吊装。 4液压挖掘机PC120台1用于土方清理以及碎石回填等。 5HPE液压插入机/台2用于钢管柱插入。 6钢筋切割机/台1用于钢筋切割。 7钢筋车丝机/台1用于25mm以及25mm以上钢筋车丝。 8泥浆分离器/台1用于泥浆净化。 9泥浆泵3PNL台1用于泥浆抽除。 10注浆机YZJ100台2用于桩底注浆。 11泥浆泵3.5kW台1用于泥浆抽除。 12潜水泵6BS台2用于泥浆制备等。 C O N S T R U C T I O N MA C H I N E R Y 2 0 1 4 . 729 6.3 钻机对位 钻机就位通过其底盘行走机构及 转盘的工作来完成，钻机就位要求 在钻机履带下垫两块6m2.2m 0.03m厚钢板；用经纬仪复测钻杆垂 直度，保证垂直度在1/300范围内； 钻机在完成定位后，由驾驶员在操作 室内对本机位置进行锁定，使桩机达 到最佳状态。 6.4 埋设孔口钢护筒 护筒的作用为固定桩位，引导钻 头方向，隔离地面水流进入孔内， 保证孔内液面高出地下水位或施工 水位，增加液面高度，保护孔壁不坍 塌，护筒埋设时需露出地面250mm。 6.5 泥浆制备 泥浆制备采用优质膨润土、烧 碱、纤维素制成，在施工现场设置一 个造浆池和泥浆净化、循环系统。 6.6 等径桩成孔 刚开始时放慢钻孔速度，并注意 放钻要稳，提钻要慢，特别是在孔口 5〜8m段旋挖过程中通过控制盘来监 控垂直度，如有偏差及时进行纠正， 每次进尺控制在600mm左右图5。 6.7 扩底成孔 钻机钻到桩底标高时,更换扩底 专用魔力扩孔铲斗进行扩孔作业本 工程为Φ1600mm扩至2600mm。旋挖 钻机上设有电脑管理施工影像装置系 统，操作员根据影像显示控制钻机进 行垂直度和扩孔尺寸控制。 6.8 清孔及验收 清孔用测绳检测孔深，到位后 进行清孔。清孔采用挖斗反复捞取沉 渣，直到沉渣厚度符合设计要求注入 6.11 混凝土灌注 清孔结束后必须在30min内灌注混 凝土，水下混凝土采用C35加HE-O混 凝土外加剂，混凝土的初凝时间控制 在38h以内，18h之内的混凝土坍落度 不低于120mm，考虑钢管柱插入需要 一定的时间，单桩混凝土灌注时间应 控制在4h内。 通过合理选择施工机械设备，施 工过程严格按规范和标准执行，采用 AM桩工法优质高效的完成了钢管柱施 工任务，为后续车站主体施工赢得了 宝贵时间，同时因工法创新也获得了 良好的经济效益和社会效益。 [关键词] AM桩；地铁施工 纯度较高的泥浆，置换出孔内的钻孔 泥浆。 验收在钻孔达到设计标高后进 行清孔，使用超声波进行孔底标高、 孔底沉渣、泥浆指标检验，完成成孔 质量验收工作。 6.9 钢筋笼的制作、吊装 钢筋笼的加工和制作集中在专用 钢筋加工平台进行，基坑内扩孔灌注 桩钢筋笼的长度在22m左右根据入岩 情况确定，钢筋笼采用一次加工成 型，一次起吊完成。 钢筋笼采用整体吊装，吊装时要 严防碰撞，控制变形。考虑钢筋笼自 重约4t，起重高度在24〜25m，选择 主吊为150t，副吊为50t履带起重机进 行钢筋笼的吊装。 6.10 安装导管、二次清孔 钢筋笼安装完成后，应尽快安装 导管，并严格控制孔底沉渣。导管应 设置在钢筋笼中心位置，导管要稳步 沉放，防止卡挂钢筋笼，导管距孔底 300〜500mm。导管安装完成后采用气 举反循环进行第二次清孔。 图4 AM桩施工工艺流程示意图 图5 AM桩成孔施工图