盖挖逆作车站工程AM桩施工工法

1、2014年度参评三级工法 AM桩施工工法 PAGE 第13页 共13页AM桩施工工法1.前言随着城市的的不断发发展，高高层建筑筑越来越多多、地面面交通越越来越拥拥堵，城城市轨道道交通建设设尤其是地地铁车站站面临着施工场场地越来来越狭小小、建筑筑物保护护成本及风险越来来越高的的窘境，地铁车车站如采用盖盖挖逆作作法施工工可在一定程度度上缓解解以上压压力。盖挖逆逆作法施施工基坑坑暴露时时间短可可以尽快快恢复地地面交通通，围护结构构变形小小，有利于保保护临近近建筑物物和构筑物物。盖挖逆作作法中立立柱施工工是关键键环节，传传统定位位器施工工方法安安全风险险大、定定位精度度低，而而AM桩工法法不但施施工安

2、全全、速度快快、精度度高，而而且可以以有效缩短短抗拔桩桩长度，是是盖挖逆逆作车站站中立柱柱施工的一一种理想想方法。合肥地铁大大东门站站采用盖盖挖逆作作施工。车车站抗拔拔桩直径径分20000mmm、18000mmm两种桩型型，直径20000mmm灌注桩桩，设两两道直径径30000mmm扩大头头，分别别位于桩桩底标高高及桩底底以上9.44m处，直直径18000mmm扩底灌灌注桩，设1道直径3000mm扩大头，位于桩底。永久性钢管管柱安装装采用HPE液压垂垂直插入入法施工工，永久久性钢管管混凝土土柱根据据桩长直直径有700、800、9000mm三种，钢钢管壁厚厚20mmm，最大大法兰直直径16000

3、mmm，钢管管插入桩桩顶以下下3.995m。2.工法特特点2.1采用用扩底抗拔拔桩可以以提高桩桩基抗拔拔能力30%以上。2.2全部部机械化化作业，减减少人员员进入桩桩底安装装定位器器的风险险。2.3永久久性钢管管柱安装垂垂直度、平平面位置置精度高高，提高高工程质质量。3.适用范范围本工法适用用于土层层或软岩岩地层盖盖挖逆作作法建筑筑物抗拔桩、中立立柱施工工，适用用钢管柱柱直径30025000mm，钢管柱的长长度50mm，钢管柱的重重量80TT。4工艺原理理抗拔桩采用用全液压压可视可可控扩底底旋挖钻钻机进行行扩底，保证桩基抗拔效果；根据两点定位原理，通过HPE插入机的夹具抱紧钢管柱，HPE插入机

4、上下往复运动将钢管柱向下插入，通过安装在钢管柱上的传感器在操作室利用电脑控制系统调整钢管柱垂直度及平面位置，最后结合人工测量保证钢管柱安装精度。5施工工艺艺流程与与操作要要点5.1施工工工艺流流程（图1）AM全液压旋挖钻机定AM全液压旋挖钻机定位施工现场准备埋设钢护筒等径桩成孔利用扩孔钻头第一次清孔安装钢筋笼等径桩成孔至设计深度扩底成孔结束，测量孔深灌注混凝土混凝土灌注完毕钢筋笼制作钢筋笼验收稳定液循环稳定液处理回收废 弃不合格稳定液储藏池边钻边注入稳定液稳定液配制安装导管检测沉渣扩底成孔开始液压垂直插入机就位垂直插入永久性钢管柱钢管柱内浇筑砼钢管柱安装完成砼养护填充钢柱外缝隙拔出钢护筒图-1

5、 AM桩施工工工艺流流程5.2操作作要点5.2.11埋设护护筒桩位测量放放样后用用旋挖钻钻机钻孔孔至钢护护筒需埋埋设深度度，旋挖挖钻机移移开，HHPE液压垂垂直插入入机就位位。HPE液压压垂直插插入机的的定位器器中心与与桩位中中心对齐齐，控制制护筒中中心位置置；就位位后HPE液压垂垂直插入入机驱动动钢护筒筒360度旋转转沉入钢钢护筒至至地面以以下7.55m，护筒筒埋设后后移除HPE液压垂垂直插入入机。本工程钢管管柱柱顶顶在地面面以下6m，埋设设钢管柱柱后需拆拆除钢管管柱送柱柱的工具具柱，因因此钢护护筒的长长度应不不少于8m，护筒筒直径应应比桩直直径大2000mm，确保保人工下下入孔内内6m切除

6、工工具柱的的安全。5.2.22成孔护筒埋设完完毕后，用用泥浆泵泵向孔内内注入稳稳定液，使用旋转钻机至中风化岩层，随后更换冲击钻机完成中风化岩层的成孔。钻进中根据据严格控控制稳定定液的质质量，及及时向孔孔内注入入稳定液液使孔内内水位高高出地下下水位22m以上上。旋挖钻钻孔孔过程中中，用两两台经纬纬仪双向向随时检检测钻机机钻杆的的垂直度度，当钻钻孔有倾倾斜时，可可往复进进行扫孔孔修正，直直至垂直直度符合合要求。冲击钻成孔孔过程中中经常检检查钢丝丝绳在锤锤头冲击击前后的的状态，必必要时采采用超声声波检测测仪进行行垂直度度检测，确确保成孔孔垂直度度满足要要求。在成孔过程程中或成成孔后孔孔壁坍塌塌，轻度

7、度塌孔应应加大稳稳定液密密度和提提高水位位；严重重塌孔，应应回填粘粘土，等等待一定定时间后后采用低低速钻进进。钻孔时经常常检查稳稳定液的的性能，当当各项指指标超过过上下限限时，应应及时调调整。5.2.33扩底AM工法可可视全液液压扩底底旋挖钻钻机更换换AM工法扩扩底魔力力铲斗进进行扩底底成孔作作业，本本工程为为20000mmm扩至30000mmm,在扩底底施工时时，通过过映像监监视系统统，在自自动管理理中心的的指挥下下，回转转扩底铲铲斗在进进行旋转转中切削削土体实实现扩孔孔作业，铲铲斗的刀刀排镶嵌嵌钛合金金，被平平均分成成二份或或四份进进行岩土土的切削削挖掘，实实施水平平扩底，期期间产生生的岩

8、土土砂砾被被铲斗所所容纳，收收回铲斗斗交带到到地面。扩扩底成孔孔结束后后，测量量孔深并并组织监监理单位位进行确确认。图-2 AAM可视全全液压扩扩底旋挖挖钻机成成孔作业业 图-3 AAM可视扩扩底影像像管理装装置AM可视全全液压旋旋挖扩底底钻孔灌灌注桩护护壁采用用人造稳稳定液，稳稳定液比比重应控控制在1.2以内。 清清孔时将将扩底魔魔力铲斗斗（桶式式，带档档板）放放至孔底底，通过过铲斗旋旋转钻进进渣土达达到清孔孔目的。安装钢筋笼后采用所举反循环进行二次清孔。5.2.44浇筑混混凝土钢筋笼采用用100吨履带带吊整体体吊装,要严防防碰撞、变变形。在稳定液比比重、粘粘度、含含砂率及及沉渣厚厚度等控制

9、指指标满足足规范要要求后，方可可进行下下道工序序。清孔结束后后必须在在30分钟内内灌注混混凝土，否否则必须须重新清清孔，水水下混凝凝土采用用C355，考虑虑灌注桩桩混凝土土浇筑完完成后安安装钢管管柱，混混凝土的的初凝时时间控制制在36小时以以上，考考虑钢管管柱插入入需要一一定的时时间，单单桩浇注注混凝土土的浇注注时间应应控制在在4小时内内。首次混凝土土灌注料料，初灌灌料不应应小于计计算初灌灌方量，混混凝土必必须连续续灌入，控控制导管管埋深在在25米。要严格检查查混凝土土的坍落落度及和和易性，坍坍落度一一般控制制在1822。混凝土灌注注时，提提升导管管要慢并并平稳提提升，严严防碰撞撞钢筋笼笼。在

10、保证桩头头混凝土土质量的的前提下下，最后后一次混混凝土浇浇灌量要要考虑插插入钢管管柱所占占体积。5.2.55HPEE垂直插插入机就就位对中中混凝土灌注注完成后后，重新新放出桩桩位为中中心，并并将十字字线标记记在护筒筒上。复复核桩位位后，将将HPEE液压插插入机械械的定位位器中心心与基础础桩位中中心在同同一垂直直线上，然然后吊装装HPEE垂直插插入机就就位， HPEE液压插插入机根根据定位位器就位位对中。5.2.66调整HPPE垂直直插入机机水平度度就位对中后后，HPPE液压压插入机机械可手手动、自自动调整整水平度度，并重重新复核核中心位位置，满满足要求求后即可可吊装钢钢管柱入入孔。5.2.77

11、吊装钢钢管柱钢管柱对接接工具柱柱后的长长度在41m以上，为为保证吊吊装时不不产生变变形、弯弯曲，采采用二台台吊车多多点抬吊吊，将钢钢管柱垂垂直缓慢慢放入HHPE垂垂直插入入机上，抬抬吊的设设计是保保证钢管管柱不产产生变形形、弯曲曲的前提提，根据据我公司司的经验验，吊点点设计如如下图：图-4 HPEE液压垂垂直插入入机 图-5 钢管柱柱吊装 5.2.88HPEE垂直插插入机液液压插入入钢管柱柱钢管柱吊放放至HPPE垂直直插入机机内，下下入孔内内至第二二道法兰兰（顶部部向下第第二道）后后，由HHPE垂垂直插入入机抱紧紧钢管柱柱，并复复测钢管管柱垂直直度，满满足要求求后垂直直插入孔孔内，刚刚开始下下

12、放钢管管柱时，由由于钢管管柱的自自重，钢钢管柱能能自由下下入孔内内一定深深度，当当浮力大大于钢管管柱重量量后，由由HPEE垂直插插入机将将钢管抱抱紧，由由液压插插入装置置的液压压下压力力将钢管管柱下压压插入孔孔内，当当插至混混凝土顶顶面后，重重新复测测钢管垂垂直度，此此时根据据安装在在钢管柱柱上的垂垂直仪来来检测钢钢管柱的的垂直度度，测定定数据可可根据电电脑分析析确定钢钢管柱的的垂直度度，满足足垂直度度要求后后继续下下压插入入至混凝凝土中；如不满满足要求求可调整整HPEE垂直插插入机的的水平度度直至钢钢管柱垂垂直度满满足要求求。图-6 HPEE插入机 图-7 插入钢钢管柱5.2.99钢管柱柱四

13、周回回填碎石石HPE液压压垂直机机垂直插插入永久久性钢管管柱后，根根据设计计图纸钢钢管柱安安装完成成后在四四周回填填细沙，考考虑到细细沙在护护壁稳定定液中无无法沉淀淀密实，在在钢管柱柱安装后后可对永永久性钢钢管柱四四周进行行碎石回回填，碎碎石的粒粒径不得得大于225mmm，一般般采用5-225连续级级配的碎碎石，回回填时碎碎石在钢钢管柱四四周均匀匀填入，碎碎石回填填高度与与永久性性钢管柱柱顶标高高以下5500mmm，上上部等工工具柱拆拆除后回回填；回回填时排排出的稳稳定液用用泥浆泵泵抽至废废浆池后后外运清清除。5.2.110浇筑筑钢管柱柱内砼永久性钢管管柱四周周回填后后，可浇浇筑永久久性钢管管

14、柱内混混凝土，先先下放永永久性钢钢管柱内内的钢筋筋笼，采采用吊筋筋将钢筋筋笼固定定在永久久性钢管管柱上口口，控制制钢筋笼笼顶标高高，再下下放导管管进行永永久性钢钢管柱内内的混凝凝土灌注注，永久久性钢管管柱内混混凝土为为干作业业灌注，在在灌注时时需特别别注意永永久性钢钢管柱法法兰部位位的混凝凝土密实实度，当当灌注到到法兰部部位时，需需上下抽抽动导管管使混凝凝土充分分填筑法法兰底部部的空隙隙，混凝凝土浇筑筑至钢管管柱顶以以下2000mmm，便于于后续接接柱。5.2.111切除除工具柱柱当钢管柱四四周回填填并浇筑筑钢管柱柱内混凝凝土后，四四周回填填碎石已已固定永永久性钢钢管柱，即即可拆除除上部送送柱

15、工具具柱，割割除永久久性钢管管柱与送送柱工具具柱连接接部位，拆拆除送柱柱工具柱柱后由吊吊车将HPE垂直插插入机移移位即可可。5.2.112回填填孔口拔拔除钢护护筒永久性钢管管柱内的的混凝土土达到初初凝后，对对钢管柱柱内上口口未浇筑筑混凝土土的回填填细砂，便便于今后后开挖清清理；其其余部位位回填碎碎石或易易密实的的砂土至至孔口，拔拔除钢护护筒。6 主要材材料与机机具设备备(见表6-1)表6-1 主要要材料及及主要机机具设备备序 号名 称称规 格 型型 号数 量（台台）备 注1钢垫板42m62碎石若干根据回填数数量备用用3气割设备14挖掘机15AM工法扩扩底旋挖挖钻机AM6200016旋挖钻机SW

16、DM-2817履带吊150吨18履带吊80吨19冲击钻机CZ-8若干岩层，数量量根据实实际确定定10HPE液压压垂直插插入机311全站仪112红外线水平平仪LS6277113超声波地下下连续墙墙检测仪仪UDM1550Q17质量控控制7.1 抗抗拔桩基底为为土层时时宜用旋旋挖钻机机成孔，基基底为岩岩层时宜宜用冲击击钻机成成孔，以以保证桩桩孔的垂垂直度，桩桩孔的垂垂直度控控制在L/3300以以内。7.2钢管管柱、工工具均在在工厂加加工，并并根据其其长度及及运输能能力考虑虑是否需需在现场场对接，在在现场对对接后经经探伤检检测合格格方可使使用。钢管柱及工工具柱的的加工要要求 钢管柱柱对接的的焊缝，外外

17、表面必必须光洁洁、平整整，不得得出现凹凹凸不平平的现象象，格构构柱搭接接板焊接接在内侧侧。 对接钢钢管柱表表面平整整度要控控制在1/6600。 纵面弯弯曲值：F1/6600且f5mmm。 钢管柱柱椭圆度度f/D3/6600。 起吊挠挠度1/6600。7.3钢管管柱安装装质量标标准立柱中心心线和基基础中心心线允许许偏差5mmm；立柱顶面面不平度度允许偏偏差5mmm；立柱顶面面标高和和设计标标高允许许偏差00-220mmm；立柱不垂垂直度允允许偏差差L/10000mmm，最最大不大大于15mmm（传统统工法最高高精度仅仅能满足足小于1/5500）；各柱间距距离允许许偏差小小于柱距距的1/11000

18、0mm；各柱上下下两平面面相应对对角线差差允许偏偏差200mm；7.4工具具柱长度度应能保保证其重重复使用用，一般般按柱顶顶至地面面高度+设备高高度4.55m+预留操操作高度度1m计算算，根据据计算取取最长的的加工，工工具柱的的数量900直径不不少于4根，8000mm直径不不少于4根，7000mm直径不不少于1根，工工具柱的的直径、壁壁厚与钢钢管柱相相同，钢钢管柱与与工具柱柱对接时时接头部部位需增增加内衬衬管，内内衬管外径径宜比钢钢管柱直直径小1020mmm，便于于工具柱柱与钢管管柱对接接，做法法详见下下图：图-8 钢管柱柱现场探探伤检测测 图图-9 钢管柱柱与工具具柱连接接详图7.5为了了保

19、证钢钢柱定位位的精确确度和垂垂直度，在在钻孔灌灌注桩浇浇灌完成成后，必必须马上上进行场场地的平平整。场场地平整整时，土土体要挤挤压密实实，地面面的平整整度要一一致，以以确保HPE液压插插入机械械就位、定定位的准准确。7.6在钻钻进过程程中。孔孔内稳定定液液面面始终高高于地下下水位2m以上，以以保证孔孔内稳定定液起到到平衡孔孔壁的作作用。7.7抗拔拔桩钢筋筋笼顶钢筋在不不大于桩桩孔直径径的情况况下宜成成喇叭状状向外张张开，以便便于钢管管柱的插插入。7.8抗拔拔桩需灌注超缓凝凝混凝土土，缓凝时时间在36小时以以上，混混凝土灌灌注前必必须有专专人负责责复核混混凝土性性能是否否符合要要求。7.9 抗抗

20、拔桩混混凝土灌灌注量要要考虑钢钢管柱插插入所占占体积，避避免后期期凿除工工作量过过大。7.10 钢管柱用HPE机安装装到位后后有须进行我工测量量复核，确确保安装装精度。7.11钢钢管柱内内混凝土土在灌注注时需特特别注意意钢管柱柱法兰部部位的混混凝土密密实度，当当灌注到到法兰部部位时，需需上下抽抽动导管管使混凝凝土充分分填筑法法兰底部部的空隙隙。7.12钢钢管外回回填碎石石粒径不不宜过大大，一般般控制在50mmm以内，以以免损伤伤钢管柱柱及其防防腐涂层层。7.13钢钢管柱对对接后、工工具柱焊焊接后均均需进行行垂直度度检测，只只有满足足要求后后才能使使用。8.安全措措施8.1施工工过程吊装装作业较较多，应经常检检查吊索索吊具；吊装作作业时施施工人员员在要站站在吊车车回转半半径之外外，防止止造成人人身伤害害。8.2钢管管柱下插过程是是通过液液压实现现的，在在下插过过程中，施施工人员员距离HHPE机、泵泵车不得得小于44m，防防止液压压油喷出出伤人。8.3钻机机和扩孔孔机等施施工机械械应停放放于平坦坦处，防防止因机机械失稳稳造成人人员、机械受受损。8.4钢管管柱内回填填碎石须沉降4小时以以上可进入护护筒内切割割工具柱柱，进入入人员应应佩戴安安全带。8.5桩孔孔四周为为硬化地地面且在在成孔过过程中保保存较好好的可在在HPE机放置置普通钢板板，否则则应