盖挖逆作车站工程AM桩施工工法

2014年度参评三级工法AM桩施工工法PAGE第4页共8页AM桩施工工法1.前言随着城市的不断断发展，高层层建筑越来越多、地地面交通越来来越拥堵，城市轨轨道交通建设尤其是地铁车车站面临着施工场地越越来越狭小、建筑物保护成本及风险越来越高的窘境，地铁车站如采用盖挖逆作法施工可在一定程度上缓解以上压力。盖挖逆作法施工基坑暴露时间短可以尽快恢复地面交通，围护结构变形小，有利于保护临近建筑物和构筑物。盖挖逆作法中立柱施工是关键环节，传统定位器施工方法安全风险大、定位精度低，而AM桩工法不但施工安全、速度快、精度高，而且可以有效缩短抗拔桩长度，是盖挖逆作车站中立柱施工的一种理想方法。合肥地铁大东门门站采用盖挖挖逆作施工。车车站抗拔桩直直径分2000mmm、1800mmm两种桩型，直径2000mmm灌注桩，设设两道直径3000mmm扩大头，分分别位于桩底底标高及桩底底以上9.4m处，直径1800mmm扩底灌注桩桩，设1道直径3000mmm扩大头，位位于桩底。永久性钢管柱安安装采用HPE液压垂直插插入法施工，永永久性钢管混混凝土柱根据据桩长直径有有700、800、900mm三种，钢管管壁厚20mm，最大法兰兰直径1600mmm，钢管插入入桩顶以下3.95m。2.工法特点2.1采用扩底底抗拔桩可以以提高桩基抗抗拔能力30%以上。2.2全部机械械化作业，减减少人员进入入桩底安装定定位器的风险。2.3永久性钢钢管柱安装垂直度度、平面位置置精度高，提提高工程质量量。3.适用范围本工法适用于土土层或软岩地地层盖挖逆作法建筑筑物抗拔桩、中立柱施工工，适用钢管管柱直径Φ300～2500mm，钢管柱的长长度≤50m，钢管柱的的重量≤80T。4工艺原理抗拔桩采用全液液压可视可控控扩底旋挖钻钻机进行扩底底，保证桩基抗拔效果果；根据两点定定位原理，通通过HPE插入机的夹夹具抱紧钢管柱，HPE插入机上下下往复运动将将钢管柱向下下插入，通过过安装在钢管管柱上的传感感器在操作室利用电脑控制制系统调整钢管柱垂垂直度及平面面位置，最后后结合人工测测量保证钢管管柱安装精度度。5施工工艺流程程与操作要点点5.1施工工艺艺流程（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-1AMM桩施工工艺艺流程5.2操作要点点5.2.1埋设设护筒桩位测量放样后后用旋挖钻机机钻孔至钢护护筒需埋设深深度，旋挖钻钻机移开，HPE液压垂直插插入机就位。HPE液压垂直直插入机的定定位器中心与与桩位中心对对齐，控制护护筒中心位置置；就位后HPE液压垂直插插入机驱动钢钢护筒360度旋转沉入入钢护筒至地地面以下7.5m，护筒埋设设后移除HPE液压垂直插插入机。本工程钢管柱柱柱顶在地面以以下6m，埋设钢管管柱后需拆除除钢管柱送柱柱的工具柱，因因此钢护筒的的长度应不少少于8m，护筒直径径应比桩直径径大200mm，确保人工工下入孔内6m切除工具柱柱的安全。5.2.2成孔孔护筒埋设完毕后后，用泥浆泵泵向孔内注入入稳定液，使使用旋转钻机机至中风化岩岩层，随后更更换冲击钻机机完成中风化化岩层的成孔孔。钻进中根据严格格控制稳定液液的质量，及及时向孔内注注入稳定液使使孔内水位高高出地下水位位2m以上。旋挖钻钻孔过程程中，用两台台经纬仪双向向随时检测钻钻机钻杆的垂垂直度，当钻钻孔有倾斜时时，可往复进进行扫孔修正正，直至垂直直度符合要求求。冲击钻成孔过程程中经常检查查钢丝绳在锤锤头冲击前后后的状态，必必要时采用超超声波检测仪仪进行垂直度度检测，确保保成孔垂直度度满足要求。在成孔过程中或或成孔后孔壁壁坍塌，轻度度塌孔应加大大稳定液密度度和提高水位位；严重塌孔孔，应回填粘粘土，等待一一定时间后采采用低速钻进进。钻孔时经常检查查稳定液的性性能，当各项项指标超过上上下限时，应应及时调整。5.2.3扩底底AM工法可视全全液压扩底旋旋挖钻机更换换AM工法扩底魔魔力铲斗进行行扩底成孔作作业，本工程程为Φ2000mmm扩至3000mmm,在扩底施工工时，通过映映像监视系统统，在自动管管理中心的指指挥下，回转转扩底铲斗在在进行旋转中中切削土体实实现扩孔作业业，铲斗的刀刀排镶嵌钛合合金，被平均均分成二份或或四份进行岩岩土的切削挖挖掘，实施水水平扩底，期期间产生的岩岩土砂砾被铲铲斗所容纳，收收回铲斗交带带到地面。扩扩底成孔结束束后，测量孔孔深并组织监监理单位进行行确认。图-2AM可可视全液压扩扩底旋挖钻机机成孔作业图-3AAM可视扩底影影像管理装置置AM可视全液压压旋挖扩底钻钻孔灌注桩护护壁采用人造造稳定液，稳稳定液比重应应控制在1.2以内。清孔时时将扩底魔力力铲斗（桶式式，带档板）放放至孔底，通通过铲斗旋转转钻进渣土达达到清孔目的的。安装钢筋筋笼后采用所所举反循环进行二次清清孔。5.2.4浇筑筑混凝土钢筋笼采用1000吨履带吊整整体吊装,要严防碰撞撞、变形。在稳定液比重、粘粘度、含砂率率及沉渣厚度度等控制指标标满足规范要要求后，方可可进行下道工工序。清孔结束后必须须在30分钟内灌注注混凝土，否否则必须重新新清孔，水下下混凝土采用用C35，考虑虑灌注桩混凝凝土浇筑完成成后安装钢管管柱，混凝土土的初凝时间间控制在36小时以上，考考虑钢管柱插插入需要一定定的时间，单单桩浇注混凝凝土的浇注时时间应控制在在4小时内。首次混凝土灌注注料，初灌料料不应小于计计算初灌方量量，混凝土必必须连续灌入入，控制导管管埋深在2～5米。要严格检查混凝凝土的坍落度度及和易性，坍坍落度一般控控制在18～22㎝。混凝土灌注时，提提升导管要慢慢并平稳提升升，严防碰撞撞钢筋笼。在保证桩头混凝凝土质量的前前提下，最后后一次混凝土土浇灌量要考考虑插入钢管管柱所占体积积。5.2.5HPPE垂直插入入机就位对中中混凝土灌注完成成后，重新放放出桩位为中中心，并将十十字线标记在在护筒上。复复核桩位后，将将HPE液压插插入机械的定定位器中心与与基础桩位中中心在同一垂垂直线上，然然后吊装HPPE垂直插入入机就位，HPE液压压插入机根据据定位器就位位对中。5.2.6调整整HPE垂直插插入机水平度度就位对中后，HHPE液压插插入机械可手手动、自动调调整水平度，并并重新复核中中心位置，满满足要求后即即可吊装钢管管柱入孔。5.2.7吊装装钢管柱钢管柱对接工具具柱后的长度度在41m以上，为保保证吊装时不不产生变形、弯弯曲，采用二二台吊车多点点抬吊，将钢钢管柱垂直缓缓慢放入HPPE垂直插入入机上，抬吊吊的设计是保保证钢管柱不不产生变形、弯弯曲的前提，根根据我公司的的经验，吊点点设计如下图图：图-4HPPE液压垂直插插入机图-5钢管柱吊装5.2.8HPPE垂直插入入机液压插入入钢管柱钢管柱吊放至HHPE垂直插插入机内，下下入孔内至第第二道法兰（顶顶部向下第二二道）后，由由HPE垂直插插入机抱紧钢钢管柱，并复复测钢管柱垂垂直度，满足足要求后垂直直插入孔内，刚刚开始下放钢钢管柱时，由由于钢管柱的的自重，钢管管柱能自由下下入孔内一定定深度，当浮浮力大于钢管管柱重量后，由由HPE垂直插插入机将钢管管抱紧，由液液压插入装置置的液压下压压力将钢管柱柱下压插入孔孔内，当插至至混凝土顶面面后，重新复复测钢管垂直直度，此时根根据安装在钢钢管柱上的垂垂直仪来检测测钢管柱的垂垂直度，测定定数据可根据据电脑分析确确定钢管柱的的垂直度，满满足垂直度要要求后继续下下压插入至混混凝土中；如如不满足要求求可调整HPPE垂直插入入机的水平度度直至钢管柱柱垂直度满足足要求。图-6HPPE插入机图-7插入钢管柱柱5.2.9钢管管柱四周回填填碎石HPE液压垂直直机垂直插入入永久性钢管管柱后，根据据设计图纸钢钢管柱安装完完成后在四周周回填细沙，考考虑到细沙在在护壁稳定液液中无法沉淀淀密实，在钢钢管柱安装后后可对永久性性钢管柱四周周进行碎石回回填，碎石的的粒径不得大大于25mm，一般采用5-25连续级配的的碎石，回填填时碎石在钢钢管柱四周均均匀填入，碎碎石回填高度度与永久性钢钢管柱顶标高高以下500mm，上部等工工具柱拆除后后回填；回填填时排出的稳稳定液用泥浆浆泵抽至废浆浆池后外运清清除。5.2.10浇浇筑钢管柱内内砼永久性钢管柱四四周回填后，可可浇筑永久性性钢管柱内混混凝土，先下下放永久性钢钢管柱内的钢钢筋笼，采用用吊筋将钢筋筋笼固定在永永久性钢管柱柱上口，控制制钢筋笼顶标标高，再下放放导管进行永永久性钢管柱柱内的混凝土土灌注，永久久性钢管柱内内混凝土为干干作业灌注，在在灌注时需特特别注意永久久性钢管柱法法兰部位的混混凝土密实度度，当灌注到到法兰部位时时，需上下抽抽动导管使混混凝土充分填填筑法兰底部部的空隙，混混凝土浇筑至至钢管柱顶以以下200mm，便于后续续接柱。5.2.11切切除工具柱当钢管柱四周回回填并浇筑钢钢管柱内混凝凝土后，四周周回填碎石已已固定永久性性钢管柱，即即可拆除上部部送柱工具柱柱，割除永久久性钢管柱与与送柱工具柱柱连接部位，拆拆除送柱工具具柱后由吊车车将HPE垂直插入机机移位即可。5.2.12回回填孔口拔除除钢护筒永久性钢管柱内内的混凝土达达到初凝后，对对钢管柱内上上口未浇筑混混凝土的回填填细砂，便于于今后开挖清清理；其余部部位回填碎石石或易密实的的砂土至孔口口，拔除钢护护筒。6主要材料与与机具设备(见表6-1)表6-1主主要材料及主主要机具设备备序号名称规格型号号数量（台）备注1钢垫板4×2m62碎石若干根据回填数量备备用3气割设备14挖掘机15AM工法扩底旋旋挖钻机AM620016旋挖钻机SWDM-28817履带吊150吨18履带吊80吨19冲击钻机CZ-8若干岩层，数量根据据实际确定10HPE液压垂直直插入机311全站仪112红外线水平仪LS627113超声波地下连续续墙检测仪UDM150QQ17．质量控制7.1抗拔桩桩基底为土层层时宜用旋挖挖钻机成孔，基基底为岩层时时宜用冲击钻钻机成孔，以以保证桩孔的的垂直度，桩桩孔的垂直度度控制在L/3000以内。7.2钢管柱、工工具均在工厂厂加工，并根根据其长度及及运输能力考考虑是否需在在现场对接，在在现场对接后后经探伤检测测合格方可使使用。钢管柱及工具柱柱的加工要求求①钢管柱对接接的焊缝，外外表面必须光光洁、平整，不不得出现凹凸凸不平的现象象，格构柱搭搭接板焊接在在内侧。②对接钢管柱柱表面平整度度要控制在1/600。③纵面弯曲值值：F≤1/600且f≤5mm。④钢管柱椭圆圆度f/D≤3/600。⑤起吊挠度≤≤1/600。7.3钢管柱安安装质量标准准①立柱中心线和和基础中心线线允许偏差±5mm；②立柱顶面不平平度允许偏差差±5mm；③立柱顶面标高高和设计标高高允许偏差00~-20mmm；④立柱不垂直度度允许偏差LL/1000mmm，最大不大大于15mm（传统工法最高精度度仅能满足小小于1/500）；⑤各柱间距离允允许偏差小于于柱距的1/10000mm；⑥各柱上下两平平面相应对角角线差允许偏偏差20mmm；7.4工具柱长长度应能保证证其重复使用用，一般按柱柱顶至地面高高度+设备高度4.5m+预留操作高高度1m计算，根据据计算取最长长的加工，工工具柱的数量量900直径不少于4根，800mm直径不少于4根，700mm直径不少于1根，工具柱柱的直径、壁壁厚与钢管柱柱相同，钢管管柱与工具柱柱对接时接头头部位需增加加内衬管，内内衬管外径宜宜比钢管柱直直径小10～20mm，便于工具具柱与钢管柱柱对接，做法法详见下图：：图-8钢管管柱现场探伤伤检测图-9钢管柱与工工具柱连接详详图7.5为了保证证钢柱定位的的精确度和垂垂直度，在钻钻孔灌注桩浇浇灌完成后，必必须马上进行行场地的平整整。场地平整整时，土体要要挤压密实，地地面的平整度度要一致，以以确保HPE液压插入机机械就位、定定位的准确。7.6在钻进过过程中。孔内内稳定液液面面始终高于地地下水位2m以上，以保保证孔内稳定定液起到平衡衡孔壁的作用用。7.7抗拔桩钢钢筋笼顶钢筋在不大于于桩孔直径的的情况下宜成成喇叭状向外外张开，以便于钢钢管柱的插入入。7.8抗拔桩需需灌注超缓凝混凝凝土，缓凝时间在36小时以上，混混凝土灌注前前必须有专人人负责复核混混凝土性能是否符合合要求。7.9抗拔桩桩混凝土灌注注量要考虑钢钢管柱插入所所占体积，避避免后期凿除除工作量过大。7.10钢管管柱用HPE机安装到位位后有须进行我工测量复核核，确保安装装精度。7.11钢管柱柱内混凝土在在灌注时需特特别注意钢管管柱法兰部位位的混凝土密密实度，当灌灌注到法兰部部位时，需上上下抽动导管管使混凝土充充分填筑法兰兰底部的空隙隙。7.12钢管外外回填碎石粒粒径不宜过大大，一般控制制在50mm以内，以免免损伤钢管柱柱及其防腐涂涂层。7.13钢管柱柱对接后、工工具柱焊接后均需进进行垂直度检检测，只有满满足要求后才才能使用。8.安全措施8.1施工过程程吊装作业较多多，应经常检查查吊索吊具；；吊装作业时时施工人员在在要站在吊车车回转半径之之外，防止造造成人身伤害害。8.2钢管柱下下插过程是通过液液压实现的，在在下插过程中中，施工人员员距离HPE机、泵车不得得小于4m，防止液压压油喷出伤人人。8.3钻机和扩扩孔机等施工工机械应停放放于平坦处，防防止因机械失失稳造成人员员、机械受损损。8.4钢管柱内内回填碎石须沉降4小时以上可进入护筒内切割工具柱柱，进入人员员应佩戴安全全带。8.5桩孔四周周为硬化地面面且在成孔过程中中保存较好的的可在HPE机放置普通钢板，否否则应下垫特特制大型钢垫垫板。9.环保措施9.1施工过程程中产生的泥泥浆尽