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一、钻孔咬合桩施工技术....2

二、超缓凝砼的施工控制....12

三、国产MZ系列套管钻机简介....14

四、机具、设备及劳力配置....15

T／CHTS10027-2020标准下载一、钻孔咬合桩施工技术

钻孔咬合桩作为一种新型的围护结构，由于其桩心相交咬合，解决了传统桩心相切桩防水效果差的毛病，但给施工带来了困难。我们在深圳地铁金益区间采用套管磨桩机切割咬合工艺解决了这一难题。套管切割咬合成桩工艺具有以下优点：①桩心咬合，防水效果好；②成孔垂直精度高；③套管护壁，干孔作业，无塌孔，无泥浆，无冲击，元振动，无噪声，对周围环境影响小，利于文明施工。

   因该工程地层含6～8m砂层，地下水位高，采用普通钻机（旋转或冲击钻机）钻孔易坍孔、难形成咬合面，垂直度也难保证，因此决定采用液压摆动挤压式全套管成桩机施工。成孔以套管正反扭动、加压下切、管内抓斗取土（若遇大块石可用十字冲击锤冲砸击碎）等作业，使护壁套管压入设计深度，形成全套管护壁成孔，然后，下钢筋笼，灌注混凝土。钢护筒在混凝土灌注后拔出。

（1）作混凝土导墙，保证咬合桩准确定位，确保钻机平稳，承受施工荷载。

（2）开钻，吊放第1节套管，控制套管的垂直度，采用测斜仪附贴在套管外壁进行垂直度检测，发现偏差及时纠正。成孔后套管随混凝土灌注逐段拔起。

 （3）混凝土灌注，在B桩施工中由于必须切割A桩，在A桩混凝土未达到某种强度的状态下，套管钻机的磨动和下切对A桩混凝土会产生损害。为此，采用延缓A桩混凝土的初凝时间，在A桩混凝土处于末初凝的状态下施作B桩的施工方案。据试验，掺SP型缓凝减水剂后，混凝土的初凝时间可延缓到60h左右（根据施工设备情况及施工速度确定），从而确保了施工方案可操作性的实施。混凝土采用导管法灌注，若孔底渗水多，涌水量超过l立方米/小时，采用水下混凝土灌注。

   钻孔咬合桩，即采用机械钻孔施工，桩与桩之间相互咬合排列的一种基坑围护结构。桩的排列方式有两种，一种为一个素砼桩（A桩）和一个钢筋砼桩（B桩）间隔，如图一（a）；另一种排列方式为一个钢筋笼为矩形的砼桩（A桩）和一个钢筋笼为圆形的砼桩（B桩）间隔布置，如图一（b）。两种排列方式在施工时均先施工A桩，后施工B桩，A桩砼采用超缓凝型砼，要求必须在A桩砼初凝之前完成B桩的施工，B桩施工时，利用套管钻机的切割能力切割掉相邻A桩相交部分的砼，则实现了咬合。如图二所示。

2、工艺流程及操行要点

   为了提高钻孔咬合桩孔口的定位精度并提高就位效率，应在桩顶上部施作砼或钢筋砼导墙，这是钻孔咬合桩施工的第一步。

○1平整场地：清除地表杂物，填平碾压地面管线迁移的沟槽。

○2测放桩位：根据设计图纸提供的坐标按外放100mm（为抵消咬合桩在基坑开挖时在外侧土压力作用下向内位移和变形而造成的基坑结构净空减小变化）计算排桩中心线坐标，采用全站仪根据地面导线控制点进行实地放样，并作好护桩，作为导墙施工的控制中线。报甲方、监理复核。

○3导墙沟槽开挖：在桩位放样线符合要求后即可进行沟槽的开挖，采用人工开挖施工。开挖结束后，立即将中心线引入沟槽下，以控制底模及模板施工，确保导墙中心线的正确无误。

○4钢筋绑扎：沟槽开挖结束后绑扎导墙钢筋，导墙钢筋设计用Ф12螺纹钢，施工时单层双向布置，钢筋间距按200×200排列，水平钢筋置于内侧，钢筋施工结束并经“三检”合格后，填写隐蔽工程验收单，报甲方、监理验收，经验收合格后方可进行下道工序施工。

○5模板施工：模板采用自制整体钢模，导墙预留定位孔模板直径为套管直径扩大2cm。模板加固采用钢管支撑，支撑间距不大于1米，确保加固牢固，严防跑模，并保证轴线和净空的准确，砼浇注前先检查模板的垂直度和中线以及净距是否符合要求，经“三检”合格后报甲方、监理通过方可进行砼浇注。

○6砼浇注施工：砼浇注采用人工与反铲配合，砼浇注时两边对称交替进行，严防走模。如发生走模，应立即停止砼的浇注，重新加固模板，并纠到设计位置后，方可继续进行浇注。振捣采用插入式振捣器，振捣间距为600mm 左右，防止振捣不均，同时也要防止在一处过振而发生走模现象。

2．2单桩的施工工艺流程

   等导墙有足够的强度后，拆除模板，重新定位放样排桩中心位置，将点位反到导墙顶面上，作为钻机定位控制点。移动套管钻机至正确位置，使套管钻机抱管器中心对应定位在导墙孔位中心。

   在桩机就位后，吊装第一节管在桩机钳口中，找正桩管垂直度后，磨桩下压桩管，压入深度约为2.5—1.5m，然后用抓斗从套管内取土，一边抓土、一边继续下压套管，始终保持套管底口超前于开挖面的深度≮2.5m。第一节套管全部压入土中后（地面以上要留1.2—1.5m，以便于接管），检测垂直度，如不合格则进行纠偏调整，如合格则安装第二节套管继续下压取土，如此继续，直至达到设计孔底标高。

   如为钢筋砼桩，成孔检测合格后进行安放钢筋笼工作，安装钢筋笼时应采取有效措施保证钢筋笼标高的正确。

（4）灌注混凝土：如孔内有水时需采用水下砼灌注法施工，如孔内无水时则采用干孔灌注法施工，此时应加强振捣。

一边浇注砼一边拔管，应注意始终保持套管底低于砼面≮2.5m。

咬合桩单桩施工工艺流程如图三所示：

      1.0m                           0.2m

 A1    B1    A2     B2     A3   B3     A4             A5 

（已做）（已做）（已做） （已做）（已做）（待做） （已做）       （待做）

                      6*0.8m

                                         施工前进方向

（A3、A4处于未初凝状态）

                  图1 钻孔咬合桩施工布置示意图

图三单桩施工工艺流程图

2．3排桩的施工工艺流程

总的施工原则是先施工A桩，后施工B桩，其施工工艺流程是：A1—A2—B1—A3—B2—A4—B3……，如图四所示：

3.1孔口定位误差的控制

孔口定位误差允许值如下表：

咬合厚度10m以下100mm±10；10~15m则150mm±15；15m以上200mm±20。

为了有效的提高孔口的定位精度，应在钻孔咬合桩桩顶以上设置砼或钢筋砼导墙，导墙上定位孔的直径宜比桩径大20mm，如图五所示。钻机就位后，将第一节套管插入定位孔并检查调整，使套管周围与定位孔之间的空隙保持均匀。

3.2桩的垂直度的控制

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，根据我国《地下铁道工程施工及验收规范》规定，桩的垂直度标准为3‰。

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进行整根套管（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）成孔过程中桩的垂直度监测和检查

①地面监测：在地面选择两个相互垂直的方向采用经纬仪或线锤监测地面以上部分的套管的垂直度，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自终坚持，不能中断。

②孔内检查：每节套管压完后安装下一节套管之前，都要停下来用测斜仪或“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。具体细节见“钻孔咬合桩垂直度检测方法”

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

①利用钻机油缸进行纠偏：如果偏差不大于或套管入土不深（5m以下），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。

②A桩纠偏：如果A桩在入土5m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，可向套管内填砂或粘土，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。

③B桩的纠偏：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。

3.3钻孔咬合桩咬合厚度的确定 　

相邻桩之间的咬合厚度d根据桩长来选取，桩越短咬合厚度小（但最小不宜小于100mm），桩越长咬合厚度越大，按下式进行计算：

d－2（kl+q）≥50mm（即保证桩底的最小咬合厚度不小于50mm）

q——孔口定位误差容许值

d——钻孔咬合桩的设计咬合厚度

3.5如何克服“管涌”

如图六所示，在B桩成孔过程中，由于A桩砼未凝固，还处于流动状态，A桩砼有可能从A、B桩相交处涌入B桩孔内，称之为“管涌”，克服“管涌”有以下几个方法：

①A桩砼的坍落度应尽量小一些，不宜超过18cm，以便于降低砼的流动性。

②套管底口应始终保持前于开挖面一定距离，以便于造成一段“瓶颈”，阻止砼的流动，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如有必要（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，使其保持一定的反压力来平衡A桩砼的压力。阻止“管涌”的发生。

④B桩成孔过程中应注意观察相邻两侧A桩砼顶面，如发现A桩砼下陷应立即停止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，直到完全制止住“管涌”为止。

3.6遇地下障碍物的处理方法

总的来说，套管钻机施工过程中如遇地下障碍物处理起来都比较困难，特别是施工钻孔咬合桩还要受时间的限制，因此在进行钻孔咬合桩施工前必须对地质情况十分清楚，否则会导致工程失败。对一些比较小的障碍物，如卵石层、体积较小的孤石等，可以先抽干套管内积水，然后再吊放作业人员下去将其清除即可。

3.7克服钢筋笼上浮的方法

由于套管内壁与钢筋笼外缘之间的空隙较小，因此在上拔套管的时候，钢筋笼将有可能被套管带着一起上浮。其预防措施主要是：

①B桩砼的骨料粒径应尽量小一些，不宜大于20mm。

②在钢筋笼底部焊上一块比钢筋笼直径略小的薄钢板以增加其抗浮能力。

3.8分段施工接头的处理方法

往往一台钻机施工无法满足工程进度，需要多台钻机分段施工，这就存在在先施工段的接头问题。采用砂桩是一个比较好的方法，如图七所示。在施工段与段的端头设置一个砂桩（成孔后用砂灌满），待后施工段到此接头时挖出砂灌上砼即可。

3.9钻进入岩的处理方法

如前所述,钻孔咬合桩仅适用于软土地质，但施工中遇到局部小范围区域少量桩入岩情况，可采用“二阶段成孔法”进行处理：第一阶段，不论A桩还是B桩，先钻进取土至岩面，然后卸下抓斗改换冲击锤，从套管内用冲击锤冲钻至桩底设计标高，成孔后向套管内填土，一边填土一边拔出套管，即第一阶段所成的孔用土填满；第二阶段，按钻孔咬合桩正常施工方法施工。

3.10事故桩的处理方法

在钻孔咬合桩施工过程中，因A桩超缓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：

如图八所示，B1桩成孔施工时，其两侧A1、A2桩的砼均已凝固，在这种情况下，则放弃B1桩的施工，调整桩序继续后面咬合桩的施工，以后在B1桩外侧增加三根咬合桩及两根旋喷桩作为补强、防水处理。在基坑开挖过程中将A1和A2桩之间的夹土清除喷上砼即可。

如图九所示，在B1桩成孔施工中发现A1桩砼已有早凝倾向但还未完全凝固时，此时为避免继续按正常顺序施工造成事故桩，可及时在A1桩右侧施工一砂桩以预留出咬合企口，待调整完成后再继续后面桩的施工。

二、超缓凝砼的施工控制

钻孔咬合桩施工工艺所需的特殊材料是超缓凝砼（因为其缓凝时间特别长，所以称为超缓凝砼），这种砼主要用于A桩，其作用是延长A桩砼的初凝时间，以达到其相邻B桩的成孔能够在A桩砼初凝之前完成，这样便给套管钻机切割A桩创造了条件，由此可以看出超缓凝砼是钻孔咬合桩施工工艺成败的关键。

1、超缓凝砼的技术参数

为了满足钻孔咬合桩的施工工艺的需要，超缓凝砼必须达到以下技术参数的要求。

①A桩砼缓凝时间≥60小时，其确定的方法如下：

单桩成桩所需时间t应根据工程具体情况和所选钻机的类型在现场作成桩试验来测定。试验结果t为12~15小时，取上限值t=15小时。

b确定A桩混凝土缓凝时间T

根据下式计算A桩砼的缓凝时间，可根据下式进行计算。

式中：T——A桩混凝土的缓凝时间（初凝时间）

K——储备时间，一般取1.0t

t——单桩成桩所需时间

②混凝土坍落度：16~18cm

a水下混凝土灌注的需要

b满足防止“管涌”措施的需要，

C为防止“管涌”，砼坍落度d随时间t的损失曲线应尽量陡一些，即d损失的快一些。

③砼的3天强度值R3d不大于3Mpa。

其作用是：在施工过程中遇到意外情况（如设备故障等）拖延了时间，以致于在A桩混凝土终凝后才施工B桩，这时，由于砼早期强度不高，使A桩咬合部分混凝土处理起来方便。

满足设计要求(本工程设计为C30)

强度等级满足设计要求，坍落度16~18cm，初凝时间≥60h，3天强度≤3Mpa。

2、超缓凝混凝土生产、使用

在确定混凝土相关参数后，委托砼供应商进行混凝土的配比设计和生产。由于钻孔咬合桩施工工艺的特殊性，要求超缓混凝土的缓凝期必须稳定，不能波动，否则将有可能给工程带来很大的损失，因此要求砼供应商设置专用生产线来生产超缓混凝土，其所用的设备、人员、原材料都相对固定，以减少出错的机会，确保混凝土的质量。

三、国产MZ系列套管钻机简介

国产MZ系列(配30T以上履带吊车)

钻孔咬合桩成孔、砼灌注

四、机具、设备及劳力配置

根据工程的特点及施工匠要求设置组织机构，配备劳动定员，明确岗位职责，主要劳动力组织见下表（表中人数按一台钻机一个班施工考虑）：

五、质量控制及验收标准

(a)钢筋笼制作前应清除钢筋表面污垢、锈蚀，钢筋下料时应准确控制下料长度。

(b)钢筋笼采用环形、矩形模制作，制作场地保持平整。

(c)钢筋笼焊接选用E50焊条，焊缝宽度不应小于0.7d，厚度不小于0.3d。

(d)钢筋笼焊接过程中，应即时清渣，钢筋笼两端的加强箍与主筋应全部点焊，必须焊接牢固，其余部分按设计要求进行焊接。

(e)钢筋笼主筋连接根据设计要求，采用单面焊接，焊缝长度≥10D，且同一截面接头数≤50％错开。

(f)在每只钢筋笼上、下各设置一道钢筋定位控制件，每道沿圆周布置3只。保护层厚度为50mm。

(g)成型的钢筋笼应平卧堆放在平整干净的地面上，堆放层数不应超过2层。

A、钢筋笼安放标高，由套管顶端处的标高来计算，安放时必须保证桩顶的设计标高，允许误差为±100mm。

B、钢筋笼下放时，应对准孔位中心，采用正、反旋转慢慢地逐步下放，放至设计标高后立即固定。

C、钢筋笼安装入孔时和上下节笼进行对接施焊时，钢筋笼保持垂直状态，对接钢筋笼时两边对称施焊。

D、孔口对接钢筋笼完毕后，进行中间验收，合格后方可继续下笼进行下一节笼安装。

E、为防止钢筋笼在浇注混凝土时上浮，在钢筋笼底部焊上一块比钢筋笼直径略小的薄钢板以增加其抗浮能力。

2.2.2主要施工工艺

导墙的结构形式如下图所示：

等导墙有足够的强度后，拆除模板，重新定位放样排桩中心位置，将点位反到导墙顶面上，作为钻机定位控制点。移动套管钻机至正确位置，使套管钻机抱管器中心对应定位在导墙孔位中心。

在桩机就位后，吊装第一节管在桩机钳口中，找正桩管垂直度后，磨桩下压桩管，压入深度约为2.5—1.5m，然后用抓斗从套管内取土，一边抓土、一边继续下压套管，始终保持套管底口超前于开挖面的深度≮2.5m。第一节套管全部压入土中后（地面以上要留1.2—1.5m，以便于接管），检测垂直度，如不合格则进行纠偏调整，如合格则安装第二节套管继续下压取土……，如此继续，直至达到设计孔底标高。

在钻孔完成后，清除孔底浮土，对孔深、桩孔垂直度进行检查，报监理工程师复检合格后进行下道工序施工。

(a)钢筋笼制作前应清除钢筋表面污垢、锈蚀，钢筋下料时应准确控制下料长度。

(b)钢筋笼采用环形、矩形模制作，制作场地保持平整。

(c)钢筋笼焊接选用E50焊条，焊缝宽度不应小于0.7d，厚度不小于0.3d。

(d)钢筋笼焊接过程中，应即时清渣，钢筋笼两端的加强箍与主筋应全部点焊，必须焊接牢固，其余部分按设计要求进行焊接。

(e)钢筋笼主筋连接根据设计要求，采用单面焊接，焊缝长度≥10D，且同一截面接头数≤50％错开。

(f)在每只钢筋笼上、下各设置一道钢筋定位控制件，每道沿圆周布置3只。保护层厚度为50mm。

(g)成型的钢筋笼应平卧堆放在平整干净的地面上，堆放层数不应超过2层。

A、钢筋笼安放标高，由套管顶端处的标高来计算，安放时必须保证桩顶的设计标高，允许误差为±100mm。

B、钢筋笼下放时，应对准孔位中心，采用正、反旋转慢慢地逐步下放，放至设计标高后立即固定。

C、钢筋笼安装入孔时和上下节笼进行对接施焊时，钢筋笼保持垂直状态，对接钢筋笼时两边对称施焊。

D、孔口对接钢筋笼完毕后，进行中间验收，合格后方可继续下笼进行下一节笼安装。

E、为防止钢筋笼在浇注混凝土时上浮，在钢筋笼底部焊上一块比钢筋笼直径略小的薄钢板以增加其抗浮能力。

1A桩超缓凝混凝土配制：

超缓凝混凝土是钻孔咬合桩施工工艺所需的特殊材料，这种混凝土主要用于A桩，其作用是延长A桩砼的初凝时间，以达到其相邻B桩的成孔能够在A桩砼初凝之前完成，这样便给套管钻机切割A桩砼创造了条件。因此超缓混凝土是钻孔咬合桩施工的关健。

A、在钢筋笼吊装合格后，安装导管。导管应采用直径不小于250mm的管节组成，接头应具备装卸方便，连接牢固，并带有密封圈，保证不漏水不透水。导管的支承应保证在需要减慢或停止混凝土流动时使导管能迅速升降。

B、安放混凝土漏斗与隔水橡皮球胆，并将导管提离孔底0.5m。混凝土初灌量必须保证能埋住导管0.8～1.3m，初灌量选用2.5m3

C、灌注过程中，导管埋入深度宜保持在3m～9m之间，最小埋入深度不得小于2m。浇灌混凝土时随浇随提，严禁将导管提出混凝土面或埋入过深，一次提拔不得超过6m，测量混凝土面上升高度由机长或班长负责。

D、混凝土浇灌中应防止钢筋笼上浮，在混凝土面接近钢筋笼底端时灌注速度应适当放慢，当混凝土进入钢筋笼底端1～2m后，可适当提升导管，导管提升要平稳，避免出料冲击过大或钩带钢筋笼

E、每车砼在使用前由试验室检测其坍落度及观感质量是否符合要求，坍落度超标或观感质量太差的坚决退回，决不使用。

F、每车砼均取二组试件，监测其缓凝时间及坍落度损失情况，直至该桩两侧的B桩全部完成为止。如发现问题及时所馈信息，以便采取应急措施。

2.2.3钻孔咬合桩的关健技术

6．“测环法”钻孔咬合桩垂直度检测方法

材料：δ=20mm不锈钢板

尺寸：环带宽35mm，内半径16.5cm，外半径20cm。

绳栓孔加工：在环带中间制作三个φ5mm小栓孔，每个小栓孔按120度均布。

十字架是检测桩孔垂直度时安放在孔口的参照物，采用φ14的圆钢，套管十字架是检测桩孔垂直度时安放在孔口的参照物，采用φ14的圆钢根据套管的大小焊接而成，并在十字架的四个端部各设一“卡头”，“卡头”的作用是方便将十字架固定在套管顶部，并使其中心与套管顶口中心准确重合。如下图所示：

测绳与测环的连接如右图所示，3根支绳的长度必须保持一致，主绳的长度根据孔深需要而定。

要求主绳延长线准确穿过“测环”中心点，且主绳与“测环”所在平面垂直。因此“测环”的自身的几何尺寸必须准确、平面没有凹曲，且“测环”的质量必须均匀分布，3条绳的长度也必须相等。

5“测环”使用前的校核

“测环”在使用前必须经过严格的校核，校核的立法是：在“测环”上固定两条相互垂直的十字线，十字线的交点为“测环”的中心，再在主绳下端接一线外向锤，然后将“测环”悬于空中检查线锤中心是否对准十字线中心。如有偏差则微调3条支绳的长度至线锤对准测环中心为止。

《大坝安全自动监测系统设备基本技术条件》(SL268-2001)⑵垂直度偏移量测定步骤

A、清理套管口工作平台，冲洗管壁附泥，为检测工作作好准备。

B、十字架安放在套管顶部，并将其与套管卡牢，检查“卡头”与套管内壁是否密贴以便于确保十字架中心与孔口套管中心生重合。

C、检测部位不宜太靠近孔底，一般选择孔底以上1—2米的范围为宜。

D、光线的要求，在一般情况下，只要管壁冲洗干净，二十多米的孔深对测环的观察不会有困难。晚上或阴天的时候可用手电照明，进行观察。

E、“测环”下放时，应轻、慢，一可减少晃动，加快读数速度；二可防止挣断测绳将“测环”掉落孔内。

F、待“测环”下放到待检部后，沿十字架从四个方向检测桩孔偏移量，其检测方法是：将测绳沿十字架缓慢移动，至测环边沿与套管内壁刚好接触为止，此时用直尺测量测绳至十字架中心的距离a值，并作好记录DB34／ 1466-2019 居住建筑节能设计标准(完整正版、清晰无水印).pdf，每个方向至少检测三次，然后取其平均值作为计算桩孔偏移量的依据。

G、数据分析：假设套管内径为R，测环外径为r，则十字架中心距测绳的标准距离为R－r，将各方向所测得的平均值a′与标准值相比较便可以得出桩孔的偏移量Δa，Δa= a′－（R－r），Δa与所检部位桩孔深度的比值Δa/L即为实测垂直度。