洞桩法施工技术样本

3-2-11 洞桩法施工技术

1 前言

1.1 工艺原理

”PBA”洞桩法的原理就是将传统的地面框架结构施工方法(即在地面先做基坑围护桩, 然后从上向下进行基坑土方开挖, 必要时加撑防止基坑变形, 开挖到底后从下向上施工框架结构)和暗挖法进行有机结合, 即在地面上不具备基坑围护结构施工条件时, 改在地下提前暗挖好的导洞内施作围护边桩、桩顶纵梁、顶拱共同构成桩、梁、拱(PBA即为桩Pile、梁Beam、拱Arc三个英文字母的简称)支撑体系, 承受施工过程的外部荷载, 然后在顶拱和边桩的保护下, 逐层向下开挖土体, 施工内部结构, 最终形成由外层边桩及顶拱初期支护和内层二次衬砌组合而成的永久结构体系。

1.2 工艺特点

⑴在非强透水地层中, 将有水地层的施工变为无水、少水地层施工, 避免因长期降水引起的费用增大和地表沉降, 有利于保护地下水资源和降低施工措施费。

⑵在水位线以上地层中开设的导洞内施工钻孔桩, 利用其”排桩效应”对两侧土体的支挡作用, 可减少因流沙、地下水带来的施工安全隐患。

⑶以桩作支护, 稳妥、安全, 也有利于控制地表沉降量, 避免了中洞法、CD、CRD、双侧壁导坑法多次开挖引起地面沉降量过大的缺陷和对初期支护的刚度弱化。

⑷与中洞法、CRD法等暗挖法相比, 临时工程量相对较少, 结构受力条件也好, 相对经济合理。

⑸对结构层数限制少, 适用范围较广, 所引起的地面沉降变形相对较小, 对保护暗挖结构附近的地下构筑物和周边建筑物的安全有利。特别适合距桩基和高层建筑物很近的地下工程的施工, 边桩本身可起到隔离桩的作用, 从而达到保护构筑物安全的目的。

⑹在桩、梁、拱承载体系形成后, 有较大的施工空间, 便于机械化作业, 从而加快进度。

1.3 适用范围

适用于周边环境复杂, 施工受地面、地下建筑物影响大, 地表沉降控制要求高, 地下水位较高且补给性强的地下工程。

2 工艺流程及操作要点

2.1 洞桩法施工步序

”PBA”洞桩法施工步序如图2-1所示。

第1步: 超前加固地层, 先开挖近地面建筑侧导洞, 超前另一侧导洞不小于2.5倍洞宽。

第2步: 导洞开挖支护完成后, 用特制和改进的钻机由内向外跳孔施工钻孔桩, 凿除桩头后, 施作桩顶纵梁。施工时预埋边拱型钢( 格栅) 连接件。

第3步: 在导洞内施作主拱钢架拱脚( 即拱边段) 。

第4步: 浇筑拱边段后进行背后空隙回填, 回填高度一般距钢架预留接头30～50cm。

第5步: 超前加固地层, 环形导坑法开挖导洞间的拱部土体, 施作初期支护, 必要时设置临时竖撑。

第6步: 拆除临时竖撑后, 向下开挖至中板下一定距离, 拆除永久结构断面范围内导洞支护, 拆除长度根据监控量测分析严格控制。

第7步: 依次进行拱墙部防水层、中板底模、中板浇筑、拱墙浇筑、站厅层封闭成环, 预留边墙钢筋和防水层。

第8步: 向下开挖土体到钢管支撑下50cm, 洞桩间施作支护找平, 必要时采用珠江加固, 架设腰梁及钢管支撑。

第9步: 继续开挖至基底标高, 桩间支护找平, 基底处理。

第10步: 施作底板防水结构, 浇筑底板及部分边墙, 边墙水平施工缝高出底板面1.5m以上。

第11步: 待底板达到一定强度, 跳拆钢管撑, 施作侧墙防水层, 浇筑侧墙混凝土与上层边墙相接。

第12步: 施做车站内部结构, 车站土建施工完成。

图2-1 ”PBA”洞桩法施工步序图

2.2 导洞

2.2.1 导洞断面确定

导洞主要功能是为钻孔桩提供作业空间, 设计时除净空尺寸满足洞内钻孔作业要求外, 还考虑其与主体结构间相对位置, 洞室交叉部位满足结构开口与交叉结构设置等因素。导洞为临时结构, 因此, 导洞的位置与尺寸要做到既满足功能要求, 又经济合理。

⑴导洞断面形状

鉴于门洞形断面空间利用率高, 地面平整利于场地布置, 因此导洞断面形状一般选取门洞形。

导洞断面高度分为标准断面与交叉口加高断面。标准断面尺寸由钻孔桩施工所需的空间确定, 加高断面考虑洞室侧向开口与结构施工的要求。

⑵标准断面导洞尺寸

确定导洞高度首先保证钻机顺利钻进, 并分析钻机高度能否改进优化, 结合钢筋笼吊装作业的高度要求进行调整。导洞宽度按洞内钻孔桩作业时场地布置确定。

确定交叉口部位导洞高度分别按侧向开口要求与结构加强环设置要求计算。

2.2.2 导洞施工

⑴施工难点: 控制开挖所引起的地面沉降, 确保地下管线和周边环境安全稳定。

⑵施工要点:

①确定合理的开挖顺序, 先施作靠近建筑物侧导洞, 超前另一侧导洞不小于2.5倍洞宽;

②坚持先护后挖的原则, 加强初期支护, 尽早封闭成环, 控制导洞

的沉降和变形;

③根据监控量测反馈信息指导调整支护参数和施工方法, 以此作为安全保证的主要手段。

2.3 孔桩施工要点

①导洞空间狭小, 根据洞内作业空间和地质情况定制或改进钻机, 提高成孔效率和质量。一般选用的改型钻机有: GSD-50改型大口径液压钻机8h～14h成孔( Φ800mm) , XQZ-100型泵吸反循环机械钻机36h～60h成孔( Φ800mm) , GPS-Ⅱ型泵吸反循环机械钻机36～48h成孔( Φ1000mm) 。

②为防止孔桩侵入主体结构断面, 边桩需要有一定的外放距离, 虽然规范要求桩的垂直度是1%, 在实施时边桩外放距离按3%考虑为宜。

③确定合理的钻桩顺序, 搞好水下混凝土施工。由于桩间距小, 为防止对临近已成孔的扰动, 采用改型钻机由内向外的顺序跳孔( 如跳三钻一) 施工钻孔桩。钢筋笼分节吊装, 现场连接。针对拆除钻杆与吊装钢筋笼的时间长, 易造成坍孔、沉渣厚度控制难的问题, 采用泵吸清孔和压举翻起沉渣的方法进行处理。加强对各操作环节协调指挥, 避免因泵送距离