1、1钻孔咬合桩在建筑深基坑围护结构施工中的应用【摘要】:咬合桩技术具有咬合桩施工的噪音比较小，施工速度比较快，震动比较小，干孔作业，没有泥浆，有利于控制现场的文明施工，成桩质量高，钻孔咬合桩垂直度高，形成的防渗墙的防渗性能好，能有效地保证基坑开挖的安全和进度等优点。本文结合南京市江东门广场建材楼项目基坑支护工程实例，详细阐述了钻孔咬合桩在建筑深基坑围护结构施工中的应用。 【关键词】：钻孔咬合桩；深基坑围护；施工导墙；质量控制；工程事故 中图分类号：TV551.4 文献标识码： A 文章编号： 引言 随着城市建设的发展和地下空间的开发利用,深基坑工程围护结构技术取得了飞速发展,地下连续墙、型钢水泥
2、土搅拌桩、钻孔灌注桩加搅拌桩止水帷幕等成熟施工工艺得到广泛的运用。钻孔咬合桩是一种新型围护结构形式,国外早已广泛应用,近年来,在国内南京、杭州、广州、深圳等城市咬合桩工艺多有应用,在咬合桩施工工艺方面已积累了很多经验,但要形成咬合桩的系统理论还有很多欠缺,对此我们要逐步完善该系统理论，以使此方法更好的在全国范围内推广应用。 一、钻孔咬合桩特点 1、钻孔咬合桩一般采用全套管桩机施工，成孔深，振动小，澡声低，2无需泥浆护壁，成桩质量稳定，施工现场整洁文明。由于钢套管护壁，避免孔壁坍塌、缩颈、断桩、混凝土离析等质量问题，可紧邻建筑物、地下管线成桩，特别适用于周边建筑保护等级较高、对基坑变形控制要求较
3、严的工程。 2、与常用的围护结构形式相比，钻孔咬合桩施工工艺单一，便于施工组织；此外，由于咬合桩采用连续咬合施工，基坑土方开挖时围护结构变形协调性大为增强，接缝抗渗能力强。 3、与连续墙相比，咬合桩施工灵活。由于钻孔咬合桩施工时可以根据需要容易转折变线，所以咬合桩施工时非常适合于平面形状复杂或弧形平面基坑，因此，近年该围护结构钻孔咬合桩施工技术在许多地下工程中得到应用，具有极大的推广应用价值。 4、全套管钻机施工除岩层以外，可适用于任何土层，尤其适用于有淤泥、流砂、地下水丰富等不良条件下沿海地区软土地层。另外，当地下水位下有厚细砂层时，由于摇动作业使砂层压密，造成压进或拉拔套管困难，故应避免在
4、厚砂层的土层中使用。 5、钻孔咬合桩成桩精度和超缓凝混凝土是决定桩间能否有效咬合的关键因素。其施工的关键技术是桩身的垂直度和混凝土缓凝时间的控制。前者主要与施工机械和施工工艺有关，后者受诸多因素影响，特别是 60h左右的超缓凝混凝土配比，需要施工前反复试验后确定，与其他桩型比，咬合桩的施工技术难度较大。 6、由于咬合桩的全套管钻机需要配置多种直径的钢套管，首次投入费用较传统设备略高，但考虑普通钻孔桩混凝土超增量、泥浆的制作和3处理费用、扩孔系数、土方外运、基坑外放值、桩体混凝土凿除、文明施工费用以及成桩市场价，实际比普通灌注桩更经济。 二、工程概况 拟建工程位于南京市水西门大街与江东中路交叉口
5、西北角，基坑形状大致呈“凹”字形。基坑南、北长边周长约 330 多米，东、西短边约170 多米。基坑周长约 1153 米，面积约 33200?，东侧基坑(B30 轴线分界)底标高-18.05m，开挖深度 17.55m，西侧基坑底标高-17.45m，开挖深度16.95m。 三、咬合桩施工方法 钻孔咬合桩采用机械磨孔、套管下压、套管内抓斗取土，在桩与桩之间相互咬合排列的基坑围护结构形式。桩的排列方式一个 A 桩（素混凝土桩）和一个 B 桩（钢筋混凝土桩）间隔布置，施工时先施工 A 桩，后施工 B 桩（见咬合桩施工顺序图） 。B 桩施工时采用全套管钻机切割掉相邻 A 桩相交部分的混凝土，实现咬合。
6、施工顺序为：A1A2B1A3B2A4B3 咬合桩施工顺序图 A 桩混凝土采用超缓凝混凝土，要求必须在 A 桩混凝土初凝前完成 B桩。B 型桩咬合时应使 A 桩的强度达到 30%方可施工，A 桩混凝土缓凝时间根据现场实际施工时间确定。 1、施工工序 42、施工导墙 为保证咬合桩准确定位，确保钻机平稳，承受施工荷载(根据计算：咬合桩机加 40m 钢套管总重约 800KN，起拔 40m 钢套管的侧摩阻力约为5280KN，咬合桩机施工受力面积 10.82?，咬合桩机施工最大压强为562KPa)。按设计先施工 C35 混凝土导墙，施工导墙前，先测量定位桩轴线，清理整平导墙基础并夯实，按设计尺寸施工混凝土
7、导墙，导墙厚度500mm。 导墙顶、底板双向配筋 16100，保护层厚度 50mm，导墙达设计强度后方可施工（为争取工期可提高一级混凝土强度或加早强剂） 。 3、桩机就位 将钻机钻杆的中心或定位器中心与咬合桩桩位中心对齐，并调整钻机的水平度，保证导杆及套管的垂直度，通过导墙的精确定位，反复调整使钻机在中心与桩位中心对准，请现场监理验收。在导墙上统一编写桩号，钻机移动调平支稳，使桩机中心准确对准桩位中心，以免造成重桩和漏桩。 4、咬合桩成孔 桩机就位后，应进行垂直度复测，复测可用两台经纬仪双向检测，桩机在二个方向观测均满足垂直度要求后方可开始成孔。 为了保证进入桩位套管的垂直度要求，先埋设第一节
8、套管(每节套管长约 6m)压入 1.52.5m，然后用冲击抓斗从套管内取土，一边卸土、一5边继续下压护筒没入土中，第一节套管按要求压入土中后，地面以上要留 1.22.0m，以便于接管。在用驱动器压护筒时，桩位垂直度的检测一般为抽样检查。 在咬合桩施工时必须使钢套管的深度比钢套管内的土面深 35m，切割咬合时要控制垂直度，放慢钻进速度，防止钻进时钛合金磨损太快而无法切割至桩底部。 钻机就位对中，然后钢套管开始下压钻进、取土，一节套管完成后再接下一节。钢套管底始终保持在挖土面以下控制在 12 米，防止管涌。直至成孔深度达到设计要求（设计桩长 38m） 。在成孔过程中要保证套筒下压的垂直度，当垂直度
9、超出标准和设计要求时，并采取纠偏措施。 5、钢筋笼焊接、安装 多节钢筋笼在地面焊接成整体，在吊装钢筋笼前应对钢筋笼制作质量进行检查，检查内容包括长度、直径，焊点是否变形等，完成检查后可开始吊装。吊装采用履带吊双勾多点缓慢起吊，严防钢筋笼变形。 钢筋笼保护层厚度不少于 50mm，保护块采用圆形的高强度水泥砂浆制作。 为防止起拔钢套管时将钢筋笼带上，同时可在底部设置预埋钢板，钢筋笼顶部绑上测绳，拔钢套管时实时监控钢筋笼情况。 6、混凝土浇筑 A 桩混凝土采用 C20 超缓凝水下商品混凝土，缓凝时间根据试成孔成桩时间确定。B 桩采用 C35 水下商品混凝土。施工中要连续灌注，中断时间不得超过 45
10、分钟。导管提升时不得碰撞钢筋笼，钢套管随混凝土灌注6逐段上拔，起拔套管应摇动慢拔，保持套管顺直，严禁强拔。 采用导管法浇注水下砼灌注，导管直径为 300mm，导管连接顺直、光滑、密闭、不漏水，浇注砼前先进行压力试验。 在浇注过程中，随时检查是否漏水，第一次浇注时，导管底部距孔底 3050cm，浇注砼量要经过计算确定，在浇注中导管下端埋深控制在24m 范围，提升套管和导管时，采用测绳测量严格控制其埋深和提升速度，严禁将套管和导管拔出砼面，防止断桩和缺陷桩的发生。 水下砼要连续浇注不得中断，边灌注边拔套管和导管，并逐步拆除，砼灌注至设计桩顶标高以上 1.5m（超灌高度 1.5m） ，完全拔出套管和
11、导管。 咬合桩混凝土浇灌步骤： 混凝土浇灌从孔底算起 10m12m(导管应保持在钢套管内） ； 拔除第一节钢套管； 浇注混凝土直至高出桩顶 1m2m； 拆除导管及钢套管。 上述浇灌混凝土及拔管方案，应通过现场作试验确定，防止外套管埋深过大，起拔套管困难。 咬合桩工程常见事故的处理措施 1、克服混凝土管涌的措施 混凝土管涌亦可称混凝土绕流管涌，在 B 桩成孔过程中，由于 A 桩混凝土未凝固，还处于弱流塑状态，随着取土和深度的增加，可能会产生 A 桩混凝土不同程度地从 A、B 桩相交处涌入 B 桩孔内，称之为混凝土7“管涌” 。克服混凝土管涌可以采取以下方法： A 桩混凝土的坍落度应尽量小一些，不
12、宜超过 162cm，以便于降低混凝土的流动性，增加阻力克服管涌。 施工过程中做到套管始终超前，抓土在后，以便于造成一段“瓶颈” ，阻止混凝土的流动，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。 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 桩混凝土的压力，阻止“管涌”的发生。 B 桩成孔过程中应注意观察相邻两侧 A 桩混凝土顶面是否下陷，如发现 A 桩混凝土下陷应立即停止 B 桩开挖，并一边将套管尽量下压，一边向 B 桩内填混凝土或注水，直到完全制止住“管涌”为止。 掌握施作 B 桩的最佳时间，避免 A 桩刚灌注完不久就马
13、上被切割，通过以上措施可以有效的防止管涌现象的发生。 2、钢筋笼上浮处理 由于套管内壁与钢筋笼外缘之间的空隙较小，在上拔套管的时候，钢筋笼有可能被套管带着一起上浮。预防措施主要有： A 桩混凝土的骨料粒径应小一些，不宜大于 20mm； 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； 安装钢筋笼导正器； 混凝土灌注必须按操作规程进行。 83、钻进遇到块石的处理方法 如果场地内有比较多的有规则的块石带，对此我们将采用“二阶段成孔法”进行处理：第一阶段，不论 A 桩还是 B 桩，先钻进取土至块石面，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
14、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。 4、分段施工接头的处理方法 因为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，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。 5、事故桩的处理 在咬合桩的施工过程中,由于 B 桩超缓凝混凝土发生早凝现象或者机械设备出现故障等原因,使钻孔咬合桩施工未能按要求正常进行而形成事故桩。以下对事故桩的处理： （1）背桩补强 在 A1 桩成孔施工时,其两侧 B1、B2 桩的混凝土都已凝固,对此的处理方法是放弃 A1
15、 桩的施工,以调整桩序,再继续后面的咬合桩施工,再在A1 桩外侧增设 3 根咬合桩和两根旋喷桩作补强。 （2）平移桩位单侧咬合 在 A 桩成孔施工时,一侧的 B1 桩的混凝土已凝固,使得套管钻机不能按正常要求来切割咬合 B1、B2 桩。对此的处理方法：向 B2 桩方向平移9A 桩的桩位。这样使套管钻机能够单侧切割 B2 桩,施工 A 桩,并在 B1 桩及A 桩的外侧增加 1 根旋喷桩作防水处理。 （3）预留咬合企口 如果在 B1 桩成孔施工过程中，A1 桩砼出现早凝倾向但还没完全凝固时，为避免造成事故桩，应及时在 A1 桩右侧设置一砂桩来预留咬合企口，等调整完成后再继续后面的施工。 施工难点的
16、其它对策与办法 咬合桩施工过程中，施工单位需着重加强如下问题，确保工程的施工质量和安全文明在可控范围之内。 大型建筑的地下构造物一般对工期要求较紧，需采取必要的保障措施，从管理上、技术上和经济上给予充分的准备，组建富有经验的项目管理班子和提供充裕的资金保障。 工程实施过程派出相关地质工程师和岩土工程师，专门跟进加以解决支护桩与基础桩成孔与终孔的处理、基坑降水、基坑支护的施工工艺与处理等技术问题。 由于本工程的工程量大，需要的劳动力和机械设备多，施工单位需根据具体情况和要求，主要从人、机、料、法、环这五个具体措施入手解决。 基坑壁漏水修补措施 总结以往施工经验，基坑壁出现漏水的情况为此施工工艺的
17、质量通病： 基坑桩间土支护出现砼面脱落； 10地质情况复杂，存在多层隔水层，造成开挖，降水困难。 相关处理措施工： 必要时对桩间土采用编网支护； 对漏洞进行后压浆封堵； 对基坑底部用边缘开挖暗沟，铺设碎石截流； 必要时采用高压旋喷桩进行止水处理。 结束语 钻孔咬合桩用于建筑深基坑围护结构体系中，适合在周边环境比较好的情况下使用，其施工质量好，桩身开挖出来后外观光滑整齐，防水性能优良，越来越广泛应用于各种大型深基坑围护结构的施工中，但由于其施工工艺对地质条件的严苛要求，故在淤泥质地层和抛石填海区不宜采用该施工工艺。 参考文献： 【1】张志传.钻孔咬合桩施工工艺及常见问题的处理J.铁道勘察.2006 【2】陈林.基坑支护结构钻孔咬合桩施工技术要点J.城市建设.2010 【3】刘亮.咬合桩施工质量控制与常见问题对策J.建材与装饰.2012 【4】黄俊.钻孔咬合桩施工中的关键技术J.山西建筑.2007
