钢筋混凝土抗桩与水泥土止水帷幕咬合技术应用

李 敏

(长治市建筑工程总公司，山西长治 046000)

1 工程简介

武乡城关村电器城工程位于武乡县城，整个场地由20世纪50年代旧建筑物拆除后而建成，南面紧靠宝塔街马路(建筑物外围5 m范围内为国防电缆走向)，南面紧邻迎宾路主干道，东面紧邻信用社等3栋旧建筑物，最近距离为1.80 m，西面紧邻图书馆等4栋旧建筑物，最小距离为1.75 m。基坑开挖为5.1 m，降水深度为4 m，含水层为第四系中统细砂层。

2 施工准备

1)与长治市房屋安全鉴定中心联系，在进场之前对邻近周边房屋进行走访、拍照、设置沉降观测点、对周围建筑物进行房屋保全鉴定，并出具《关于武乡县丰州镇城关村委会拟建电器城周边建筑的保全鉴定》原始报告。2)施工之前由有资质单位对基坑稳定性、支撑系统构件截面、止水帷幕失效性、基坑内土体稳定性等计算。确定:a.支护方案;b.帷幕布置形式、直径、桩长;c.支护桩截面尺寸、布置形式、钢筋配置。

3 确定方案

采用“在水泥止水帷幕桩内钻孔安放钢筋笼浇灌混凝土支护桩”的施工方案，形成“混凝土灌注支护桩与水泥土止水帷幕墙咬合”的关键技术。水泥帷幕内边线为基坑开挖边线及基础垫层边线，采用双排水泥止水帷幕桩，长向咬合150 mm，短向咬合250 mm，水泥止水帷幕宽度为750 mm，长度为220 m;钢筋混凝土支护桩68根，桩径0.7 m，桩长12 m，桩距1.8 m。帷幕与抗桩咬合尺寸不准大于500 mm。

4 工艺原理

该工法工艺原理是通过水泥止水帷幕施工完至水泥终凝后(6 h内进行抗桩施工)，利用水泥止水帷幕自身材料进行泥浆护壁，在水泥止水帷幕中采用冲击钻机护壁钻孔，用吊车将钢筋笼吊至钻孔内，并通过导管进行混凝土的浇筑，缩短止水帷幕中水泥和抗桩混凝土的凝固时间间隔，最终使钢筋混凝土灌注支护桩与水泥止水帷幕桩完全咬合。

5 施工要点

工艺流程:帷幕桩施工→放线定桩位→安放钻头→钻机就位→成孔→清孔及排渣→吊放钢筋笼→安放混凝土导管→浇筑混凝土→剔凿桩头→贯梁施工。

5.1 帷幕桩施工

对水泥止水帷幕桩放线，在帷幕桩外引桩位控制点，水泥止水帷幕内边线为基坑外边线(垫层外边线)，确保水泥止水帷幕施工轴线与图纸轴线无误。利用施工现场的实际同条件试块及实验室水泥终凝时间的报告，待水泥止水帷幕施工至水泥终凝后(6 h内)进行混凝土灌注桩施工。施工工艺按《地基与基础施工工艺标准》进行帷幕墙施工。

5.2 放线定桩位

核对水泥止水帷幕施工轴线与图纸轴线，确保轴线符合设计要求，确认无误后利用轴线控制桩放出抗桩桩位点，确保抗桩桩位符合设计要求，根据帷幕桩的实际施工轴线与旧建筑物的平面位置，校核钢筋混凝土桩与帷幕咬合尺寸，咬合帷幕尺寸不能大于500 mm。并用钢筋或木桩等砸入土层作为标记，经现场监理工程师复核无误后进行施工，严格控制钢筋混凝土灌注支护桩与水泥浆喷帷幕桩咬合尺寸(≤500 mm)。

5.3 安放钻头(埋设护筒)

根据已确定的桩位，按轴线方向设置控制桩并找出钻头的中心，人工同时开挖帷幕墙和土层，形成工作坑，检验定位尺寸，将钻头(护筒)放入整平后的工作坑内，利用所设置的控制桩和钻头中心检查位置是否准确。埋好的钻头(护筒)溢浆口应高出地面100 mm～300 mm。

5.4 钻机就位

钻机必须铺垫平稳，确保机身平整，钻杆垂直稳定牢固，钻头对准桩位。并在机管上做出控制标尺，便于施工中进行观测，记录以及控制钻孔深度。钻尖与桩点偏移不得大于10 mm。垂直度控制在1%以内。开钻前必须检查钻头上的循环注浆口是否堵塞，钻头直径控制在(桩径+20 mm)，钻尖接触地面时，下钻速度要慢，钻进速度为1.0 m/min～1.5 m/min或根据试桩确定。

5.5 成孔

在帷幕墙和土层钻进时，应保证钻杆垂直，缓慢进入，在含有砖块、杂填土或含水量较大的软塑性土层钻进时，应尽量减少钻杆晃动，以免孔径变化异常，钻进时注意钻杆变化状态，钻杆晃动激烈时，应及时调整转速，直至钻杆为正常状态，钻出的泥浆或水泥浆应控制到适宜状态，钻进过程中应随时检查钻杆垂直度，确保钻杆垂直，并作好记录。

5.6 清孔及排渣

抗桩施工前应具备泥浆循环系统，泥浆输入场地泥浆池内再外运。施工中钻机正常转进开动泥浆循环开关，并且加入清水以利于砂石排出。钻至设计标高时，使钻头空转不进尺，循环泥浆，排出的泥浆用手触摸应无颗粒感，含砂量不大于4%。符合要求后应由质检人员进行终孔验收，经验收合格并作好记录后，进行下步作业。

5.7 制作、吊放钢筋笼

钢筋笼应提前集中分批制作，为防止钢筋笼吊放时扭曲变型，在钢筋笼身每隔2 m处加设一道环形加强箍筋。焊接长度及焊接方法符合设计要求和规范规定。为防止起吊钢筋笼时钢丝绳不旋转，在施工之前定制一钢板吊环，起吊钢筋笼时，首先用25 t汽车式起重机吊走冲击钻机，再对钢筋笼吊装。吊车钢丝绳吊住钢筋笼顶端环形加强箍筋的2个吊点，并在钢筋笼两侧分别配合两名工人控制钢筋笼，以便控制钢筋笼垂直度，吊放过程中，必须保证钢筋笼垂直缓慢入孔，不得左右旋转强行入孔。钢筋笼定位标高误差控制在+100 mm内。

5.8 安放混凝土导管

用25 t汽车式起重机吊放导管，吊车钢丝绳必须吊住导管加强环上2个吊点，并在两侧分别配合两名工人控制导管安放。导管直径和漏斗尺寸应根据桩径、混凝土量进行定制，漏斗方量应符合每节导管方量模数以利于拆导管提管时混凝土的连续性，导管内壁应光滑圆顺。为保证桩头混凝土强度，第一节底管应定制为1 m加强管。导管吊装口制作时应根据导管尺寸定制卡扣式锁件。导管连接应顺直，管口接头加套橡胶圈，下端宜高出孔底沉淀300 mm～500 mm。

5.9 浇筑混凝土

水下混凝土保护层要求为50 mm，坍落度宜为180 mm～220 mm，混凝土采用商品混凝土，浇筑混凝土应连续施工，边浇筑边拔管(反复提送导管)，并随时掌握导管埋入深度。如为现场搅拌混凝土时搅拌机一次出料量应满足半根导管混凝土量，并应保证混凝土的连续供应。混凝土浇筑到桩顶时，应加强第一节底管1 m处混凝土里的石子含量。如混凝土浇筑标高低于地面的桩孔，浇筑完毕应立即回填碎石至地面标高，严禁用大石头、砖等物回填。桩头达到设计强度70%不得碰撞、碾压，以防止桩头破坏。

5.10 剔凿桩头

浇筑混凝土时为保证桩头强度应进行超灌500 mm，混凝土达到75%后按照设计桩顶标高剔凿桩头，以便于下一步施工。

表1 主控项目与一般项目检验标准

5.11 贯梁施工

施工放线→绑扎钢筋→支设模板→浇筑混凝土。采用《主体结构钢筋混凝土施工工艺流程及检验标准》。

6 检验标准

主控项目与一般项目检验标准见表1。

7 基坑稳定性鉴定及效果证明

基坑降水之前与有资质第三方见证单位联系，对基坑进行周边建筑物沉降、基坑侧位移进行第三方见证。本支护工程于2012年2月7日开工，2012年4月15日完工。在降水降至设计标高土方开挖后，水泥止水帷幕成型好，无渗漏，无孔洞。经太原理工大学检测单位第三方检测见证，从2012年4月15日降水开始到2012年6月15日基础回填土结束，基坑东西周围建筑物和南北马路沉降及位移均在国家规范控制范围内。在基坑支护和降水过程中，施工单位于2012年5月30日和6月15日分别顺利安全的完成了基础工程和基础回填土工程施工。

8 结语

对该项“混凝土灌注支护桩与水泥土止水帷幕墙咬合施工工法”对关键技术进行了鉴定，该关键技术达到了国内领先水平。该项关键技术的成功应用为在复杂地质环境下施工基坑和降水方案的选择奠定了良好的基础，为该领域的施工方法创新探索起到了一定的作用，运用前景十分良好。