软土深基坑工程咬合桩围护结构施工应用问题分析

祝明明

摘要：就现有的深基坑围护结构的种类、技术而言，已经处于较成熟的状态，对于相关技术需要在相关的适宜条件下进行使得发挥更大的效益。本文主要结合某地铁广场站的实际情况，以咬合桩的工艺、设备为主，阐述了咬合桩在围护结构施工中的应用。

关键词：深基坑；围护结构；咬合桩；地质情况

引言

城市深基坑围护结构大多采用钻孔桩大多相切、相离的布局，虽然这种类型的围护结构可以起到一定的挡土，对地下水丰富的南部沿海城市而言，止水并未达到理想效果。这一方面让开挖的难度加大，另一方面对围护结构内部的主体结构施工造成了一定的困扰，直接加大了降、排以及堵水的成本。地铁经过施工前的充分研究，分析与论证，施工的优化改进，在地铁广场站运用钻孔咬合桩工法得到了有效的认证，通过对工艺上的改进解决了机械设备存在的问题，有着很大的发展空间。

一、工程技术概述

1.咬合桩的技术背景和原理：采用Φ1000@750钻孔咬合桩的车站主体围护结构，桩底插入K1g-3中风化泥质粉砂岩2.5米，标准段的桩长为24.3米，端头段桩长为26.4米。钻孔咬合桩是一种深基坑支护中的新结构，钻孔咬合桩的原理：利用磨桩机成桩，桩与桩之间相互进行咬合，运用混凝土超慢（超过60小时）技术的应用使得先后成桩的混凝土凝聚成一个整体，形成一个共同的力、密集的止水帷幕。采用桩B桩（素混凝土）和A桩（钢筋混凝土）交错的形式构成咬合排桩墙体结构。它是一种全套管钻孔机械在地面上使用，沿深开挖工程的周边轴线采用水下灌注先施作B桩单桩成孔，超慢浇筑混凝土成桩，利用B桩延迟时间，在相邻两B桩之间下压外套管，进行切割成孔在桩身混凝土上，并且施作圆形钢筋混凝土桩，完成咬合，以此进行逐桩咬合。作为一道防渗、截水、承重、挡土的连续的钢筋混凝土排桩墙体结构。

2.钻孔咬合桩适合应用在含水、含沙的地质情况下地下工程深基坑围护组织，钻孔咬合桩的钢筋混凝土桩、素混凝土桩切割，进而咬合成排桩围护结构，对基坑开挖的防水性有很好的作用。又因采用的为素混凝土桩、钢筋混凝土桩的相间布置模式，所以工程造价在同等地质情况下是连续墙的60%左右，是人工挖孔桩的80%左右。确保钻孔咬合桩基坑开挖的防水和安全的关键是：钢筋混凝土桩、素混凝土桩的咬合质量，标准是单根桩的成桩符合3‰的垂直精度。钻孔咬合桩作为一种新型的基坑围护形式有着一定的优点：占地面积小、操作灵活等。由于旌工采用的液压磨桩机是垂直按压钢套管，因此能够及时检查并且调整垂直度，可以有效地对桩的垂直度进行控制。桩与桩之间的搭接可靠容易形成封闭状态，起到止水作用，不仅可以节省止水帷幕，还减少了围护结构的费用，提升了工期的效率。磨桩机在成孔过程中由于向下按压钢套管，超过开挖面2m至4m的范围，进而配合旋挖钻挖取钢套管中的土体，形成孔位没有泥浆存在的现象。平衡开挖是采用灌水施工，钢套管的超前支护不会产生缩径以及孔径的坍塌现象。当进行灌注时，钢套管会伴随混凝土面向上变化的趋势进而逐段拔出，没有影响到混凝土的浇注质量。本工程中没有泥浆，减少了施工成本的同时也保护了周围的环境。

二、工程地质介绍

本项目广场站以岗地（岗间坳谷）地貌为主，坳谷地段主要有以下分布：基坑开挖深度范围内以1c3粉土、新近沉积的软-流塑状粘性土、3b3-4粉质粘土和2b4淤泥质粉质粘土，特点是扰动之后容易发生变形和产生涌土的现象。

三、地质条件影响咬合桩的成桩质量

（一）淤泥粉质粘土层对咬合桩有一定的影响

经过多位专家学者研究，咬合桩选用软土层是首选，实际的施工生產应当选择适宜的地质条件，本工程地铁穿越的地层主要分为以下几种：淤泥粉质粘土、粉质粘土，咬合桩采用的工具是地面到达孔底的钢套管，是其中的重要工具中的一种，粘土层由于太厚，深度大约是孔深的2/3，致使孔洞的加大，扩洞加大主要有以下两方面，一方面是向上拔套管时，套管外避附有厚度淤泥5cm至8cm，将孔径无形中扩大了5cm至8cm。另一方面是向上拔外套管的瞬时，由于混凝土容重大大超出土体容重，加之第一方面的原因上，混凝土会瞬时产生向孔壁四周挤压的现象，造成了了软土地质中“桩身将军肚”的独特产生。

淤泥质粉质粘土较易形成活塞效应，淤泥层进行抓土工作时，对抓斗进行冲击以较高的地方下落，嵌入淤泥层深度系数较大，在用力向上提取时，极易破坏周边孔位的土体。特别是a-2b4淤泥粉质粘土层，由于该土层具有流动性，很容易导致已经灌注成桩的桩体出现窜管情况。

（二）咬合桩设备的勘岩力

通过广场的设计要求、咬合桩施工情况发现：整套管液压钻机的入岩能力较低，当进入k1g-3中风化岩层2m时，再继续进行堪岩就比较困难，因为冲击抓斗时，冲出的孔底形状是尖锥形，所以致使制作好的钢筋笼也将无法下到标准位置，由于只有素混凝土进而不具备实际的作用，不符合设计的桩体强度，在入岩较深的桩位上进行施工，最后的50cm至1m比之前所有土层所用的取土时间之和还要长，有时需要考虑一根钢筋桩时间与素桩的缓凝时间，必须结束冲击工作以及强行灌注。

由于进入中风化在1.5米左右后，套管底的刀齿已经无法对中风化岩石继续切割，套管不能进尺，冲击抓斗做自由落体运动需要在更高的位置进行，冲击岩石，导致冲击抓斗的抓片极易卡在刀齿和岩石的接缝之间，致使冲击抓斗不能上提，在现场施工进行时，履带吊会因为用力过大的缘故进而造成钢丝绳瞬间崩断，也有可能造成履带吊的大臂直接弹出的情况，大臂垂直于地面，致使后部的弹力伸缩拉杆失去作用。

结语：

当咬合桩的充盈系数小于或等于15%时，本种施工工艺不适宜在软土层中进行，不仅增加成本的同时，对桩长质量造成一定的影响以及给后序施工造成的不利。全套管钻机的勘岩能力下降时，进而对深基坑和岩面的要求较高，嵌岩深度的要求为（入岩k1g-3≥2.5m）围护结构，不适宜选用咬合桩施工技术，导致基坑稳定受到一定的影响。咬合桩导墙应当选择带有预留筋的预制结构来替换现浇结构，给施工带来方便的同时对经济有着一定的效益性。

参考文献：

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