深基坑围护结构全套管钻孔咬合桩施工关键技术

胡洲

[摘 要]：根据地铁地下车站围护结构施工实践，本文针对全套管钻孔咬合桩的施工设备、工艺及要点、常见事故桩处理、关键技术进行阐述。

关键词：深基坑 全套管钻孔 咬合桩 施工关键技术

1 工程概况

2.1、工程简介

车站总长492.4m主体基坑保护等级为一级，车站主体围护结构采用φ1000mm@800的套管咬合桩工法，围护结构插入深度比约为0.8，整个车站咬合桩总数为1308根，桩长29.36m。a桩采用C30钢筋混凝土，b桩采用C20超缓凝素混凝土。

2.3、工程地质与水文地质

车站范围内穿越的主要土层由上至下依次为：填土层、可-软塑粉质粘土、流塑淤泥质粉质粘土、流-软塑粉质粘土、稍-中密粉土夹粉质粘土、可-软塑粉质粘土、中密粉细砂混卵砾石、强风化泥质粉砂岩、中风化泥质粉砂岩。

2 专业施工设备

捷程牌MZ-1液压摇动式全套管钻机是一种机械性能好、成孔深、振动小、噪音低、无需泥浆护壁的新型桩工机械，它由主机、液压工作站、钢套管、取土装置和牵引吊车组成，集取土、成孔、护壁、安放钢筋笼、灌注砼等连续作业为一体，施工效率高，工序较少，辅助费用低。

3 全套管咬合桩施工技术

3.1、导墙

导墙由翼板和竖墙构成，靠咬合桩侧成锯齿形。导墙起锁口和导向作用，直接关系到钻孔咬合桩顺利成孔和成孔精度，导墙半圆的半径要比桩径大2cm。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而侵限，导墙放样时向基坑外放15cm。

3.2、全导管咬合桩单桩施工工艺

钻机就位：待导墙砼强度达到80%后，移动套管钻机，使抱管器中心对应在导墙孔位中心插入带有刃口的导管。

取土成孔：压入第一节套管，然后用冲抓斗从套管内取土，一边取土，一边继续下压套管，始终保持套管底口超前开挖面2.5m以上。第一节套管压入土中后（地面上留1.2～1.5m，以便于接管），检测垂直度，如不合格则进行纠偏，安装第二节套管继续下压取土，如此重复，直至达到桩设计标高。

吊放钢筋笼（A桩）：如为钢筋混凝土桩，终孔至设计标高后，检查孔的深度、垂直度、清除孔底虚土，检查合格后用起重机吊放钢筋笼，采取悬吊法保证钢筋笼标高的正确。

灌注砼：采用水下砼灌注法施工，灌注过程中始终确保混凝土高出混凝土导管端口不小于2m，防止上拔过快造成断桩事故，灌注前注意导管气密性检查和首灌量的计算。

拔管成桩：一边灌注砼，一边拔咬合桩套管，注意始终保持套管底低于砼面不小于2.5m。

3.3、咬合桩单元施工顺序

一台桩机每施工一段为一个单元，采用跳桩施工，b型桩施工完毕后桩身混凝土处于塑性状态下，施工a型桩。Zbl为首开桩时，在前端施工砂桩，Zb5为单元未桩时，套管钻机成孔后填砂起拔套管形成砂桩，使Zbl桩和Zb5桩为下一单元咬合桩搭接預留出咬合企口，方便与一单元桩完全咬合，施工顺序见图3-1见桩中阿拉伯数字序号。

4 事故咬合桩处理方法

在钻孔咬合桩施工过程中，由于机械设备故障和施工操作等一些客观原因，造成异常情况而形成事故桩。针对不同的情况，事故桩处理方法也不一样，现介绍已经实施并取得成功的处理方法。

4.1、桩背补强法

YA63桩两侧YB63和YB64桩的混凝土均已凝固，不能硬切割混凝土，YA63桩已不能成孔，则放弃YA63桩的施工，继续后面咬合桩的施工，在YA63桩基坑外侧增加1根A和2根B桩补强，2根旋喷桩止水，基坑内侧在以后开挖后另加钢筋网喷射混凝土补强，补强示意见图4-1。

4.2、无钢筋笼桩处理

导管带出钢筋笼，钢筋笼上浮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，钢筋笼被套管卡住带着一起上浮最终被全部拔出，钢筋笼不能再下放成为素混凝土桩，在桩背后加钢筋混凝土桩补强。

5 咬合桩关键技术

咬合桩在基坑围护结构中发挥双重作用，抗土压力和止水，平面定位准确，A、B桩排列顺序无误，严格控制桩身垂直度以确保相邻桩体的充分咬合。

5.1、孔口定位误差控制

保证钻孔咬合桩有足够咬合量，对其孔口的定位误差进行严格的控制，定位误差±10MM。

5.2、超缓凝混凝土

混凝土超缓凝是钻孔咬合桩施工的关键技术，主要用于素混凝土B桩，其作用是延缓混凝土的初凝时间，确保相邻A桩的成孔在B桩混凝土初凝之前完成，为套管钻机切割B桩创造条件。其缓凝时间应根据单桩成桩时间来确定，单桩成桩时间与施工现场地质条件、桩长、桩径和钻机能力等因素相关，B桩混凝土的缓凝时间计算公式见式5-1：

5.3、超缓凝混凝土配合比设计

设计配合比根据设计要求和施工要求进行试验确定，在拌制混凝土时根据砂石含水率换算为施工配合比。其中碎石掺量大石按70%，小石按30%。大石：粒径5～31.5mm；小石：粒径5～16mm，砂：中砂，配合比见表5-2。

5.4、管涌预防

主要是由于导管内土柱的压力小于相邻桩混凝土柱的压力，因为此时的混凝土还处于流溯状态。素混凝土桩混凝土的坍落度应控制在160±20范围内，以便于降低混凝土的流动性。套管底口应始终保持超前于开挖面2.5m以及上，阻止混凝土的流动；特殊情况可向套管内注入一定量的水，以附加水柱压力来平衡相邻桩混凝土的上托力。

参考文献

[1] 刘建军.MZ系列摇动式全套管钻机及工程应用[A].浙江.地基与基础工程.2001.

[2] 杨秀仁.主体围扩结构施工设计图[E].北京：城建设计研究总院有限责任公司.2007.

[3] 任今浩等.地下铁道工程施工及验收规范GB52099-1999（20 03年版）[S].北京：中国计划出版社.第二版.2009.