钻孔咬合桩施工技术在水中承台基坑围护结构中的应用

黄峻峰 赵爱涛

摘 要：文章结合中铁城市发展投资集团有限公司建设的崇州市琴鹤大桥水中承台基坑围护结构施工实例，介绍了钻孔咬合桩施工技术原理及其在基坑围护结构中的应用、施工工艺流程及技术控制要点等。

关键词：承台基坑 钻孔咬合桩 混凝土浇筑

钻孔咬合桩是一种新型围护结构形式，它是在平面上沿一条轴线设置单排钻孔桩，相邻的桩互相搭接，为一种特殊的桩列式挡土墙。它与传统的人工挖孔桩、钻孔密排桩相比，具有防渗效果好、泥浆污染小、利于环保、不易塌孔等优点。

1.工程概况

崇州市琴鹤大桥建设项目位于崇州市琴鹤广场，顺延崇州市永康西路，跨越西河，在穿越滨江新城规划区后与安仁连接线相接。大桥主墩基础为水下基础，主墩采用直径1.8m钻孔桩基础，桩长为35m；承台为12×12×3.5m矩形，为低桩承台，全部埋入河床内，基础施工采用筑岛、围堰方式进行桩基础施工，然后设置支护桩，有水状态下开挖承台基坑后，立即浇筑封底混凝土，最后将基坑内积水排除，然后进行下一步施工。为了保证基坑开挖安全及达到后期基坑侧壁封水效果，基坑支护系统采用钻孔咬合桩+支撑的形式。咬合桩直径1.2m钻孔桩，桩长20m，锚固长度11.89m，悬臂长度8.11m，荤素搭配，荤桩采用C30钢筋混凝土，素桩采用C20素混凝土，荤素之间咬合0.25m。单个基坑共设置48根荤桩，48根素桩。桩顶设置钢筋混凝土顶梁，顶梁高0.8m，宽1.4m。顶梁施工完成后在顶梁内侧每7m设置一道内支撑。内支撑采用直径800mm，壁厚1cm的螺旋钢管。

2.工艺原理

钻孔咬合桩采用机械钻孔施工，桩与桩之间相互咬合。桩的排列方式为一根素混凝土桩（A桩）和一根钢筋混凝土桩（B桩）间隔。先施工A桩，后施工B桩。A桩混凝土采用超缓凝型混凝土，要求在A桩混凝土初凝之前完成B桩的施工；B桩施工时，利用套管钻机的切削能力切削掉相邻A桩相交部分混凝土，实现咬合。

3.工艺流程

详见图1。

4.技术控制要点

4.1 施工准备，筑岛、围堰

本基坑为桥梁基础基坑，基坑长29.8m，宽13.8m。深8.1m。采用围护桩形式垂直开挖，由于桥梁基础位于崇州西江河中，需在西江河中采用筑岛、围堰形式搭设施工平台。施工平台长48.4m，宽32.4m，采用砂卵石填筑，四周用粘土堆满土袋。

4.2 咬合桩施工流程（详见图2）

4.2.1 导墙施工

为了提高钻孔咬合桩孔口定位精度及就位效率，在桩顶上部施工钢筋混凝土导墙，导墙宽为每侧2m，厚40cm，混凝土等级为C20，导墙孔口直径1.24m，每侧预留2cm富余宽度。为保证机械进出的顺畅，浇筑的导墙顶面控制到与围堰筑岛顶标高一致。施工导墙混凝土前，需根据导梁位置对筑岛顶面进行开挖，开挖完成后绑扎钢筋、安装模板、浇筑混凝土。钢筋严格按设计要进行布置。

4.2.2 钢护筒安装

钢护筒采用壁厚1cm钢板卷制，直径1.2m，然后用搓管机搓管下放，搓管前需对设备进行调平，确保钢护筒垂直度，搓管机固定钢护筒切割砂砾石或素桩混凝土，直至孔底。搓管机施工完成一个钢护筒后，利用履带吊吊装至下一个孔位实施。混凝土浇筑过程中保证一定混凝土的埋深的情况下，一边浇筑混凝土一边利用搓管机提升钢护筒，一根成孔后倒用至另外孔位。

4.2.3 钻孔施工

钻孔施工采用280型旋挖钻机，先施工素桩，再施工荤桩，钻孔过程中必须严格控制孔桩偏移及垂直度偏位情况，如发生偏位情况，需及时修正，避免造成咬合不完整现象。

4.2.4 水下混凝土浇筑

水下混凝土浇筑采用导管法，灌注导管采用300mm的快速卡口垂直提升导管。导管在使用前组装，根据孔深预拼要求长度，导管顺直并进行拉力和水密试验，确保导管的良好状态。下放导管时小心操作，避免挂碰钢筋笼及孔壁，将导管轻轻下放到孔底，然后再往上提升25～40cm。与导管的理论长度进行比较，吻合后，将导管固定在灌注平台孔座上，接上混凝土初灌漏斗，检查孔底沉渣厚度，符合规范要求、经监理工程师同意之后，开始灌注混凝土。混凝土由混凝土运輸车运送至墩位，臂架泵输送到桩位处，直接把混凝土放到集料斗内。使用拔球法灌注水下混凝土，开始灌注前，灌注漏斗内的混凝土总量应保证拔球后导管底端埋入深度1.0m以上。

根据设计要求，素桩采用C20水下混凝土，荤桩采用C30水下钢筋混凝土，由于B桩施工时需切割A桩部分，达到咬合作用，水下混凝土浇筑时，必须控制混凝土的初凝时间，在A桩的混凝土中，可适当加入缓凝剂，根据设计及现场施工情况，一般A桩缓凝时间控制在30～40h内。

4.3 基坑内支撑设置

本基坑在基坑顶梁上设置一道钢管支撑，钢管支撑采用直径0.8m，壁厚1cm的螺旋钢管。平面位置共布置三根。

每个内支撑长13.6m，重2.65t。施工前，在平整地面上整体接长，管节对口应保持在同一轴线上进行，两根钢管接长时候，首先必须清除接头附近20～30mm范围内的铁锈、油污、水汽和杂物，然后用包板连接，包板搭接长度不少于0.4m。接长完毕后整体吊装安装。

内支撑与顶梁采用焊接连接。顶梁施工时，在顶梁内侧及顶面预埋1cm钢板，钢板与顶梁钢筋焊接成整体，待内支撑吊装到位后，内支撑钢管法兰盘直接与预埋钢板进行焊接。

4.4 基坑开挖

主桥基坑开挖中，由于基坑深度较深，且由于未浇筑封底混凝土，基坑内无法降水，挖机无法进坑开挖，根据承台宽度及基坑深度，基坑分为两层开挖，第一层为基坑顶面至基坑以下4m，该层采用330型挖掘机（斗容量1.5m3）有水开挖。为提高开挖速度，每个基坑两台挖掘机同时开挖。第二层为基坑以下4m至封底混凝土底，开挖深度较大，且由于桥桩桩头阻碍，无法采用挖掘机开挖，所以在基坑以下4m至封底混凝土底标高范围内，基坑开挖采用抓斗出土。

4.5 封底混凝土浇筑

基坑开挖至设计封底混凝土底后，在平台上搭设灌注架，用浇筑封底混凝土，封底混凝土厚1.5m，整个区域共布置24个下料点，每个下料单作用半径按4m考虑。浇筑顺序由上游至下游。混凝土浇筑时采用砼运输车将砼运输至墩身附近，臂架泵泵送浇筑。

4.6 基坑抽水

封底混凝土浇筑完成后，采用4台4.5KW，管径150mm水泵，抽干围堰内积水。基坑抽水过程中如遇承台内某一处涌水量大于10L/min时采取对该处进行注浆处理。注浆材料为水泥-水玻璃双液浆。抽水完成后，按设计图纸要求施工承台。

5.结束语

深水低桩桥梁承台基坑围护结构采用钻孔咬合桩技术方案，有效地保证了水中承台基坑施工的安全，是一种较好的深基坑围护结构形式，值得在桥梁工程承台基坑工程中推广和应用。

参考文献：

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[2]刘晓阳.钻孔咬合桩施工工艺及质量控制[J].建筑，2014（10）：59-60.