浅谈全套管全回转咬合桩在耿楼复线船闸深基坑截渗加固中的应用

（安徽省阜阳市河道管理局 阜阳 236000）

1 工程概况

耿楼枢纽位于沙颍河左岸安徽省太和县税镇耿楼村，枢纽已建有节制闸和Ⅳ级船闸（以下简称一线船闸）。枢纽工程建筑物设计等级为2 级，节制闸设计过闸流量3910m3/s，校核流量4770m3/s。耿楼复线船闸建于一线船闸左侧，布置方式与现有的一线船闸基本一致，两船闸纵轴线相互平行，轴线距为55.36m，设计级别为Ⅳ级，设计船舶吨级为500t 级，兼顾1000t 级船型，闸室尺度为240m×23m×4m（长×宽×门槛水深），闸室底板顶面高程▽20.5m，底板厚3.5m。复线船闸与一线船闸共用引航道，引航道宽75.0m，上下游直线段总长1223m。复线船闸上闸首及闸室段基坑右侧布置Φ1.5m 和Φ1.2m的双排钢筋混凝土灌注桩支护；下闸首段基坑右侧布置Φ1.5m 的双排钢筋混凝土灌注桩上接扶壁式导航墙作支护；上下闸首布置钢围堰与土围堰相结合的挡水围堰支护。船闸主体左侧及上下游侧与船闸主体右侧采用高压摆喷截渗墙、钢筋混凝土地连墙连接成封闭体进行截渗。

2 工程区水文、地质条件

耿楼闸闸上正常蓄水位一般为▽31.0～32.5m，下游水位一般在▽27.5～28.5m，工程区内地下水类型为孔隙潜水和孔隙承压水，孔隙承压水主要赋存于下部砂壤土、细砂层中，含水较为丰富，一般地下水位随外河水涨落而变化，水位▽27.97～31.97m。根据地勘报告，闸址区地形平坦，地貌单一。船闸闸基大部分位于⑦层粉质壤土、砂壤土互层下部，局部位于⑧层砂壤土顶部，这两层土透水性较强，在施工中可能出现管涌和流沙现象。

3 基坑截渗加固处理

新建复线船闸基坑开挖较深，最深处达到19.5m，闸址原为村庄（一线船闸建时已拆除），村民打设取水井，对地层造成人为扰动，同时在一线船闸建设时，在基坑周边布设有降水井，加之闸址区水文地质条件复杂，存在详勘无法探明的渗流通道等原因，综上复杂原因，上闸首基坑在开挖施工过程出现透水，在复线船闸上闸首右岸辅导航墙处与外河联通形成渗流通道，如何选择一个安全、有效的加固方案彻底堵住渗流通道，确保基坑后续干地施工，将成为加固方案的首选。

对上闸首渗流通道截渗加固方案进行比选：

方案一：在上闸首距离已实施截渗墙40cm 处新增钢筋混凝土截渗墙一道，围封过水通道后和上下游截渗墙形成封闭。

方案二：在上闸首渗漏通道处设置硬咬合桩成墙两道，咬合桩连续墙两端与现状钢筋混凝土截渗墙相咬合（硬咬合），将截渗墙体连接为整体。

方案选择：方案一中新增截渗墙距原截渗墙仅40cm，施工时容易造成塌孔，无法保证再次成墙的质量，同时新增截渗墙施工需穿越连排桩并冲击钻除灌注桩，施工难度较大，采用方案二咬合桩方案，很好地解决了已建截渗墙与灌注桩之间、新建截渗墙与已建截渗墙的节点连接问题，保证了防渗措施的完整性，综合考虑基坑截渗加固采用方案二。

3.1 上闸首新增截渗墙加固设计

原截渗墙在上闸首出现管涌处弯折较多，本次考虑裁弯取直，在管涌通道上游临水侧另行构建一段截渗墙，对基坑形成两道防渗保护。

3.1.1 上闸首截渗加固工程布置

墙体采用硬咬合桩成墙技术，墙体总长约25.0m，大致呈西北—东南走向，两端与已建截渗墙采用硬咬合桩连接，咬合桩直径1.5m，分为A 桩（超缓凝素混凝土桩C30）和B 桩（钢筋混凝土桩C30），桩间咬合搭接长度0.3m，咬合成墙后最小厚度0.9m，墙底高程4.0m，墙顶高程34.50m。新增截渗墙平面布置见图1。

3.1.2 咬合桩截渗墙施工技术

咬合桩截渗墙采用全套管全回转工艺，它是一种新型、环保、高效的钻进技术，近年来在城市地铁、深基坑围护咬合桩、废桩（地下障碍）的清理，高铁、道桥、城建桩的施工，以及水库水坝的加固等项目中得到了广泛的应用。实现了在卵、漂石地层、含溶洞地层、厚流沙地层、强缩颈地层、各类桩基础、钢筋混凝土结构等障碍还没有清除的情况下就可以开展灌注桩、置换桩、地下连续墙的施工和顶管、盾构隧道无障碍穿越各类桩基础的可能。

咬合桩先施工A 桩（超缓凝素混凝土桩），后施工B 桩（钢筋混凝土桩），其工艺流程是：A1→A2→B1→A3→B2……An→Bn-1。

单桩施工流程：桩位放样→套管桩基就位→吊装套管→回旋钻取土、套管磨进→清孔→吊放钢筋笼（如有）→放入混凝土灌注导管→ 灌注混凝土→钻机移位。施工流程如图2 所示。

3.2 施工要点

（1）墙体总长约25.0m，共布置咬合桩20 根，A 桩7 根，B 桩13 根（其中硬咬合桩4 根）。先施工A 桩，每完成相邻两根A 桩，初凝后再施工B 桩，最后再进行4 根硬咬合桩施工。

图1 新增截渗墙平面布置图

（2）超缓凝混凝土的配制

初凝时间：咬合桩施工时要求超缓凝混凝土具有足够长的初凝时间，确保在B 桩施工时A 桩尚未初凝，以达到A 桩与B 桩相互咬合实现无缝连接。根据施工顺序和单桩成桩时间，初拟超缓凝混凝土设计初凝时间为48h。

坍落度：根据施工工艺要求，超缓凝混凝土的坍落度浇筑时一般控制在16～18cm。

早期强度：超缓凝混凝土的3d 强度值不宜大于3MPa，其目的为：在施工过程中如遇到意外情况造成时间拖延，导致在A 桩混凝土终凝后才能施工B桩，此时由于混凝土早期强度不高，使A 桩咬合部分的混凝土处理起来比较方便。

3.3 施工参数

（1）孔口定位误差≤10mm；

（2）桩的垂直度偏差≤2‰；

（3）沉渣厚度≤50mm。

3.4 单桩施工技术要点

（1）钻机就位：待平台有足够的强度后，将全回转钻机底座吊至平台上，进行桩中心定位；然后将钻机吊装就位，并调至水平。

（2）取土成孔：先压入第一节套管，校正套管垂直度后，磨桩下压套管，套管压入深度约3.0m 时用抓斗从套管内取土，一边抓土，一边下压套管；保持套管底超前与开挖面的深度不小于2.5m。第一节套管全部压入土中后检测垂直度，如不合格则进行纠偏调整，如合格则安装第二节套管下压取土，直到设计孔底标高。B 桩施工时，当钻孔深度超过A 桩底时，保证套管超前开挖面深度不小于0.5m。

图2 咬合桩施工流程图

（3）钢筋笼吊装：终孔后利用履带吊下吊钢筋笼，钢筋笼主筋允许偏差±10mm，箍筋间距允许偏差±20mm，钢筋笼长度允许偏差±100mm，保护层厚度50mm。

（4）导管安装：导管壁厚≥3mm，直径200～250mm；使用前应进行试拼装、试压。

（5）混凝土：采用水下混凝土灌注法浇注混凝土，宜掺外加剂。A 桩身采用C30 缓凝型混凝土，B 桩身采用C30 商品水下混凝土。混凝土含砂率40%～50%，选用中粗砂，粗骨料最大粒径小于40mm。

（6）混凝土灌注：开始灌注混凝土时，导管底部距孔底0.3～0.5m。导管一次埋入混凝土灌注面以下不小于0.8m；导管埋入混凝土深度宜为4～6m。

（7）钻机移位：桩机液压装置收起，在履带吊配合下移位。

3.5 质量检测

成墙28d 后或桩身强度达到设计强度70%，沿防渗墙轴线进行钻孔取芯检测，检测3 根桩，位置现场确定；每根桩布置1 个孔，每孔截取芯样不少于4 组。取芯样做室内试验检测抗压强度、抗渗等物理力学性能指标。钻孔取芯其他要求按照《建筑基桩检测技术规范》（JGJ 106-2014）执行。

4 结论

本次设计选用咬合桩成墙方案，施工工艺成熟，施工效果可靠，在多地深基坑加固中被成功应用。采用咬合桩方案，很好地解决了已建截渗墙与灌注桩之间、新建截渗墙与已建截渗墙的节点连接问题，保证了防渗措施的完整性，上闸首两道防渗墙确保基坑的渗流安全，为后期基坑干地施工创造了条件。通过钻孔取芯检测及实际施工验证，咬合桩施工方案是完全可行的，也是解决此复杂基坑防渗问题的最有效方案■