软咬合与硬咬合施工工艺及优劣性

刘 政 王 嵩 深圳市勘察测绘院（集团）有限公司

1 前言

咬合桩支护一般运用在周边环境复杂、管线密布、建（构）筑物密集且距离基坑较近的施工场所。红线距离支护桩较近，施工场地狭窄，无法使用搓管机，运用旋挖咬合桩施工快捷方便。本文通过某项目的工程实例来论述。

2 咬合桩技术参数

钻孔灌注咬合桩一般分为软咬合法和硬咬合法，两者工艺流程不同，适应的环境条件也不一致。

软咬合：全套管+旋挖钻机+灌注水下超缓凝混凝土技术的咬合施工工艺，素桩桩径1000mm，荤桩桩径1200mm/1000mm，咬合厚度250mm/300mm，荤桩需在素桩混凝土初凝前切割成桩。采用水下商品混凝土浇筑成桩，素桩为超缓凝水下C15，荤桩为普通水下C30。全套管咬合施工适用于基坑变形较敏感，支护要求较高部位。

硬咬合：即旋挖钻机泥浆护壁成孔工艺。施工适用于上部存在旧基础、旧桩头、孤石等障碍物，周边离建（构）筑物较远，对基坑变形敏感度相对较低部位。采用素桩桩径1000mm，荤桩桩径1200mm/1000mm，咬合厚度250mm/300mm，荤桩需在素桩混凝土终凝后切割成桩。采用水下混凝土浇筑，素桩为普通水下C20，荤桩为普通水下C30。

3 施工工艺原理

咬合桩是基坑围护结构的一种，钢筋混凝土桩与素混凝土桩之间相互咬合排列（图1）。为了施工方便，一般遵循中间为一根钢筋混凝土桩（B桩）和两侧各一根素混凝土桩（A桩），相互咬合组成为一组桩的排列方式，施工过程中先施工两侧A 桩后施工B桩。软咬合时，A 桩混凝土采用超缓凝混凝土，B 桩的施工要求必须在两侧A桩混凝土初凝之前完成；硬咬合时，A 桩混凝土采用普通混凝土，B 桩的施工要求必须在两侧A 桩终凝后再进行。钻孔咬合桩B 桩施工时，切割掉相邻A 桩相交部分的混凝土，实现咬合，形成无缝连续的“桩墙”。达到挡土、止水和保证施工安全的新型深大基坑施工的支护结构[1]。

图1 咬合桩平面示意图

4 软咬合施工工艺

4.1 软咬合单桩施工工艺流程（图2）

图2 软咬合旋挖灌注单桩施工工艺流程图

4.2 软咬合施工方法

4.2.1 导墙施工

按照图纸提供的中轴线，在桩顶上部施作钢筋混凝土导墙，可以有效提高咬合桩孔口的定位精度并有效防止孔口塌陷，底部铺设三级钢16mm@200mm×200mm钢筋网。

4.2.2 钻机布置

待导墙达到设计强度后，移动旋挖钻机至孔口标记位置，加装套管，使钻机抱管器中心对应定位在导墙孔位中心。

4.2.3 旋挖成孔

桩机安装就位后，将第一节套管安装到桩机钳口上，校正好垂直度后，下压套管（每节套管长度约为6m），压入深度约为4.5m～5.0m，然后用旋挖斗从套管内取土，一边取土、一边继续下压套管，始终保持套管底口超前于开挖面的深度≮2.5m。套管压入土中后要地面预留1.0m～1.5m 以上，便于后续套管接驳。垂直度检查是重点，如不合格及时进行纠偏调整，合格则安装第二节套管继续下压取土……，如此循环往复，直至达到设计孔底标高[2]。

4.2.4 终孔检查

成孔达到设计标高后，对钻孔进行孔口位置、孔深、孔径、孔壁垂直度、孔底沉渣（孔底含水）进行检查，合格进入下一道工序，不合格时采取措施处理。

4.2.5 钢筋笼下放

施工B 桩，成孔检测合格后下放钢筋笼，应采取有效措施保证钢筋笼标高的准确性。

4.2.6 水下混凝土灌注

咬合桩灌注方式采用汽车吊+导管系统，素桩使用超缓凝水下C15 混凝土，荤桩使用水下C30 混凝土。

（1）灌注前准备工作

应对导管进行试拼装，检测其强度和气密性，合格后方可用于水下灌注。导管位置保持居中，导管底部应与孔底间隔30cm～50cm左右。首批混凝土灌注之前放入隔水喉塞，必须保证首批混凝土的灌入量。

（2）灌注中

在确认首灌量备足后，吊车立即提起活塞。使导管埋入混凝土中深度不小于1.0m。连续不断灌注，灌注过程中用测锤测探混凝土面高度，推算导管下端埋入混凝土深度，并做好记录，提升导管，直至灌注到设计标高。

4.2.7 拔管成桩

混凝土浇筑过程中要注意导管及钢套管的拔出时间及注意事项。混凝土浇筑到一定的位置时上提导管拆除，应注意始终保持导管底低于混凝土面不小于2m。

应符合下列规定：①导管安装完毕后，应进行钢套管拔管检查；②混凝土浇筑应及时拔套管，起拔量不应超高100mm，保持混凝土高出套管底端2.5m；③混凝土浇筑过程中，套管应来回转动；④最后一节钢套管施拔时，应先拔套管，后拔导管。当套管拔出后，应进行混凝土补灌。

5 硬咬合施工工艺

5.1 硬咬合单桩施工工艺流程

硬咬合施工：A 桩混凝土采用普通混凝土，要求必须在A桩终凝后进行B桩施工，与软咬合施工相比差异较大。可采用旋挖钻机泥浆护壁成孔工艺，其施工工艺流程同于泥浆护壁灌注桩的工艺，如图3所示。

图3 硬咬合施工工艺流程

5.2 硬咬合施工方法

5.2.1 导墙建造

与软咬合大致一样均要设置导墙，导墙位置和强度要满足要求，底部铺设三级钢16mm@200mm×200mm钢筋网。

5.2.2 钻机安置在导墙顶面上重新定位放样排桩中心位置，移动钻机至标记位置，使钻头中心对应标记孔位中心，两者偏差不得大于1‰。

5.2.3 旋挖钻进

钻机准备就位后，泥浆性能合格后，各种准备条件满足后即可开始钻进，钻机首先要轻压慢转，通过旋挖中控盘和水平垂直仪器共同监控垂直度，如有偏差及时进行调整。钻进时对进尺控制深度有要求，每回次控制在60cm左右，预防孔斜和桩位偏差。

根据地质情况控制钻孔过程中进尺速度：当硬地层过渡到软地层时，可调整钻进速度；当从软地层渐变为硬地层时，要减速慢进；为了防止缩径，在易缩径的地层中，应增加扫孔次数；对硬塑层采用快转速钻进，以提高钻进效率；碰到砂层地层时则采用慢转速慢钻进并适当增加泥浆比重和黏度。

旋挖钻进施工时及时向孔内注泥浆，使孔内水头保持一定的高度，以平衡孔内侧压力。

5.2.4 成孔检查终孔后，对相应的指标进行检查，不合格时采取措施处理。

5.2.5 清孔

由于旋挖钻机可以直接用平斗提取钻孔内的钻渣，对钻孔内的泥浆波动影响不大，静态泥浆护壁可以减少泥浆用量，清孔工作较为简单。通常在钻到设计标高后，采用换浆方式进行第一次清孔，清孔后要求孔内排出或抽出的泥浆手摸无2mm～3mm颗粒，泥浆比重1.10～1.15，含砂率小于8%，黏度在18s～28s之间，检验合格后方可下钢筋笼和导管。在下完钢筋笼后如果沉渣大于200mm 时，需要进行第二次清孔。

5.2.6 钢筋笼制作、吊放

根据设计规格、材料和制作规范，在钢筋加工场里整段或分段制作，然后采用履带吊至检测合格后的孔口上方，缓慢下放到孔底，钢筋笼标高的准确性应采取有效措施进行保证。

5.2.7 混凝土灌注

与软咬合施工有区别的是素桩采用C20 水下混凝土，荤桩采用C30水下混凝土，采用汽车吊+导管系统灌注方式。其余参考软咬合水下灌注的技术要点。

5.2.8 拔管成桩

始终保持导管底埋深于混凝土面以下不小于2m，随浇筑过程拨出导管。

6 咬合桩施工工效对比

本项目支护桩桩长24m，桩端位于第四系中更新统残积层砾质黏性土或燕山四期侵入岩全风化花岗岩中，岩性均为软岩。取单根荤桩施工时间作为两者工艺工效对比之用，不同项目具体功效还需实践得出。本数据只适用于同等地质特征条件的项目。单根作业循环时间见表1。

表1 软咬合和硬咬合单根荤桩施工时间表

综上所述，同等工程地质、水文地质条件下硬咬合施工工艺功效要快于软咬合施工功效，对于地质条件较好、工期要求紧迫，对周边环境影响不敏感的工地运用硬咬合工艺是一种不错的选择。

7 结束语

（1）在周边环境复杂、地质条件复杂的软土地层、水文地质较差、基坑周边变形敏感部位，采用软咬合：即全套管旋挖钻机+超缓凝混凝土技术的咬合施工工艺有利，能更好地控制基坑变形，对周边环境影响较小。

（2）基坑开挖后，软咬合桩型美观、桩身顺直、止水效果较好；硬咬合桩桩型较差，桩身鼓包、缩颈现象常见，对下一道工序腰梁施工有影响。

（3）同等地质条件、同类型的旋挖机械成桩时间效率较泥浆护壁咬合桩低，在抢险工程、采取赶工期、工期较紧的项目可优先采用硬咬合：旋挖钻机+泥浆护壁成孔工艺。

（4）软咬合采用全套管旋挖钻机机械相对于搓管机机械适用范围更广，占用施工面积较小，周转快、灵活便利，在当前的基坑支护阶段、抢险救灾过程中使用较多。

（5）通过本论文的论述，初步了解了两者工艺的流程和优劣，依据各项目实际情况合理选择软咬合工艺或硬咬合工艺施工。