深大基坑混凝土咬合桩施工控制技术分析

袁媛

（中煤长江基础建设有限公司，江苏 镇江 210046）

0 引言

高速发展的经济加快了城市建设的步伐，使得地下空间的利用需求日益增长，促进了深大基坑的支护设计与施工技术的发展。在城市建设工程中基坑施工多采用明挖法，尤其是在软土地区，施工效果好。混凝土咬合桩在深大基坑施工中应用较广泛。

目前，随着地下工程技术不断深入，咬合桩的理论与实践体系逐渐丰富。针对咬合桩的研究较多，施工技术也较为成熟。陈玉杰[1]以工程实例为背景，对绿色建筑中咬合桩地设计与施工技术进行分析探讨。朱金勇等[2]对成都地区富水卵石底层咬合桩的不同成桩工艺进行室内试验和数理统计，研究咬合桩的止水效果。洪胤等[3]通过MIDAS/GTS 研究了深基坑咬合桩的桩身位移。赵楠[4]以绍兴地铁1 号线为例，通过深入分析咬合桩的位置、混凝土凝固时间以及拔桩等关键技术，提出关键技术控制要求。胡超[5]通过对钢筋笼采用定位和加固措施提高了咬合桩的施工质量。张堪培等[6]探讨了旋挖钻泥浆护壁技术在基坑咬合桩中的应用。

混凝土咬合桩可形成连续且稳定的桩体，在降水过程中可拦截坑外的水力补给，为基坑施工提供干环境，避免丰富的地下水对基础施工造成不利影响，具有较高的安全性能。然而，在复杂地质条件和变形要求较严格的深基坑工程中咬合桩的施工控制技术是至关重要的。本文依托深圳市某深基坑项目，对混凝土咬合桩的施工工艺进行研究，对咬合桩的定位、成孔、桩体垂直度以及钢筋笼制作与安装等关键控制技术提出要求。

1 工程概况

1.1 项目简介

拟建项目位于深圳市龙华新区布龙路西侧，建设东路南侧，民塘路西侧，交通便捷。建设项目包括8 栋住宅楼、2 栋办公楼以及配套设施用房，下设四层地下室。建设用地面积约34943m2。

1.2 基坑周边环境

基坑东侧为布龙路，该侧有电力电气、自来水水、雨污水管和燃气等地下管线，基坑边线距深圳地铁上塘北站约50m，其中燃气管线距基坑边线最小距离约15m，电力管线距基坑边线距离最小约16m，给水管线距基坑边线距离最小约20m；基坑南侧为青龙东街，该侧有电力和雨污水等线，与基坑边线之间的距离为1.2~13m，青龙东街对侧为高层小区相距基坑边线25m；基坑南侧为民塘路，下有电信、电力、给水、路灯、污水、雨水、燃气等管线，与基坑边线的距离为1.2~20m，民塘路对侧距红线大约45m 处为高层住宅小区；场地北侧为建设东路，下有给水、雨水、污水、路灯、电力等管线，建设东路对侧距红线大约30 米处为高层住宅小区。

1.3 工程地质及水文条件

拟建场地原为丘陵地貌，现已人工平整为待建空地，场地现状地面平坦，勘察时测得各钻孔孔口高程为75.53～81.53m。场地内的地层自上而下为人工填土层，第四系坡积层及残积层以及下伏基岩为早白垩系花岗岩。场地内自上而下各地层特征描述如下。

（1）素填土。褐黄色、灰色，稍湿，结构松散，主要成分为黏性土，局部夹碎石、混凝土块等建筑垃圾，层厚介于1.10～17.5m，平均6.66m。层底高程介于61.66～78.16m，平均71.87m。

（2）含砾粉质黏土。土黄色、褐黄色及褐红色等，湿，可塑～硬塑状，土质不均，粘性一般，干强度中等，含少量砾石，岩芯采取率为90%～93%。该层在场地内除ZK8 孔外，其余钻孔均有分布，层顶埋深介于1.10～17.50m，平均6.87m。层顶高程介于61.66～78.16m，平均71.66m。

（3）砾质黏性土。褐红色、褐黄色及土黄色等，湿，可塑～硬塑状，原岩结构可辨，由风化花岗岩残积而成，土质不均，粘性较差，含约20%~30%石英砾，岩芯采取率为90%～93%。场地内均有分布，层厚介于1.20～34.00m，平均12.19m。层顶埋深介于1.60～24.50m，平均11.05m。层顶高程介于53.81～77.83m，平均67.54m。

（4）全风化花岗岩。褐黄色，岩芯呈土状，极软岩，易捏碎，遇水易软化、崩解，干钻可钻进，岩芯采取率为90%～91%，岩体基本质量等级为Ⅴ级。场地内除ZK3孔外，其余钻孔均有揭露。层厚介于0.60～18.60m，平均厚7.02m，层顶埋深介于6.20～36.00m，平均23.09m，层顶高程介于43.42～73.65m，平均55.48m。

场地地下水主要为潜水，以大气降水入渗及邻近场地地下水的侧向入渗补给为主，以向低处渗流排泄为主。勘探期间，场地内所有钻孔均有地下水，水位埋深介于3.00～5.40m，水位高程介于69.69～76.46m。水位受季节降水影响较大，变化幅度约为1~2m。

1.4 工程重难点

工程基坑面积37896m2，最深处达到23.60m，属于超大超深型基坑。基坑共设有三道钢筋混凝土支撑，施工极其复杂，难度非常高。本工程基坑开挖出土量约为80 万m3，基坑周边无出土条件，工程地处繁华地段，周边道路狭窄，交通非常繁忙，给出土带来极大压力。基坑西南侧地下管线众多，均在基坑施工影响范围内。基坑围护施工中，应特别注意对周边建筑、周边道路及管线的监测与保护。因此，混凝土咬合桩的施工质量对基坑安全是至关重要的。

1.5 支护方案

基坑采用桩撑支护，其中临近布龙路支护段采用，1200mm@1800mm 和，1500mm@2000mm 咬合桩支护，搭接350mm；其他支护段采用，1200mm@1800mm 钻孔灌注桩，桩间布置一排，850mm@600mm 型三轴搅拌桩止水，每幅三轴搅拌桩间距1.55m（搭接300mm）。基坑内竖向设置三道钢筋混凝土支撑梁，截面尺寸分别为1000mm×1000mm、1000mm×1200mm 和1400mm×1400mm。

2 混凝土咬合桩的施工工艺

2.1 施工原理

混凝土咬合桩为钻孔灌注桩，共计181 根，桩径分为1200~1500mm。有效桩长为27.6~33.8m；混凝土设计强度为水下C30、其中咬合桩A 桩采用C15 素混凝土，B 桩为钢筋混凝土桩。桩的布置形式为素混凝土桩（A桩）与钢筋混凝土灌注桩（B 桩）间隔；先施工两根相邻的A 桩，再施工两根A 桩之间的B 桩，B 桩应在A 桩初凝之前完成施工，A 桩材料采用超缓凝混凝土，通过A、B 桩搭接咬合形成连续的墙体。混凝土咬合桩施工顺序如图1 所示。

图1 混凝土咬合桩施工顺序

2.2 施工准备

开工前场地完成三通一平，场地应先按基坑场地整平标高要求进行平整。清除咬合桩施工范围内大块石、树根、垃圾和管线等地下障碍物，并且将场地低洼处须回填夯实。完成人员、材料和钻机等机械进场报备。现场技术员应熟悉施工图纸、场地地质情况、水文地质资料以及技术规范等资料，完成现场人员安全技术交底。

施工前应对桩机的机架、卷扬机、钢丝绳和刹车等进行测试检查，确保施工安全；对桩锤的直径、磨损情况进行检查。

灌注桩施工前需进行试成孔，试成孔应考虑地层的物理力学性质，在具有代表性的位置选用合适的机械设备进行成孔，同时检验设备与施工技术要求是否匹配。

2.3 施工工艺流程

根据场地地质特性，结合现场实际施工条件，钻孔灌注桩施工时采用泥浆护壁，单桩施工流程如图2所示。

图2 单桩施工工艺流程

3 混凝土咬合桩的关键施工控制技术

3.1 桩定位控制技术

根据项目测量控制点并参照基坑支护设计图纸对桩中心进行测量定位，根据桩的定位选择比桩径大10~20cm 的护筒进行埋设，护筒底深度约1.5m，护筒口高出地面30cm，并在其上部开设1~2 个益浆孔。护筒中心应对正桩中心，周边采用黏土填实。护筒埋设好后，用全站仪复测桩位，采用十字交叉将桩中心引到护筒外四根控制桩上，并用线拉好十字交叉桩位置，其偏差不得大于5mm。

3.2 成孔控制技术

当钻头在填土层中钻进时，使用优质泥浆，泥浆中膨润土的用量为水的8%~12%（质量百分比），可掺入膨润土质量0.05%~0.1%的CMC（即羧甲基纤维素），钻进时的护壁泥浆相对密度不小于1.10，桩浇筑时进行泥浆置换，置换的泥浆相对密度不小于1.05，泥浆黏度17～20Pa·s，含砂率<2%，胶体率>98%。钻进时适当降低速度，确保形成具有良好护壁功能的泥皮，避免短二次清孔与混凝土浇筑间隔时间太长而产生坍孔。

通过观察钻具的长度把握钻头所处位置。当钻进接近黏土层，减慢进尺，同时适当加大转速，人为将此层孔径扩大。在提下钻换钻杆时，利用钻头上下往复多扫几遍，确保黏土层施工孔径，避免发生缩径现象。

3.3 桩体垂直度控制技术

通过全站仪调整钻机，确保钻机垂直于水平面，并且要稳固，施工中不移位、不倾斜；钻头中心误差应不超过20mm。为了准确控制咬合桩的垂直度，在成孔过程中还必须对钻杆的顺直性和垂直度加以监测，垂直度误差不大于0.5%。当钻杆垂直度误差过大时应停钻及时纠偏。误差不大或钻孔不深时可通过调节钻机的油缸调整垂直度。调整后若达不到要求，应将钻杆提升，孔内回填材料（A 桩回填黏土），B 桩则浇筑与A 桩同标号的混凝土，在提甚至垂直度满足要求位置后继续钻进。

3.4 钢筋笼制作与安装控制技术

本项目咬合桩为A 桩和B 桩咬合搭接成桩，成桩后验收合格后吊放钢筋笼。

钢筋笼在制作前应检查其外观情况，对生锈的钢筋进行除锈处理，对于弯曲的主筋进行校直。钢筋笼下料长度应精确控制，避免浪费，钢筋笼主筋间距的允许偏差为±1cm。钢筋笼制作过程中避免接头处于同一截面。制作好的钢筋笼在放置时其的保护垫块不少于二组，每组垫块不少于3 块，一般是直径10cm 的混凝土垫块；钢筋焊接时焊缝要求平直饱满，箍筋的固定采用点焊法，螺旋筋采用点焊固定时需要间隔点焊。

通过吊车将钢筋笼起吊至钻孔位置，吊放钢筋笼时应保持垂直。在钢筋笼调直后对准钻孔孔口，缓慢下放，避免钢筋笼刮蹭孔壁；借助钢管和钢筋笼的加强筋将第一节钢筋笼架在孔口上进行调直，钢筋笼下放时，若遇到阻力无法下沉，应上提钢筋笼，检查孔内情况，将障碍物清理后继续旋转下放。在下放过程中严禁暴力下放，避免钢筋笼在外力作用下散架。

此外，钢筋笼在调直后具备下放条件时应进行自检，检查合格后请监理复核。在监理的监督下吊放入孔内，并及时做好灌注桩验收记录。

3.5 护筒、导管拔出控制技术

根据常规施工工艺流程，在水下混凝土浇筑结束后可以拔出导管。然而，由于本工程填土层较厚且结构松散，局部夹较多碎石。在拔除护筒之前护筒将孔隙封堵，避免了混凝土的流失。将护筒拔出以后，桩内混凝土会向孔隙内流失，桩内混凝土页面下降。因此，在松散的填土层中施工咬合桩时，应该先拔除护筒，然后拔出导管，避免产生断桩现象。

4 实施效果

将采用控制技术后的咬合桩施工情况进行统计，其施工质量满足要收要求，在已完成的181 抽取40 根钢筋混凝土B 桩进行检测，发现均满足设计要求。同时结果表明对施工关键节点进行控制，可以保证咬合桩的垂直度，桩身完整性，咬合搭接距离以及孔深。该项目整体实施效果良好，并得到了监理和业主单位的肯定，不仅增强了本单位的施工信誉，还为混凝土咬合桩施工积累经验，提供技术保障。

5 结语

钻孔混凝土咬合桩在深大基坑施工方面有着广泛的实际应用，并且与其他围护结构施工技术相比有明显的优势。以深圳市某深大基坑工程项目为研究对象，提出了混凝土咬合桩的关键施工控制技术，保证了项目的顺利实施。同时，反映出钻孔咬合桩的造价更低，施工质量更高，围护效果更佳，在工程实践中的应用会越来越多。