钻孔咬合桩施工方案探讨：以杭州河坊街为例

钟先群，邹志福，姚志栋

(1.杭州河川建设工程有限公司，浙江杭州 311113;2.杭州市市政公用建设开发公司，浙江杭州 310009)

深基坑工程是建筑行业施工的常见情况，其广泛出现于城市河道改造、高层建筑施工、水利河岸支护等方面.但是，长期以来施工单位对深基坑工程的处理技术均处于落后状态，深基坑施工病害问题一直没有得到彻底解决.

1 案例介绍

本次研究选择的案例为“杭州河坊街”的某地下工程.因中、东河河道沟通，需在河坊街道路中间明挖一条宽约9.5 m的河道，为减小基坑开挖时对周边构筑物及各种管线的影响，设计采用Φ100 cm钻孔咬合桩结合钢筋混凝土内支撑做为河道基坑围护及永久护岸驳坎.本次新开河施工起点为K0+000～K0+334.383，河道两岸基坑围护均采用Φ100@80 cm钻孔咬合桩，南北岸全线共计628根，其中素混凝土桩317根，钢筋混凝土桩311根.两桩之间搭接0.20 m，素桩(称B桩)桩身为C20混凝土，并添加缓凝剂(不少于60 h)，钢筋混凝土桩(称A桩)桩身为 C30混凝土.桩长分别有19.5 m、20 m、21.5 m、25 m 等4 种型号.

本次案例的详细状况:①现状交通.本次实施的河坊街(中河中路～建国南路)呈南北走向，全长320 m左右.现状为双向4车道22 m宽的沥青路面，南北两侧各有3～5 m宽人行道.咬合桩施工时在保证机非通行的情况下封闭道路，道路东西起始桩号端头均设有出入口，因此桩基施工及材料运输比较方便.②地下管线.咬合桩所处的河坊街北侧基本为已拆迁空地及90年代新建的8～15层砖混楼房，距离路边10～15 m不等;道路南侧基本为七八十年代的2～8层砖混楼房，距离路边不等，一般为2～8 m，局部路段房屋(7天连锁酒店)紧靠道路红线边.③水文地质.本段道路位于东河与中河之间，其中东河水位为3.1 m，中河水位为5.9 m，平常东河配水由中河采用闸门及D1500排水管道排入，两条河道流速相对较慢，水深1.0～2.0 m之间.

2 钻孔咬合桩施工总平面的布置

根据总体进度要求、现场情况及桩基数量，在组织管理上建立以项目技术负责人、质检员、施工员、安全员及班组长组成的管理网络.并且现场管理人员对施工总平面进行了合理地布置.

(1)施工用电.根据业主提供的2只400 kV变压器分配用电，咬合桩施工主要由百岁坊变压器供应，靠近东河段施工时可利用斗富一桥边的变压器供电.目前已进场1台咬合桩机，年前计划再进场3台.杭州河川建设工程有限公司项目部考虑到4台咬合桩机进场后的施工用电紧张，计划购置2台移动式的160 kW的柴油发电机，以保证桩连续施工，发电机进场随同后面3台咬合桩机进场.

(2)机械布置.分两阶段施工布置:第一阶段主要施工北岸咬合桩及吉祥桥桩基，分别由1#、2#、3#、4#桩完成，现状机动车道南半幅可做为钢筋笼临时加工场地，道路东端空地做为钢筋加工车间.第二阶段主要施工南岸咬合桩，分别由上述1#、2#、3#、4#桩完成，现状机动车道北半幅可做为钢筋笼临时加工场地，道路东端空地做为钢筋加工车间.

3 导墙结构的主要施工方式

咬合桩在使用时要配合对应的孔径结构，这样才能提高孔桩结构成形的精度.导墙结构的设置能够为现场施工提供诸多方便，让咬合桩与成孔之间充分配合.此次工程的导墙为0.40 m厚素混凝土结构，桩位两侧宽各1.50 m，咬合0.20 m.根据现场实际情况，本工程导墙的设置拟采用以下3种形式:

(1)成品钢制导墙试验

由于工期紧张，杭州河川建设工程有限公司项目部先采用自制的成品钢制导墙作为试验段，若试验成功，则优先考虑钢制导墙，但根据道路弧形状的线型及定位稳固方面考虑，可行性不大［1］.钢制导墙结构尺寸与上图混凝土导墙基本相同，为单片单段合拢施工，单片长度3 m，上下面层均采用0.01 m厚钢板，中间为型钢焊接，施工时采用螺栓组合拼装、定位.

(2)硬路面混凝土导墙施工

本工程咬合桩基本位于现状沥青路面上，混凝土导墙主要的施工步骤如下:①清除管线.混凝土材料摊铺之前要做好现场的清理工作，尤其是管线分布情况的调整，以免给后期施工带来不利的影响.一般情况下，主要使用全站仪对地面导线加以控制，再添加相应的支护结构维持管线的合理布局.②制作沟槽.沟槽是导墙的重要结构，开挖适当大小的沟槽有助于导墙结构性能的改善.施工人员可选择道路切割机按照成孔桩的路径切割处理，并且严格控制切割的线路走向.完成沟槽开挖需及时把中线线调整到沟槽内部，为模板施工创造有利的条件［2］.③处理模板.按照路面结构的性能要求，在现场合理组合模板形式，采用高性能钢结构改善模板的结构性能.④浇注操作.混凝土浇注工艺流程的好坏会影响后期材料凝固的效果.浇注过程要控制时间、速度等几个重要参数，避免控制浇筑环节失误对路面质量造成的不利影响.

(3)松散地面导墙施工

斗富一桥北侧咬合桩位于现状河道回填地坪上，其主要施工方法如下:①松散地面加固.回填前清除区域的石块、泥浆、杂物，借土分层回填，分层碾压.②结构加强.由于导墙要承受吊机及设备的重量(静载约120 t)，必须对导墙进行结构加强处理，一般采用二个方面的处理:加宽导墙，把导墙宽度加大到5 m，厚度为0.40 m;钢筋配制:配筋采用双层钢筋网片.

4 咬合桩现场施工的工艺流程

早期由于国内建筑行业技术相对落后，对于咬合桩现场施工未能制定针对性的管理方案，导致后期施工出现了不同的质量问题.经过长时间的实践积累，建筑行业对咬合桩施工工艺有了新的认识，基本上能够针对不同的工程要求制定施工方案，保证了工程项目的质量标准.就本次工程建设情况来看，其采用的施工工艺如下:

(1)单桩施工工艺

A型(配筋)单桩施工工艺流程:平整场地→测放桩位→施工混凝土导墙→套管钻机就位对中→吊装安放第一节套管→测控垂直度→压入第一节套管→校对垂直度→抓斗取土，跟管钻进→测量孔深→清除虚土，检查孔底→A桩吊放钢筋笼→放入混凝土灌注导管→灌注混凝土逐次拔套→测定混凝土面→桩机移位［3］.

①取土成孔 在桩机就位后，吊装第1节管在桩机钳口中，找正桩管垂直度后，磨桩下压桩管，压入深度约为1.5～2.5 m.用抓斗从套管内取土，一边抓土、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不小于2.5 m.第1节套管全部压入土中后(地面以上要留1.2～1.5 m，以便于接管)，检测垂直度，如不合格则进行纠偏调整，合格则安装第2节套管，继续下压取土，直至达到设计孔底高程.

②组合钢筋 单一的混凝土材料已满足不了工程结构性能的要求，影响了基坑工程的作业质量.钢筋网与混凝土材料联用可有效改善工程质量，制作钢筋笼及其安装处理是十分关键的.施工人员制作钢筋要符合建筑行业的标准要求，把握好钢筋笼结构的强度及性能，避免钢筋网使用后出现变形等问题.

③混凝土灌注 A与B桩混凝土质量要求:桩采用C25;粗骨料粒径 A桩5～15 mm，B桩5～20 mm;其中B桩缓凝时间≥60 h.水下混凝土灌注采用导管法，导管为Φ250 mm的法兰式钢管，埋入混凝土的深度宜保持在2～6 m之间，最小埋入深度不得小于1 m［4］.严禁将导管提出混凝土面或埋入过深，一次拔出高度不得超过4 m.

④拔管成桩 在混凝土材料灌注过程中，要对套管的高度及时调整，以免对混凝土结构造成不利的影响.如:正常情况下，要维持套管的高度小于混凝土面3 m左右.成桩前要做好材料质量的监测，通过成孔调控的方式避免坍塌现象的发生.施工人员可在桩为的两旁设置支护体系，增强结构的抗病害能力.

(2)排桩施工工艺

施工原则是先施工B桩，后施工A桩，其施工流程为 B1→B2→A1→B3→A2→B4→A3.往往一台钻机施工无法满足工程进度，需要多台钻机分段施工，这就存在与先施工段的接头问题.处理方法为在施工段与段的端头设置1个砂桩(成孔后用砂灌满)，待后施工段到此接头时挖出砂子，灌上混凝土即可［5］.

(3)钢筋笼吊装

具体起吊方法如下:采用大钩小钩同时起用，并用五点起吊方法.吊具采用一根6 mΦ20钢丝绳和三根15 m长，Φ20钢丝绳，用三组滑轮，接采用U型卡.钢筋笼底部用绳锁用人进行拉拖防止钢筋笼在起吊过程中旋转失稳.大钩用6 m的Φ20钢丝绳环型穿在钢筋笼顶部第4个加强箍处，小钩用三组滑轮组分成4个吊点，选出平衡点，大钩小钩同时慢慢向上平衡吊起，底部用绳锁拉住防止钢筋笼旋转产生安全隐患，升离地面2 m时，大钩向上提升，到足够的高度钢筋笼慢慢竖立，等钢筋笼整体垂直竖立，然后移动履带移至孔口将钢筋笼慢慢放入孔内，完成整个钢筋笼吊装与下放过程.

5 咬合桩施工常见事故的处理

目前，施工单位采用咬合桩工艺完成作业时，因各种条件的限制而降低了咬合桩的质量标准.由于不同地区的地质构造存在明显的差异性，钻孔咬合桩施工面临着许多潜在的事故.现场施工人员必须采取有效的措施处理问题，以免事故造成的不利影响逐渐扩大.常见的施工事故及应急措施包括:

(1)上浮问题.钢筋笼使用一段时间后会出现明显的上浮现象，这是由于钢筋网与混凝土材料的粘合性能减弱，钢筋结构逐渐脱离混凝土.上浮现象不仅破坏了钢筋结构的加固性能，也限制了其它工程结构的牢固性.处理这一现象需加强原始材料质量的控制，现场配制的混凝土及钢筋网选择要达到建筑标准要求［6］.如:混凝土配制所用的骨料粒径要细小，一般控制在15 mm内;制作钢筋网尽可能选用高性能的钢材结构.

(2)接头问题.目前，钻孔咬合桩已经实现了机械自动化操作，这大大降低了人工操作的难度.如:此次研究工程，施工单位在工程现场配备了4台CG型全套管钻机，方便了施工人员的自动化操作.为了提高咬合桩的施工质量，应对施工段的街头进行有效的处理，可设置砂桩作为连接点，保证各结构之间的紧密配合.

(3)管线问题.现有地下管线繁多，基坑围护桩施工时，设计考虑横穿管线全部拆移，但根据近期业主的协调情况，业主要求现状的9道城建弱电、3道电力、1道给水、1道煤气横穿管线需进行保护，并空开预留砂桩，待上述横穿管线迁移后再完成横穿管处咬合桩.

6 结语

综上所述，钻孔咬合桩是深基坑工程支护施工的新技术，其摆脱了传统支护结构存在的不足，大大改善了深基坑结构的牢固性.施工期间，不仅要做好工程项目的规划，还要对常见的事故问题制定有效的措施处理.

［1］沈 如，肖允发.ZS系列反应性高性能减水剂的研究［J］.中小企业管理，2010，33(15):53-55.

［2］朱 江.聚丙烯纤维与高性能混凝土［J］.四川建筑科学研究，2010，18(2):31-32.

［3］黄煜镔，陈剑雄.大掺量粉煤灰掺合料中超细矿渣的作用［J］.地下工程技术，2011，16(15):20-23.

［4］付亚伟，崔云长.硅灰对自密实混凝土性能的影响［J］.上海建筑研究，2011，37(9):61-63.

［5］王 雷，王爱国.巷旁支护充填混凝土流变性能试验研究［J］.安徽建筑工业学院学报:自然科学版，2011，16(12):30-32.

［6］侯志奎，张智博.盾构隧道施工位移控制技术［J］.中国建筑科技，2010，40(13):87-88.