某基坑支护工程咬合桩施工工艺

王茂英

摘 要：咬合桩是通过使相邻桩桩身相交，形成封闭体系，从而做到止水作用。全套管咬合桩的施工顺序通常是先施工第一序列桩（A桩），然后施工第二序列桩（B桩），并且使第一、第二序列桩相互搭接，形成一个整体。

关键词：基坑；咬合桩；施工工艺

本工程场地下部分布卵石层，卵石粒径30～100mm，个别大于150mm，卵石层稍密-中密，局部密实，粘粉粒含量10%～15%，空隙由中粗石英颗粒及少量圆砾充填，级配良好。基坑勘察孔揭示层厚8～11m左右，设计桩底均需穿过卵石层进入岩层。工程临近晋江，基坑施工将会受潮汐影响，考虑到本地区首次采用咬合桩这种基坑围护结构形式，且周边环境复杂，通过试验性施工，择优选取，经反复分析和论证，最终本工程咬合桩（灌注桩+砂浆桩）采用全套管护壁成孔的工艺。

1 工程概况

1.1 工程项目概况

本工程位于XX市XX路西侧，总建筑面积74064.9m2，其中地下建筑面积约15076m2，为二层现浇钢筋混凝土框架剪力墙结构地下室；上部建筑面积约58988.9m2，为4层现浇钢筋混凝土框架结构商场和3幢29、30、31层的现浇钢筋混凝土剪力墙结构住宅；基础为冲孔灌注桩基础。场地地貌为海积平原地貌，场地原为居民住宅地，现场地大部分已拆迁整平，场地地形相对平坦。本建筑红线东侧紧邻XX道路红线，西侧建筑红线紧邻民房，距离约为2m，北侧为拆迁后的空地。南侧为区间道路，±0.000为黄海高程+5.00，场地整平标高为+5.00，坑底标高为-7.00，基坑开挖深度为12.0m左右，基坑支护采用“咬合桩+两层钢筋砼支撑梁”，基坑支护周长392.5m。基坑支护典型剖面如下图（图1）所示。

1.2 气象条件

该地区属于亚热带海洋性季风气候，气候温和，雨量充足且多为台风雨，夏季高温多雨，冬季低温干旱。多年年平均气温22.4℃，多年平均湿度79%，常年主导风向为东南风和东北风。每年5-9月为雨季，雨季及中午高温对本工程施工影响较大。

1.3 工程地质条件情况

根据勘察单位提供的勘察报告，场地上部土层自上而下依次为：杂填土（1）；粉质粘土（2）；淤泥（3）；中砂（4）；淤泥夹砂（5）；淤泥（6）；粉质粘土（7）；中砂（8）；卵石（9）；残积砂质粘性土（10）；全风化花岗岩（11）；砂土状强风化花岗岩（12）1；碎裂状强风化花岗岩（12）2；中风化花岗岩（13）；微风化花岗岩（14）。

1.4 水文地质情况

场地地下水大致以粉质粘土（2）、淤泥（3）、淤泥（6）、粉质粘土（7）为介，可分为上中下三层，粉质粘土（2）、淤泥（3）层之上的杂填土（1）层内地下水为潜水；粉质粘土（2）、淤泥（3）层为相对隔水层；中砂（4）、淤泥夹砂（5）的地下水为承压水；淤泥（6）粉质粘土（7）为相对隔水层；中砂（8）、卵砂（9）、残积砂质粘性土（10）～砂土状强风化花岗岩（12）1，中风化花岗岩（13）、微风化花岗岩（14）中的地下水为承压水。

2 围护设计概况

工程场地下部分布卵石层，卵石粒径30～100mm，个别大于150mm，卵石层稍密-中密，局部密实，粘粉粒含量10%～15%，空隙由中粗石英颗粒及少量圆砾充填，级配良好。基坑勘察孔揭示层厚8～11m左右，设计桩底均需穿过卵石层进入岩层。工程临近晋江，基坑施工将会受潮汐影响，不仅成桩受影响，甚至有江水通过地下水回灌基坑的风险，且开挖期间还必须充分考虑不利气候的因素，如台风季节中，狂风暴雨易引起土体的滑坡等。

为了尽可能预防和减少对周边原有建筑物和管线的影响程度，考虑到本地区首次采用该工艺施工，且周边环境复杂，通过试验性施工，择优选取，经反复分析和论证，最终本工程咬合桩（灌注桩+砂浆桩）采用全套管护壁成孔的工艺。砼灌注桩径φ1000mm，砂浆桩桩径φ800mm，间距均为1300mm，相互咬合250mm，桩长26～28m，砼桩桩身强度C30MPa，砂浆桩桩身强度2.5MPa。灌注桩（a桩）采用商品砼强度等级为C30，纵向主筋为HRB400，箍筋、加劲筋为HRB335，水泥采用42.5R硅酸盐水泥，水胶比为0.5，砂率为42%，每1m3材料用量，分别为水泥323kg、碎石1039kg、河砂753kg、水190kg、掺和料57kg、外加剂8kg；砂浆桩（b桩）采用M2.5水泥粘土砂浆，渗透系数≤100mm/S，水泥采用32.5复合水泥，粘土变更为粉煤灰，塑性指数I>17，水泥粘土砂浆稠度取5～7cm，每1m3材料用量，分别为水泥160kg、粉煤灰50kg、河砂1350kg、水300kg。砼采用C30泵送砼灌注，砂浆采用M2.5自拌砂浆。咬合桩布置如下图（图2）所示。

3 施工管理重点分析及应对措施

施工管理重点分析：咬合桩施工正值闽南地区雨季及高温季节，工期影响不利因素多，进度管理是本工程施工管理的重点。

应对措施：（1）合理的分区分段和施工部署是工程顺利施工的前提，通过合理组织，实施平行和流水施工；（2）按照关键线路优先的原则进行施工安排，保证劳动力、设备及材料等资源按计划投入；（3）选择先进设备和工艺，加快施工进度；（4）针对不利因素影响，提前组织安排，做好工作安排和准备；（5）工地现场配备了完善的排水系统，如排水沟、积水坑，并有连通施工桩位的硬化道路，现场备有一定量的石渣，待大雨过后可通过排水系统迅速排除积水，铺垫石渣后，可在最短时间内恢复施工减小雨季对工程工期的影响。

4 施工管理难点分析及应对措施

施工管理难点分析：工程所在地区地质地下水丰富，支护桩成孔深，需穿透淤泥及粗砂层和卵石层等不良地质，成孔过程易出现塌孔，确保桩基成孔质量是本工程施工质量控制的难点。

应对措施：（1）在设备和工艺选择上，选用先进的全套筒钻机进行咬合桩施工，以解决该地质条件下成孔过程中易出现的塌孔现象；（2）成孔后及时完成钢筋笼的吊放以及后续桩身混凝土的浇筑。endprint

5 施工部署

5.1 施工总体思路概述

本工程采用钻孔咬合桩，施工内容为钻孔咬合桩施工，根据钻孔咬合桩施工特点在场地内部布置了钢筋堆场、钢筋加工区、桩材堆场、砂石堆场、泥浆池。配备机械设备有全套筒钻机、旋挖钻机、履带起重机。（1）施工现场整体划分为两个施工段，第一施工段共194.3m，施工顺序为D-C-B-A。第二施工段198.2m，施工顺序为D-E-F-G-A。基坑支护平面布置图如下图（图3）所示。（2）先进行b桩即砂浆桩的施工，砂浆桩采用超流态砂浆桩。（3）待b桩即砂浆桩强度达到可切割硬度时进行a桩即灌注桩的施工，灌注桩采用全套筒钻机与旋挖钻机配合成孔灌注成桩。（4）根据现场条件，砂浆桩采用全套筒钻机超流态砂浆灌注成桩（该钻机扭矩大，可以勘岩），混凝土灌注桩施工采用全套筒钻机下护筒，并配备旋挖钻机成孔、清孔。（5）混凝土灌注桩钢筋笼使用履带起重机吊放，采用导管法灌注水下混凝土。

5.2 施工方法

咬合桩施工流程如下图（图4）所示：

6 施工工艺

6.1 导墙施工工艺

6.1.1 基础开挖

场地平整后，根据实际地形标高和桩顶标高确定导墙基础开挖深度，基础开挖采用人工配合挖掘机进行，开挖到基底后，清底、夯填、整平。

6.1.2 钢筋下料

钢筋的规格性能符合标准规范的规定和设计要求，钢筋加工下料按图要求施工。

6.1.3 模板工程

采用定型钢模，每段长度按3～5m考虑，模型支撑采用方木，具体见下图（图7）所示：

6.1.4 混凝土工程

采用C30商品混凝土，人工入模，插入式振动棒振捣，保证顶面高程，在混凝土强度达到70%时拆模，施工中严格控制导墙施工精度，确保轴线误差±20mm，内墙面垂直度0.3%，平整度3mm，导墙顶面平整度5mm。

6.2 咬合桩施工工艺

6.2.1 砂浆桩超流态施工工艺

（1）套筒钻机对中就位，采用超流态工艺法施工，用螺旋钻杆钻至相对不透水层后，通过空心的螺旋钻杆边泵送砂浆边提升钻杆直至桩顶成桩。钻进过程中应根据土层情况调整钻进速度，一次达到钻进深度，确保桩长桩径。首盘砂浆灌注前应用清水或水泥砂浆清洗管路，注意桩底灌注质量，砂浆进入钻杆后方可压料提钻。HBT60S.1613-90型拖式地泵，其理论泵送排量为60m3/h、出口压力为7.5MPa；根据现场实际多次测算两台搅拌机出料方量及泵送时间计算得出，取最长时间两台搅拌机出料1.4m3须泵送时间为1min40s，计每分钟泵送料0.84m3，本工程按0.8m3/min计；并根据地泵泵送量与出口压力（泵送量为0.8m3/min，提升钻杆约为1.5m），调整钻机钻杆提升速度，防止桩身缩径；在砂、卵石地层降低提钻速度（泵送量为0.8m3/min，提升钻杆速度降低到1-1.3m/min），并保证钻头保持在砂浆内，待砂浆超过卵石层后匀速提钻；根据每一剖面地质勘探报告，确定施工砂浆桩位置地下承压水水头深度，再次降低提钻速度（泵送量为0.8m3/min，提升钻杆速度降低到0.5-1m/min），保证该位置的砂浆充盈量。（2）设专人对后台拌站拌料过程及时间进行旁站监管，保证砂浆土搅拌均匀后出罐；随时检查泵管密封情况以免漏浆，成孔泵送紧密配合减少砂浆灌注时间，成桩后一定注意保护好桩头，24h内不能扰动。

6.2.2 混凝土灌注桩施工工艺

待砂浆桩（即b序桩）养护期达到75%强度后（最短时间为7～10d后），套筒钻机开始施工混凝土灌注桩（即a序桩）。

套筒钻机带护筒（根据套筒钻机桅杆最大带护筒长度为26m）对中就位，施工前，人工吊线配合钻机内电脑设置校正护筒垂直度；

施工时，为保证砼灌注桩桩身垂直度及咬合桩咬合尺寸，对中就为后，必须先用外动力头带护筒切削钻进，钻进至5～8m后，内动力头螺旋钻杆钻进取土；护筒顶下至自然地面0.5～0.8m后，停止钻进，3612套筒钻机施工完成；钻机安装护筒，进行下一砼灌注桩施工；下设护筒施工完成后，改用旋挖钻机继续钻进；旋挖钻机钻进至相对不透水层后，停止钻进施工；成孔报验合格后，吊放钢筋笼，下设导管灌注，拔出护筒成桩。

7 成孔及成孔质量控制

7.1 成孔

（1）钻机就位后，保证套筒与桩中心偏差小于20mm，随时监控检测和调整套筒垂直度，发生偏移及时纠偏调整（垂直度控制用线坠垂直方向控制，同时采用两台经纬仪垂直方向监控套筒垂直度）。（2）当孔深度达到设计要求后，及时清孔并检查沉渣厚度，若厚度大于200mm，则继续清孔直至符合要求。（3）确定孔深后，及时向监理工程师报检，检测孔的沉渣和深度。（用测绳检查桩孔的沉碴和深度，注意经常进行测绳标定检查）。（4）钢筋笼的吊装。钢筋笼的吊装利用履带吊，采用三点起吊法，首先采用大钩将钢筋笼平行吊起，然后利用小钩和大钩配合将钢筋笼慢慢竖起，直至将钢筋笼垂直吊起，之后将钢筋笼一次性放入孔中。钢筋笼下至设计高程后，利用钢筋笼周围钢筋定位环保证钢筋笼轴线与桩孔中心线重合，并确保主钢筋的净保护层满足设计要求，保护层的允许偏差按±20mm控制。

7.2 成孔质量控制

7.2.1 开孔定位

对每段施工完导墙进行桩孔位基线复核合格后，根据咬合桩施工顺序所对应的导墙孔位编号进行钻机就位，使套筒中心对应定位在导墙孔位中心。为方便套筒入孔，导墙孔直径一般应大于套筒钻头外径，其直径为1030mm。因此，套筒入孔后，应严格控制孔口定位误差，尽可能使套筒中心与导墙孔中心重合，以免影响咬合量。在孔口定位过程中，主要由钻机以导向和导墙孔为依据，前后左右移机，确保护筒和导墙孔上下圆心重合。endprint

7.2.2 垂直度控制与检验

为确保咬合桩底部有足够的咬合量，除对其孔口定位误差严格控制外，还应对其垂直度进行严格控制，这是成孔质量控制的关键，咬合桩的垂直度控制标准为3‰。在成孔过程中要控制好桩的垂直度，必须抓好以下2个环节：（1）套筒垂直度检查和校正。套筒钻施工前应在平整地面上进行套筒垂直度检查和校正。26m套筒的垂直度偏差宜小于78mm。（2）成孔过程中桩的垂直度监测和检查。在成孔过程中通常采用以下方法，对套筒垂直度进行全程监控，以便及时发现和纠正偏差，确保垂直度偏差在规定范围以内。地面监测即在地面选择2个相互垂直的方向采用吊线坠监测地面以上套筒的垂直度，吊线坠交差90°于护筒处边缘线，这项工作在成孔过程中应自始至终坚持，不能中断。具体操作方法：每台机都有工人固定看线员，在看线过程中，如有偏差由看线员向班长及时汇报，由班长利用桩机的前后左右的液压系统进行纠偏，符合标准后方可进行施工。

7.2.3 旋挖钻终孔后清孔

由于全套筒法成孔是以钢套筒作护壁，孔内沉渣较少，旋挖钻机成孔完成后，应测定孔底沉渣厚度，若沉渣厚度大于200mm，须进行清孔。

终孔后对孔深、孔底进行最终检查和验收，检查合格后进行下道工序，吊装钢筋笼、下设导管进行混凝土灌注。

8 混凝土灌注及混凝土灌注质量控制

8.1 混凝土灌注

（1）采用导管法浇筑水下混凝土灌注，导管直径为300mm，导管连接顺直、光滑、密闭、不漏水，浇筑混凝土前先进行压力试验。（2）在浇筑过程中，随时检查是否漏水，刚开始浇筑时，导管底部距孔底300～500mm，浇筑混凝土量要经过计算确定，在浇筑中护筒和导管下端埋深控制在2～4m范围，首次浇筑约4m3混凝土后，同步提升套筒和导管，采用测绳测量严格控制其埋深和提升速度，严禁将套筒和导管拔出混凝土面，防止断桩和缺陷桩的发生。（3）水下混凝土要连续浇筑不得中断，边灌注边拔套筒和导管，并逐步拆除，混凝土灌注至设计桩顶标高以上0.60m，因套筒上拔后桩孔存在一定程度的扩孔。最后一节套筒上拔前应测定当前混凝土面标高，对所需混凝土进行估量，确保满足桩顶设计标高和超灌要求，完全拔出套筒和导管，要保证设计范围内的桩体不受损伤，并不留松散层。

8.2 混凝土灌注质量控制措施

8.2.1 钢筋笼下沉控制措施

由于钢筋笼悬空至孔底9m，采用钢筋笼制作吊筋方法进行施工。下放钢筋笼后，利用钢筋笼吊筋，吊至护筒边缘至钢筋笼顶标高。灌注成桩后将吊筋改吊至螺旋钻机钻头处固定以保证笼顶标高，待护筒拔出后，将钢筋笼吊筋用钢管固定到地面，以控制钢筋笼笼顶标高。待混凝土强度达到设计强度等级，并保证钢筋笼不下沉后，撤出钢管。

8.2.2 钢筋笼上浮的控制措施

由于套筒内壁与钢筋笼外缘之间的空隙比较小，因此在上拔套筒时，钢筋笼将有可能被套筒带着一起上浮。其预防措施主要是：（1）严格控制钢筋笼加工的外径尺寸；（2）a桩混凝土的骨料粒径应尽量小些，不宜大于25mm；（3）上拔套筒前，匀速旋转2-5圈后提拔套筒以减少钢筋笼与套筒壁间摩擦力。

9 结语

（1）通过试验性施工择优选取了全套管护壁成孔，该施工工艺可避免砂、卵石层塌孔，施工速度快，为基坑安全提供了可靠的条件，也为工程的工期目标实现提供了保证。（2）经检测中心取芯检测，桩身完整性合格，桩端持力层满足设计要求，证明了采用全套管护壁成孔施工工艺的可靠性。（3）本工程2014年1月26日桩基工程完成，2014年8月16日地下室底板完成，2014年11月27日地下室顶板全部完成封顶。在基坑开挖及使用期间，支护结构无变形，咬合桩无发生渗漏水现象。根据项目在实际施工过程的监测数据，坡顶沉降、土体侧向位移、建（构）筑物沉降、坡顶、冠梁、立柱及围檩水平位移、道路沉降、支撑柱沉降等均没超过报警值。（4）该施工工艺为该地区首次采用，本方案可为该地区类似工程提供参考，在该地区这种成孔工艺值得推广应用。

参考文献

[1] 泉州市田安大桥北连接线拆迁安置房（A、B、C住宅楼）岩土勘察报告[R].

[2] 本工程基坑支护岩施设计图纸.

[3] 建筑地基基础工程施工质量验收规范（GB50202-2002）[S].

[4] 建筑基坑支护技术规程（JGJ120-2012）[S].

[5] 建筑工程施工质量验收统一标准（GB50300-2012）[S].

[6] 建筑桩基技术规程（JGJ94-2008）[S].

[7] 建筑基坑工程监测技术规范（GB50497-2009）[S].

[8] 混凝土结构工程施工质量验收规范（GB50204-2002）[S].endprint