咬合桩在深厚岩层基坑围护结构中的应用研究

张亚峰 吴 祥 郭振华 王晓菲

(中国水利水电第十一工程局有限公司,河南 郑州 450000)

咬合桩在深厚岩层基坑围护结构中的应用研究

张亚峰 吴 祥 郭振华 王晓菲

(中国水利水电第十一工程局有限公司,河南 郑州 450000)

通过深圳地铁9号线海上世界基坑咬合桩围护结构的工程实例，介绍了旋挖钻机和冲击钻配合施工咬合桩的硬咬合施工技术原理，论述了主要施工工艺、控制要点以及质量控制措施，并和类似施工方法进行对比分析，为咬合桩围护结构施工提供了经验，并有一定的推广价值。

咬合桩,深厚岩层,围护结构,应用研究

0 引言

随着城市化的不断进行，地铁、地下车站等多种地下设施不断增加，基坑向深、长方向发展，基坑的支护结构显得尤为重要。深基坑支护中，地下连续墙、钻孔灌注桩加桩间止水帷幕可以满足要求，但由于地质原因，对于岩石比较厚的基坑围护，桩间加止水帷幕达不到基坑止水效果，地下连续墙造价相对较高，因此，为保证建设工程顺利进行，必须大胆引进新的工艺方法，硬咬合桩施工工法是比较适合的工法之一。

本文结合工程实例，对旋挖钻机和冲击钻配合硬咬合桩施工工艺进行详细介绍，对施工效果进行了评价，为类似工程施工提供了参照。

1 工程概况

车站基坑总长为386.2 m，标准宽度为20.10 m，深约为17.1 m～18.0 m，支护安全等级为一级。

地面高程一般在4.57 m～5.25 m之间。低洼地段覆盖有残积物、冲洪积物。该地貌大部分已被城市开发推平。上覆第四系土层主要为人工填土层，全新统冲洪积层、上更新统冲洪积层，下伏基岩为燕山期粗粒花岗岩，岩石出露面比较高，局部位置距离地面1 m～2 m。

基坑主体围护结构选用咬合桩的结构形式，由钢筋混凝土桩+素混凝土桩相互咬合组成，桩中心距700 mm，相邻两桩咬合300 mm。

2 工艺原理

主要采用旋挖钻机和冲击钻机配合施工，冲击钻施工素桩，旋挖钻施工钢筋混凝土桩，在素桩达到一定强度后，施工钢筋混凝土桩，使钢筋混凝土桩与素桩相互咬合，形成具有防渗效果的基坑围护结构。咬合桩的具体成桩顺序，先施工A1素桩，再施工A2素桩，后施工B1桩(钢筋混凝土桩)，形成桩间互相咬合，成桩顺序：A1→A2→B1→A3→B2→A4→B3如此循环,如图1所示。

3 施工工艺流程及操作要点

3.1 施工工艺流程

深厚岩石咬合桩施工工艺具体见图2。

3.2 主要施工要点

1)咬合桩施工前，需将车站周围的拆迁、管线迁改和交通疏解工作进行完成，并探明施工范围内管线，按照要求做好试桩试验。

钻孔桩施工放线根据围护结构平面图，核对无误后方可施工。围护结构施工放线时，根据相关规范适度外放，以保证限界和结构厚度。

2)结合旋挖钻机和冲击钻的施工特点，按照设计图纸要求，在咬合桩桩位设置C20钢筋混凝土导墙，导墙厚度为200 mm，高1 500 mm，保证钻机在施工过程中，导墙应具备足够强度、刚度及稳定性，导墙预留孔位直径大于钻孔桩外壁直径20 mm～40 mm(见图3)。

3)埋设整体式钢护筒，埋深2.0 m，护筒上设2个溢水口，该项目咬合桩护筒直径有两种类型，分别为直径1 020 mm和1 220 mm，反铲配合人工开挖护筒基坑，直径比护筒大20 mm。

4)咬合桩施工采用膨润土泥浆进行护壁。具体泥浆性能指标见表1。

表1 护壁泥浆性能指标

5)素桩采用冲击进行钻孔，钢筋桩采用旋挖钻机进行钻进，钢筋桩在钻机钻进过程中，中、微风岩层主要采用牙轮钻进行钻进，土层及全、强风化岩石采用截齿钻进行钻进，钻进过程中，不断的注入新鲜合格泥浆，进行护壁，泥浆面不低于护筒顶下0.5 m，根据现场情况适当调整泥浆比重，成孔时做好记录，并采用雷达测斜仪时刻检查钻孔的垂直度。

6)咬合桩施工设计高程后，分两次清孔，在钢筋笼插入孔内前，进行第一次清孔，第二次为钢筋笼、导管下后进行一次清孔，旋挖机采用孔内钻斗来掏除钻渣，清孔时必须免压慢转，冲击钻采用泥浆循环进行清孔。

7)钢筋笼采用全自动滚焊机现场集中加工制作，分段制作的钢筋笼，其接头采用焊接或机械式接头(钢筋直径大于20 mm)，焊接采用CO2保护焊进行焊接，主筋与螺旋筋点焊连接。盾构端为满足盾构机始发条件及结构要求，区间洞门区域钢筋采用玻璃纤维筋。

8)提前对钢筋笼加工质量进行检查，成孔检查合格后，人工配合25 t汽车吊车安装钢筋笼，吊装时严格控制钢筋笼垂直度。为避免混凝土浇灌过程中钢筋笼上浮、下沉，应设置钢筋笼定位固定器，由测定的孔口标高来计算定位筋的长度，反复核对无误后焊接定位(见图4)。

9)清孔、下钢筋笼后，采用导管法浇筑咬合桩灌注混凝土。坍落度控制在18 cm～22 cm之间，初盘混凝土浇筑量必须保证埋入灌注导管不小于1 m，每根桩的浇筑时间按照初盘混凝土的初凝时间控制，灌注必须连续作业，尽量缩短时间，控制桩顶标高比设计标高高出60 cm～80 cm。

4 质量控制

1)施工中，严格控制施工导墙的中心位置，保证导墙中心和桩心偏差在1 cm以内，导墙直径与桩直径允许偏差为0 mm～20 mm。

2)成孔时，施工中钻杆中心、钻头中心、护筒中心三者应在同一铅垂线上，及时调整钻进垂直度，并用侧锤及经纬仪在相互垂直的方向上进行检测，以保证钻进的垂直度；成孔施工过程利用设备自带的垂直度显示仪表和自动纠偏装置控制成孔垂直度；成孔后采用超声波成孔检测仪进行检测，如垂直度不满足要求，进行二次修孔。遇有孔壁坍塌事故发生，应及时分析原因，妥善处理。

3)施工过程中将现场施工实际情况与地质勘察资料进行核对，若有变化应立即通知监理。

4)加工完成后的钢筋笼半成品堆放时，制作型钢支架，顶部采用彩条布进行覆盖。

5)钢筋原材按照设计和规范要求进行取样，现场规范堆放。

6)咬合桩施工时，局部位置需要穿过砂层，钻进砂性土层后，适当放慢成孔速度，确保砂层段泥皮形成，使该段泥皮具有较好的护壁功能；适当加大泥浆密度，不要使进尺过快或空转时间过长；轻度坍孔，加大泥浆密度和提高浆位；严重坍孔，用粘土泥膏投入，待孔壁稳定后采用泥浆低速钻进。

7)咬合桩施工，如果遇到岩石比较硬或者软弱岩石交替，容易出现偏桩现象，为保证施工质量，需采用旋挖钻机进行钻进，如果出现严重偏孔现象，则回填高标号混凝土，重新钻孔。

8)咬合桩成桩过程中，素混凝土桩施工完成3 d～5 d，混凝土强度达到60%左右时，才能施作钢筋混凝土桩，不然，容易出现偏桩现象，影响施工质量。

9)施工期间护筒内的泥浆面应高出地下水位1.0 m以上，在受水位涨落影响时，泥浆面应高出最高水位1.5 m以上；在清孔过程中，应不断置换泥浆，直至浇筑水下混凝土；浇筑混凝土前，孔底500 mm以内的泥浆比重应小于1.25；含砂率不得大于8%；粘度不得大于28 s；在容易产生泥浆渗漏的土层中应采取维持孔壁稳定的措施。

10)钻孔桩粗骨料可选用卵石或碎石，其骨料粒径不得大于钢筋间距最小净距的1/3。直径大于1 m或单桩混凝土量超过25 m3的桩，每根桩桩身混凝土应留有1组试件。

11)为保证后期压顶梁施工，预埋钢筋、钢筋接驳器的尺寸规格、水平与竖向定位请按照钻孔桩配筋相关图纸进行。

12)咬合桩混凝土灌注时，必须有灌注记录，并要求记录详细；若发现导管漏水、堵塞或混凝土内混入泥浆，应立即停灌并进行处理，做好记录。

13)选择不小于10%数量的钻孔钢筋混凝土桩，每个钢筋笼均匀布置笼3根全长声测管，与钢筋笼绑扎连接，顶部注满水密封，用于检测桩身质量。

5 与其他技术的对比分析

经调研，目前国内类似工程的围护结构施工工艺主要有人工挖孔桩、钻孔桩+止水帷幕、地下连续墙、咬合桩。

经过对比分析：

1)人工挖孔桩危险性较大，需要大量劳动力，施工进度较慢；采用钻孔桩+止水帷幕止水效果一般，施工进度慢；地下连续墙造价高，施工占地较大。

2)采用咬合桩能形成良好的挡土及止水效果，造价低(如表2所示)。

表2 围护结构施工方法优缺点分析表

6 结语

1)以该车站为例，采用旋挖钻机和冲击钻配合硬咬合桩施工工艺，不用安装全套筒，而且此施工工艺采用的是普通混凝土而不是超缓凝混凝土。因此该施工工艺就省去了安装与拆卸全套筒的时间，同时避免了因为超缓凝混凝土凝固时间不确定而造成的施工停滞的情况，故工作效率大大提高；

2)在地质条件相同条件下，采用硬咬合桩施工工艺，与地下连续墙相比，钢筋用量减少，造价减少28.2万元，劳动组织简单，给工程建设带来了显著的经济效益，有较好的应用前景。

[1] 张佐汉，刘国楠，胡荣华.深圳地区钻孔咬合桩围护结构施工技术的研究[J].铁通建筑，2010(5)：37-42.

[2] 刘国彬，王卫东.基坑工程手册[M].第2版.北京：中国建筑出版社，2009.

[3] 屠春军.硬切割法钻孔咬合桩施工技术的应用[J].建筑施工,2010，32(11):1130-1132.

[4] 左文荣，洪明坚.旋挖硬切割法施工咬合桩在深基坑支护工程中的应用[J].福建建筑,2015(6)：64-66.

Theapplicationofocclusionpilesinthe

surroundingstructuresofdeeprockformationsZhangYafengWuXiangGuoZhenhuaWangXiaofei

(ChinaWaterConservancyandHydropowerEngineeringCo.,Ltd,Zhengzhou450000,China)

Through the sea of Shenzhen metro line 9 world occlusal pile retaining structure of foundation pit engineering example, introduced the rotating drill and impact drill with construction principle of the hard bite bite pile construction technology, discussed the main technology of construction, control points and quality control measures, and carries on the comparative analysis and similar construction method, provides the occlusal pile retaining structure construction experience, and has certain popularization value.

occlusal pile, the deep rock, retaining structure, application research

1009-6825(2017)35-0059-03

2017-10-04

张亚峰(1980- )，男，工程师

TU473.1

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