上海地区咬合桩施工工艺探究

2022-10-23尚海龙上海市地矿建设有限责任公司上海200435

建筑科技 2022年3期

关键词：导墙成孔套管

尚海龙（上海市地矿建设有限责任公司，上海 200435）

1 项目概况

该项目位于上海市静安我育婴堂路以西，虬江路与永兴路之间，项目有 5 栋单体和 2 层地下室组成。根据该工程场地勘察报告，对基坑开挖影响较大的土层如下。

（1）①层杂填土，黏性土夹石块、碎砖等建筑垃圾，局部回填较为密实，土质不均，强度变化大，表层为混凝土浇筑地坪，这对工程基坑围护施工及基坑开挖存在影响，为保证工程施工顺利进行，需采取一定的处理措施。

（2）②1灰黏质粉土，松散～可塑状态，该层位于基坑深度范围内。

（3）②3-1层灰砂质粉土，松散状态，基坑坑底位于该层。

（4）②3-2层灰砂质粉土，稍密～中密状态，该层和②3-1层厚度较大。

这 3 层土（②1、②3-1、②3-2）在场地内均有分布，渗透性较强，在水头差的作用下极易产生坍塌、流砂、管涌现象，基坑开挖时需采取有效的止水排水措施。

场地周边环境复杂，西侧基坑边线与该侧基地红线最近距离约为 2.5 m，红线外围错层办公楼（1～7 F，砖混结构，天然地基），基坑边线距离多层办公楼最近距离约为4.1 m，基坑边线距离多层住宅最近距离约为 10.8 m，基坑边线距离复元坊小我最近距离为 16.9 m。

此外，场地西南角分布有一快餐店（2 F，砖混结构，天然地基），基坑边线距离快餐店最近距离为 4.5 m。

该工程西侧 P 轴-E 轴由于地下障碍物较多，且邻近周边已有建（构）筑物。此我域无法进行大面积开挖清除障碍物。因此，将原设计钻孔灌注桩（三轴搅拌桩套打）＋三轴水泥土搅拌桩止水帷幕的围护体型修改为采用全回转钻孔咬合桩结构，桩径为 1 000mm，10 根有效桩长 26.7 m，18根有效桩长 25.7 m；桩端进入⑤1-2层（粉质黏土），混凝土强度等级水下 C30。

为保证水下混凝土质量，应利用导管灌注混凝土。其桩顶混凝土强度应符合设计要求,可采用超浇方法解决，桩顶应浇筑至导墙上部。钢筋采用 HPB 300 级、HRB 400 级；主筋连接采用焊接，焊缝等级三级，焊条采用 E 50 型，主筋保护层为 70 mm，桩位偏差小于 30 mm，桩的垂直度允许偏差应小于 1/300，桩的充盈系数不小于 1.0。

2 施工流程

2.1 单桩咬合桩施工工艺流程

咬合桩的施工工艺流程如图1 所示。

图1 咬合桩施工工艺流程示意图

2.2 导墙施工

在咬合桩成槽前，应浇筑导向墙。导墙在灌注咬合桩施工中主要有以下几点功能：① 为全回转机提供作业平台，承受在钻进过程中钻机压、拔、扭动套管时产生的作用力；② 为施工提供导向定位作用；

本项目导墙采用 400 mm 厚 C 25 钢筋混凝土结构。

2.3 钻机就位

移动套管钻机至导墙，使套管钻机抱管器中心与导墙孔位中心在同一轴线。

在桩机就位对准后，安装首节套管在桩机钳口中，调正套管垂直度，边回转边下压套管，压入深度为 3～2.5 m，然后用抓斗从套管内取土，一边抓土、一边继续回转下压套管，始终保持套管底口超前于开挖面的深度不小于 2.5 m。首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），检测套管垂直度，如其垂直度不符合要求，则需进行纠偏调整，如安装合格则可继续安装第二节套管继续下压取土，如此继续，直至达到设计孔底标高。

2.4 钢筋笼的吊放及安装

本项目咬合桩为 YH 1 和 YH 2 间接成桩，成孔后经验收合格后吊放钢筋笼。钢筋笼安装时应有专人测定钢筋笼中心位置与套管中心位置、桩中心位置重合，且采取有效措施确保钢筋笼标高在正确位置。

本工程设计为全钢筋混凝土桩身，其中 YH 1、YH 3、YH 5 奇数序列桩身钢筋笼配筋为方格型，YH 2、YH 4、YH 6偶数序列桩身钢筋笼配筋为正常钢筋笼圆型设计，如图 2，图 3。

图2 YH 1、YH 3、YH 5钢筋笼剖面图

图3 YH 2、YH 4、YH 6钢筋笼剖面图

钢筋笼定位：针对 YH 1、YH 3、YH 5 钢筋笼下放时必须采取有效措施确定钢筋笼位于桩位中心，具体如下。

（1）待成孔后吊车起吊特制“钢刷”对套管内壁清扫，确保套管内壁无沾泥，保证后续灌注桩身质量。

（2）清扫完成后重新测量桩位中心并在套管周边量好尺寸，确保钢筋笼中心与桩位中心的偏差不超过 30 mm。

（3）钢筋笼起吊后应缓慢对中桩位中心，缓慢下放至套筒中。待钢筋笼全部完成焊接后，缓慢下放，在此过程中应对中心位置再次校核，确保钢筋笼中心位置与桩位中心的偏差满足规范及设计要求。

2.5 灌注混凝土

采用干孔灌注法施工，灌注前应再次检查套筒内壁的沾泥情况，确保管壁的清洁。

2.6 拔管成桩

在浇筑混凝土的同时要及时插导导管、提升套管，在灌注过程中要有专人确保套管在混凝土面层以下 2.5 m 以上，且要保证导管位于混凝面以下 ≥2.0 m。

2.7 排桩施工

施工主要采用“全回转钻机＋超缓凝型混凝土”方案。钻孔咬合桩的排列方式采用，为 YH 1 桩和 YH 2 桩间隔。

本工程咬合桩总的原则是先施工 YH 1 序列（长方形钢筋笼）桩，再施工 YH 2 序列桩（圆型钢筋笼桩），YH 1序列桩混凝土必须采用超缓凝混凝土（缓凝时间在 60 h 左右）。YH 1 序列桩施工完毕后，施工 YH 2 序列桩，在 YH 1序列桩混凝土初凝之前（强度达到 30%，约 48 小时左右）施工 YH 2 序列桩，施工中需要切割掉相邻 YH 1 序列桩部分混凝土，使 YH 1 序列桩与 YH 2 序列桩相互咬合。施工部署示意如图 4 所示。

图4 排桩咬合桩施工流程图

YH 1 序列桩为方型钢筋笼桩无须咬合，根据工程的实际情况，如上部有不同程度的混凝土、抛石、木桩等障碍物的，在施工时全套管全回转套管机结合清障一次性成孔，如上部土层情况较差，都为淤泥质黏土或粉土，在咬合桩施工时必须使钢套管的深度比钢套管内的土面深 3～5 m，防止出现土体管涌现象，施工中边旋转钢套管边抓土至孔底标高后下笼浇注混凝土。

YH 2 序列桩成孔，因 YH 1 序列桩为方型钢筋笼桩混凝土，可在 YH 1 序列桩混凝土强度达到一定强度后或在混凝土初凝前进行 YH 2 桩咬合施工，同样此工序施工也要考虑土质情况，在施工时必须使钢套管的深度埋入土层深度3～5 m，切割咬合时当相临两根“素桩”强度较大时，要控制好套管垂直度，控制钻进速度，同时防止钻进时钻头磨损太快而无法切割至桩底部。

3 常见的工程事故及预防措施

3.1 桩孔偏位

施工前应符合导墙定位孔位置的准确性，首节套管安装时严格复核套管中心与导墙定位孔中心，确保其位于同一轴线。

3.2 钻进垂直度的控制

施工前应确保施工我域场地的平整度，并且进行施工套管顺直度的检查与校正。

施工过程中应在选择以套管为中心的两个相互垂直的方向采用经纬仪来检测地面以上套管的垂直度，发现偏差及时纠正。施工全程均应检测其垂直度，不得间断。

每节套管压完后安装下一节套管之前，都要用线锤进行孔内垂直度检查，如发现有不合格时应及时纠偏，待检查合格后方可进行下节套管安装施工。

3.3 纠偏

在成孔过程中如发现垂直度偏差过大，应及时纠偏，纠偏的方法：①当套管偏差不大或入土深度不超过 5 m 时，可直接利用套管的 2 个顶升油缸和 2 个水平油缸进行调节；②当偏差较大或入土深度大于 5 m 以上时，发现偏差可先用油缸纠偏，如果纠偏不能达到要求，可向套管内填砂或黏土，一遍填一遍起拔套管，直至套管起拔至上次检查垂直度合格的位置，然后调直套管，重新下压。