宿松路快速化改造工程下穿通道施工中的钻孔咬合桩技术方案分析

饶俊 RAO Jun

（中铁四局集团第四工程有限公司，合肥 230000）

1 工程概况

本项目施工范围主要分为宿松路和锦绣大道道路改造，宿松路段北起慈光路，南至紫蓬路，全长约2.4km，其中高架桥长约1.37km，路基段长1.03km，锦绣大道西起厚德路，东至广西路，全长约1.78km，其中下穿通道全长约1.25km，路基段长0.53km。此外本项目还包含综合管廊约620m、人行天桥两座、管线桥一座和塘西河旧桥维护。

2 钻孔咬合桩工艺原理与顺序

2.1 钻孔咬合桩工艺原理

钻孔咬合桩在本次工程的下穿道路施工中，具体工序如下：做好现场准备工作、一期交通导改、管线迁移、支护桩、管廊、匝道基础施工、二期导改施工、管廊施工、三期导改、人行道施工、验收。[1]

在本次工程项目中，锦绣大道项目开挖地道的深度较大，最大达到10.8m，选择应用支护桩联合内支撑的开挖施工方式，逐级进行开挖和支撑支护施工，以达到现场施工要求，预防发生坍塌等事故问题。

在现场施工中应用全套钻机钻孔施工作业，桩体之间通过咬合的方式排列进行基坑围护施工，达到现场施工安全性标准。根据本次工程设计方案，将圆形钢筋笼设定为A 桩，扁形钢筋笼为B桩，全部采取钢筋混凝土的施工方式，两种桩体结构交替施工。B 桩应用超缓凝混凝土，必须在结构初凝前完成A 桩施工，并应用设备将相邻B 桩的部分结构切割掉，达到咬合的效果，如图1 所示。

图1 咬合桩示意图

2.2 钻孔咬合桩施工工艺

咬合桩单桩工艺可见图2。

图2 单桩施工工艺流程图

具体步骤如下：

①钻机就位。在导墙的强度性能合格后即可拆除模板，并确定定位桩的位置，根据方案的要求进行钻机定位，符合现场钻孔施工要求。移动套管钻机到规定位置，通过套管钻机抱管器中心进行桩体中心设定，达到精确性的要求。[2]

②取土成孔。钻机安装到现场后，将第一节管吊入到桩机钳口内，确保桩管的垂直度符合要求，磨桩下压桩管，深度在1.5~2.5m 之间，再从抓斗内取土，在取土的同时进行套管的下压施工，确保套管底部超前开挖深度不足2.5m。第一节套管全部压入到内部后即可进行垂直度的检查，如果发现质量不符合要求及时做出调整处理；合格的情况下继续进行第二节套管施工，下压取土作业，连续作业施工，直到达到设计标准要求。[3]

③钢筋笼制作、吊放。钢筋笼制作根据设计方案进行，焊接部分符合标准，通常在现场设置加工场制作，各个连接部位达到稳定、牢固性要求，焊接质量合格。在运输、吊装阶段不会出现变形的问题，为了达到稳定性，可以设置加强箍的结构，从而符合结构性能标准。施工方式如下：

1）现场加强钢筋保管管理。材料分类堆放，设置标志牌，且和加工场的距离比较近。原材料下部设置垫木，保持和地面有足够的距离，表面覆盖防雨布。

2）钢筋笼加工前进行材料表面清理，确保没有任何污渍，比如锈蚀、漆皮等，表面没有泥土、油污等杂质，达到清洁度的要求。如果钢筋存在弯折等变形问题，及时采取调直处理措施。[4]

3）焊接前进行试验焊接，制定焊接工艺，进行焊接施工。纵向焊接应用对焊或者电弧焊方式，焊接质量达标。

4）骨架绑扎施工加强控制，使用φ20mm 的加强箍，根据设计方案绑扎φ25 箍筋，主筋绑扎采取对称设置方式。

5）钢筋骨架的安装中，确保表面保护层符合要求，确保结构性能达标。

④成孔检测达标之后，及时进行钢筋笼安装施工，且安放要做好如下工作：

1）加强钢筋笼标高控制，套管顶部位置标高符合设计要求，安放的环节要加强控制，偏差不超过±100mm。[5]

2）下放钢筋笼的环节，保证孔位中心对正，通过正、反循环方式缓慢下放处理，达到标高后即可进行固定处理。

3）为了预防浇筑时发生钢筋笼上浮的问题，在底部需要焊接一块直径稍微小于钢筋笼的薄钢板，以达到现场施工深度的要求。

⑤灌注混凝土。水下混凝土灌注施工应用导管法进行，使用φ250 的法兰式钢管结构。导管埋设深度在2~6m之间，禁止出现埋设深度不足1m 的情况，且深度不能过大，通常来说每次拔出的高度在4m 左右。[6]

浇筑施工加强现场控制，预防发生钢筋笼上浮的问题，一般在混凝土浇筑到钢筋笼底部1~2m 之后即可进行导管提升，达到稳定性标准，防止产生过大冲击而造成结构损坏。

B 桩每车制作一组试件，检测其塌落度、缓凝时间，直到两侧A 桩全部施工结束。一旦存在问题及时调整，采取应急处理方式。

⑥拔管成桩。浇筑的同时进行拔管处理，但是要确保套管底部在混凝土面以下2m。

3 具体施工方案以及具体的施工步骤

要想提升钻孔咬合桩孔口定位精度，确保安装精度符合要求，桩顶应该进行混凝土或者钢筋混凝土导墙施工，这是咬合桩施工的首要环节。导墙宽度加强控制，每侧宽0.5m，厚度50cm，使用C20 混凝土制作，结构形式见图3。

图3 咬合桩导墙平面示意图

具体步骤：

①平整场地。地表杂物清理干净，回填碾压管线沟槽。

②测放桩位。按照设计要求进行测量，确定桩位位置，使用全站仪进行现场地面导向控制点的测量放样，并根据工艺方案进行护桩制作，作为导墙控制线。各项施工结束后上报监理审核处理。[7]

③导墙沟槽开挖。桩位放线工作结束后，经过检测符合要求，进行沟槽的开挖施工，该工程采用人工方式开挖作业。现场施工中，开挖深度在路面下部55cm 位置，导墙稍微低于路面表层。开挖施工全部完成后，及时把中心线引入到沟槽以下，使得底模和模板施工效果合格，导墙中心线精度合格。

④模板施工。工程中应用的模板是自制钢模板形式，导墙预留定位孔，模板直径为管套直径增加4cm。模板应用5X10 方木支撑，间隔距离在1m 以内，达到加固稳定性标准，预防发生跑模的问题，且轴线与净空尺寸符合要求。在浇筑工作开始前应进行模板垂直度、中线、净距的检查，符合精度要求，各项尺寸达标才能开始浇筑施工。[8]

⑤混凝土浇注施工。根据工程需要确定商砼单位，保证材料质量合格，余量充足。浇筑施工保持两侧对称进行，禁止发生走模的问题。如果施工中出现走模的现象，立即停止浇筑作业，并再次进行模板加固处理，纠正到设计位置才能继续浇筑施工。浇筑后及时插入振捣器振捣施工，保持均匀性，防止过振。

⑥导墙安装尺寸偏差不超过20mm。

4 排桩的施工技术分析

在施工中按照先B 桩，后施工A 桩的顺序进行，其施工工艺流程是：

B1—B2—A1—B3—A2—B4—A3……，如图4 所示。

图4 咬合桩施工工艺流程图

现场分段施工接头处理极为重要，如果一台钻机无法达到施工要求，需要配置多台钻机同时施工，所以需要处理接头部位。现场施工中，在施工段与段的端部都要布置砂桩结构，在施工到接头部位后及时挖出砂子，并且灌注混凝土。如图5 所示。

图5 分段施工接头预设砂桩示意图

5 超缓凝混凝土施工技术措施

咬合桩超缓凝混凝土对于咬合桩效果产生直接影响，钻孔咬合桩最重要的是进行垂直度控制，并确保缓凝时间在合理范围内。垂直度需要通过现场施工机械和工艺控制满足要求，而缓凝时间影响因素较多，尤其是72h 超缓凝混凝土配合比，需经过反复试验分析。咬合桩施工难度较高，必须加强管理和控制。

①超缓凝混凝土缓凝剂的加入比例要控制在3.5%～6%之间，水泥和缓凝剂应符合要求，使得凝结时间符合要求。超缓凝混凝土要结合温度、湿度做出调整，以确保各方面的性能符合标准要求。[9]

②A 桩混凝土缓凝时间严格执行单桩的成桩时间，还要结合现场的地质条件、桩长、钻机等方面分析，以达到结构性能标准。

③在B 桩成孔环节，A 桩还没有凝结，混凝土可以流动，所以这时的A 桩混凝土很可能通过两者之间相交的位置进入到B 桩孔内，这就会形成管涌。为了消除这一问题，加强A 桩混凝土塌落度控制极为重要，干孔在14cm 以内，水下灌注18~20cm，减小流动性，满足现场施工标准。

④桩身混凝土强度达标的条件下，加强配合比参数控制，落实缓凝时间的控制，预防出现早凝的问题而影响咬合效果。咬合桩现场施工中，应确保A 桩不会进入到B桩，且两个桩体结构形成整体，钢套管的拔出顺利。

6 施工注意事项

在本次工程的施工中，咬合面厚度仅为20cm，如果垂直度不合格，容易发生相邻的桩体交叉施工。为了使得钻孔咬合桩的质量性能合格，在现场要做好成孔精度的管控，实现全面性控制。

①垂直度偏差不超过3‰，然后咬合嵌入桩最小不利咬合面只有10.7cm。

②应用定位导板进行精度控制，确保第一节套管达到施工要求，成孔精度合格。

③成孔垂直度全面控制，在第一节套管吊装中，使用导板下压处理，并进行固定处理，达到结构垂直度标准。在现场施工中，进行套管下压的整个过程中，在下压的环节应该及时检查和纠偏处理，每次油缸作业行程为25cm。

④成孔中垂直度精度的检测：

1）地面监测，施工作业地面部位上使用经纬仪或者线锤监测，设备数量符合要求，做好套管垂直度的检测，如果发现偏差超出规定要求，及时采取纠正措施。该监测工作必须在成桩过程中随时进行，直到全部完成施工为止。

2）孔内检查，每节套管下压工作结束后，在进行下一节套管安装前，停止施工并应用测斜仪检测垂直度，存在问题应及时进行纠正，符合要求后才能继续进行下一节套管的施工。[10]

成孔环节如果存在垂直度偏差的问题，应及时做出调整处理，具体采取如下措施：

①钻机通过液压油缸及时纠偏处理，如果偏差超出标准，或者入土深度不合格，及时应用钻机进行两个顶升油缸和两个水平油缸调节垂直度，符合纠偏要求。

②套管压入到土体以内超过5m 的情况，I 序桩存在偏移的问题，纠偏的难度较高，可以在套管中填砂处理，并且填充时进行拔管处理，再联合纠偏处理措施，符合精度要求后再进行取土成孔处理。

③套管入土深度超过5m 时，Ⅱ序桩发生偏移，该环节选择使用I 序桩相同混凝土材料浇筑施工，并选择相同纠偏方式。

7 结束语

本文以（南二环-深圳路）快速路改造为案例展开分析，深入探讨改造项目的下穿道路施工中钻孔咬合桩施工工艺，分析现场施工管理措施，优化项目施工效果，提高道路交通的通行效果，实现通行质量的提升，同时可以将成功经验引入到其他改造项目中，为城市化发展提供基础，促进我国工程领域的高速发展，带动社会全面发展。