咬合樁在深厚巖層基坑圍護結構中的應用研究

張亞峰 吳 祥 郭振華 王曉菲

(中國水利水電第十一工程局有限公司,河南 鄭州 450000)

咬合樁在深厚巖層基坑圍護結構中的應用研究

張亞峰 吳 祥 郭振華 王曉菲

(中國水利水電第十一工程局有限公司,河南 鄭州 450000)

通過深圳地鐵9號線海上世界基坑咬合樁圍護結構的工程實例，介紹了旋挖鉆機和沖擊鉆配合施工咬合樁的硬咬合施工技術原理，論述了主要施工工藝、控制要點以及質(zhì)量控制措施，并和類似施工方法進行對比分析，為咬合樁圍護結構施工提供了經(jīng)驗，并有一定的推廣價值。

咬合樁,深厚巖層,圍護結構,應用研究

0 引言

隨著城市化的不斷進行，地鐵、地下車站等多種地下設施不斷增加，基坑向深、長方向發(fā)展，基坑的支護結構顯得尤為重要。深基坑支護中，地下連續(xù)墻、鉆孔灌注樁加樁間止水帷幕可以滿足要求，但由于地質(zhì)原因，對于巖石比較厚的基坑圍護，樁間加止水帷幕達不到基坑止水效果，地下連續(xù)墻造價相對較高，因此，為保證建設工程順利進行，必須大膽引進新的工藝方法，硬咬合樁施工工法是比較適合的工法之一。

本文結合工程實例，對旋挖鉆機和沖擊鉆配合硬咬合樁施工工藝進行詳細介紹，對施工效果進行了評價，為類似工程施工提供了參照。

1 工程概況

車站基坑總長為386.2 m，標準寬度為20.10 m，深約為17.1 m～18.0 m，支護安全等級為一級。

地面高程一般在4.57 m～5.25 m之間。低洼地段覆蓋有殘積物、沖洪積物。該地貌大部分已被城市開發(fā)推平。上覆第四系土層主要為人工填土層，全新統(tǒng)沖洪積層、上更新統(tǒng)沖洪積層，下伏基巖為燕山期粗?；◢弾r，巖石出露面比較高，局部位置距離地面1 m～2 m。

基坑主體圍護結構選用咬合樁的結構形式，由鋼筋混凝土樁+素混凝土樁相互咬合組成，樁中心距700 mm，相鄰兩樁咬合300 mm。

2 工藝原理

主要采用旋挖鉆機和沖擊鉆機配合施工，沖擊鉆施工素樁，旋挖鉆施工鋼筋混凝土樁，在素樁達到一定強度后，施工鋼筋混凝土樁，使鋼筋混凝土樁與素樁相互咬合，形成具有防滲效果的基坑圍護結構。咬合樁的具體成樁順序，先施工A1素樁，再施工A2素樁，后施工B1樁(鋼筋混凝土樁)，形成樁間互相咬合，成樁順序：A1→A2→B1→A3→B2→A4→B3如此循環(huán),如圖1所示。

3 施工工藝流程及操作要點

3.1 施工工藝流程

深厚巖石咬合樁施工工藝具體見圖2。

3.2 主要施工要點

1)咬合樁施工前，需將車站周圍的拆遷、管線遷改和交通疏解工作進行完成，并探明施工范圍內(nèi)管線，按照要求做好試樁試驗。

鉆孔樁施工放線根據(jù)圍護結構平面圖，核對無誤后方可施工。圍護結構施工放線時，根據(jù)相關規(guī)范適度外放，以保證限界和結構厚度。

2)結合旋挖鉆機和沖擊鉆的施工特點，按照設計圖紙要求，在咬合樁樁位設置C20鋼筋混凝土導墻，導墻厚度為200 mm，高1 500 mm，保證鉆機在施工過程中，導墻應具備足夠強度、剛度及穩(wěn)定性，導墻預留孔位直徑大于鉆孔樁外壁直徑20 mm～40 mm(見圖3)。

3)埋設整體式鋼護筒，埋深2.0 m，護筒上設2個溢水口，該項目咬合樁護筒直徑有兩種類型，分別為直徑1 020 mm和1 220 mm，反鏟配合人工開挖護筒基坑，直徑比護筒大20 mm。

4)咬合樁施工采用膨潤土泥漿進行護壁。具體泥漿性能指標見表1。

表1 護壁泥漿性能指標

5)素樁采用沖擊進行鉆孔，鋼筋樁采用旋挖鉆機進行鉆進，鋼筋樁在鉆機鉆進過程中，中、微風巖層主要采用牙輪鉆進行鉆進，土層及全、強風化巖石采用截齒鉆進行鉆進，鉆進過程中，不斷的注入新鮮合格泥漿，進行護壁，泥漿面不低于護筒頂下0.5 m，根據(jù)現(xiàn)場情況適當調(diào)整泥漿比重，成孔時做好記錄，并采用雷達測斜儀時刻檢查鉆孔的垂直度。

6)咬合樁施工設計高程后，分兩次清孔，在鋼筋籠插入孔內(nèi)前，進行第一次清孔，第二次為鋼筋籠、導管下后進行一次清孔，旋挖機采用孔內(nèi)鉆斗來掏除鉆渣，清孔時必須免壓慢轉(zhuǎn)，沖擊鉆采用泥漿循環(huán)進行清孔。

7)鋼筋籠采用全自動滾焊機現(xiàn)場集中加工制作，分段制作的鋼筋籠，其接頭采用焊接或機械式接頭(鋼筋直徑大于20 mm)，焊接采用CO2保護焊進行焊接，主筋與螺旋筋點焊連接。盾構端為滿足盾構機始發(fā)條件及結構要求，區(qū)間洞門區(qū)域鋼筋采用玻璃纖維筋。

8)提前對鋼筋籠加工質(zhì)量進行檢查，成孔檢查合格后，人工配合25 t汽車吊車安裝鋼筋籠，吊裝時嚴格控制鋼筋籠垂直度。為避免混凝土澆灌過程中鋼筋籠上浮、下沉，應設置鋼筋籠定位固定器，由測定的孔口標高來計算定位筋的長度，反復核對無誤后焊接定位(見圖4)。

9)清孔、下鋼筋籠后，采用導管法澆筑咬合樁灌注混凝土。坍落度控制在18 cm～22 cm之間，初盤混凝土澆筑量必須保證埋入灌注導管不小于1 m，每根樁的澆筑時間按照初盤混凝土的初凝時間控制，灌注必須連續(xù)作業(yè)，盡量縮短時間，控制樁頂標高比設計標高高出60 cm～80 cm。

4 質(zhì)量控制

1)施工中，嚴格控制施工導墻的中心位置，保證導墻中心和樁心偏差在1 cm以內(nèi)，導墻直徑與樁直徑允許偏差為0 mm～20 mm。

2)成孔時，施工中鉆桿中心、鉆頭中心、護筒中心三者應在同一鉛垂線上，及時調(diào)整鉆進垂直度，并用側(cè)錘及經(jīng)緯儀在相互垂直的方向上進行檢測，以保證鉆進的垂直度；成孔施工過程利用設備自帶的垂直度顯示儀表和自動糾偏裝置控制成孔垂直度；成孔后采用超聲波成孔檢測儀進行檢測，如垂直度不滿足要求，進行二次修孔。遇有孔壁坍塌事故發(fā)生，應及時分析原因，妥善處理。

3)施工過程中將現(xiàn)場施工實際情況與地質(zhì)勘察資料進行核對，若有變化應立即通知監(jiān)理。

4)加工完成后的鋼筋籠半成品堆放時，制作型鋼支架，頂部采用彩條布進行覆蓋。

5)鋼筋原材按照設計和規(guī)范要求進行取樣，現(xiàn)場規(guī)范堆放。

6)咬合樁施工時，局部位置需要穿過砂層，鉆進砂性土層后，適當放慢成孔速度，確保砂層段泥皮形成，使該段泥皮具有較好的護壁功能；適當加大泥漿密度，不要使進尺過快或空轉(zhuǎn)時間過長；輕度坍孔，加大泥漿密度和提高漿位；嚴重坍孔，用粘土泥膏投入，待孔壁穩(wěn)定后采用泥漿低速鉆進。

7)咬合樁施工，如果遇到巖石比較硬或者軟弱巖石交替，容易出現(xiàn)偏樁現(xiàn)象，為保證施工質(zhì)量，需采用旋挖鉆機進行鉆進，如果出現(xiàn)嚴重偏孔現(xiàn)象，則回填高標號混凝土，重新鉆孔。

8)咬合樁成樁過程中，素混凝土樁施工完成3 d～5 d，混凝土強度達到60%左右時，才能施作鋼筋混凝土樁，不然，容易出現(xiàn)偏樁現(xiàn)象，影響施工質(zhì)量。

9)施工期間護筒內(nèi)的泥漿面應高出地下水位1.0 m以上，在受水位漲落影響時，泥漿面應高出最高水位1.5 m以上；在清孔過程中，應不斷置換泥漿，直至澆筑水下混凝土；澆筑混凝土前，孔底500 mm以內(nèi)的泥漿比重應小于1.25；含砂率不得大于8%；粘度不得大于28 s；在容易產(chǎn)生泥漿滲漏的土層中應采取維持孔壁穩(wěn)定的措施。

10)鉆孔樁粗骨料可選用卵石或碎石，其骨料粒徑不得大于鋼筋間距最小凈距的1/3。直徑大于1 m或單樁混凝土量超過25 m3的樁，每根樁樁身混凝土應留有1組試件。

11)為保證后期壓頂梁施工，預埋鋼筋、鋼筋接駁器的尺寸規(guī)格、水平與豎向定位請按照鉆孔樁配筋相關圖紙進行。

12)咬合樁混凝土灌注時，必須有灌注記錄，并要求記錄詳細；若發(fā)現(xiàn)導管漏水、堵塞或混凝土內(nèi)混入泥漿，應立即停灌并進行處理，做好記錄。

13)選擇不小于10%數(shù)量的鉆孔鋼筋混凝土樁，每個鋼筋籠均勻布置籠3根全長聲測管，與鋼筋籠綁扎連接，頂部注滿水密封，用于檢測樁身質(zhì)量。

5 與其他技術的對比分析

經(jīng)調(diào)研，目前國內(nèi)類似工程的圍護結構施工工藝主要有人工挖孔樁、鉆孔樁+止水帷幕、地下連續(xù)墻、咬合樁。

經(jīng)過對比分析：

1)人工挖孔樁危險性較大，需要大量勞動力，施工進度較慢；采用鉆孔樁+止水帷幕止水效果一般，施工進度慢；地下連續(xù)墻造價高，施工占地較大。

2)采用咬合樁能形成良好的擋土及止水效果，造價低(如表2所示)。

表2 圍護結構施工方法優(yōu)缺點分析表

6 結語

1)以該車站為例，采用旋挖鉆機和沖擊鉆配合硬咬合樁施工工藝，不用安裝全套筒，而且此施工工藝采用的是普通混凝土而不是超緩凝混凝土。因此該施工工藝就省去了安裝與拆卸全套筒的時間，同時避免了因為超緩凝混凝土凝固時間不確定而造成的施工停滯的情況，故工作效率大大提高；

2)在地質(zhì)條件相同條件下，采用硬咬合樁施工工藝，與地下連續(xù)墻相比，鋼筋用量減少，造價減少28.2萬元，勞動組織簡單，給工程建設帶來了顯著的經(jīng)濟效益，有較好的應用前景。

[1] 張佐漢，劉國楠，胡榮華.深圳地區(qū)鉆孔咬合樁圍護結構施工技術的研究[J].鐵通建筑，2010(5)：37-42.

[2] 劉國彬，王衛(wèi)東.基坑工程手冊[M].第2版.北京：中國建筑出版社，2009.

[3] 屠春軍.硬切割法鉆孔咬合樁施工技術的應用[J].建筑施工,2010，32(11):1130-1132.

[4] 左文榮，洪明堅.旋挖硬切割法施工咬合樁在深基坑支護工程中的應用[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

張亞峰(1980- )，男，工程師

TU473.1

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