談全套管施工工藝在咬合樁施工中的應(yīng)用

許 明

(太原市長風(fēng)商務(wù)區(qū)管理中心，山西 太原 030000)

1 工程概況

太原市濱體中心改造項(xiàng)目臨近舊館范圍內(nèi)，針對(duì)場地既有碎石樁、局部存在淤泥質(zhì)軟土地層及流砂層、地下高水位特殊地質(zhì)普通樁機(jī)無法成孔等困難，支護(hù)方案經(jīng)論證最終采用咬合樁支護(hù)。鉆孔咬合樁采用全套管全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)配備鋼套管施工，為提高成樁功效，素樁采用旋挖鉆機(jī)引孔后再利用全套管全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)配備鋼套管二次成孔成樁。根據(jù)施工需要可采取“套管鉆機(jī)+緩凝混凝土”方案。鋼筋混凝土樁及素混凝土樁樁徑為1 000 mm，樁間距1.5 m，鋼筋混凝土樁強(qiáng)度C30，樁長分別為18.15 m，19.6 m，22.65 m，素樁強(qiáng)度C20，樁長15.5 m。施工時(shí)，先施工兩根素混凝土樁，再施工中間鋼筋混凝土灌注樁。

2 全套管及咬合樁施工工藝

全套管施工工藝大致原理為利用全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)對(duì)套管施加垂直荷載和扭矩，邊旋轉(zhuǎn)邊壓入，同時(shí)利用挖掘設(shè)備在套管管體內(nèi)沖抓或旋挖取土，使鋼套管與土層間的摩擦阻力大大減少，直至套管下到需要標(biāo)高為止，成孔后澆筑成樁。

全套管施工能夠用于清除地下既有基樁、錨索等障礙物，對(duì)復(fù)雜地層適應(yīng)性強(qiáng)，成樁后兼具支護(hù)及截水作用。在市政改造、老舊小區(qū)內(nèi)基坑開挖等場地條件緊張或地下情況復(fù)雜時(shí)越發(fā)展現(xiàn)出該技術(shù)的優(yōu)勢，主要可概括為以下幾點(diǎn)：一是綠色環(huán)保、作業(yè)安全(全孔套管護(hù)壁，無泥漿、對(duì)周邊地基擾動(dòng)小，成孔作業(yè)綠色環(huán)保)；二是適用地層廣(適用于流砂、流塑、承壓水、砂卵石等易坍塌和破碎地層的鉆進(jìn)成樁)；三是成樁質(zhì)量好(樁孔無泥皮和沉渣，樁身無縮徑和離析，承載力更高)。

鉆孔咬合樁一般排列為素混凝土灌注樁(也稱為素樁，圖中表示為A樁)與鋼筋混凝土灌注樁(也稱為葷樁，圖中表示為B樁)間隔布置，首先施工兩根素樁，素樁采用添加緩凝劑的混凝土，在素樁初凝前施工葷樁，施工葷樁時(shí)利用全套管全回轉(zhuǎn)工藝切割兩根相鄰素樁成孔，澆筑后實(shí)現(xiàn)素樁與葷樁的咬合，重復(fù)交替最終形成一個(gè)連續(xù)、整體的排樁結(jié)構(gòu)，如圖1所示，咬合樁施工方法如下：

測量放線→導(dǎo)墻施工→素樁引孔→咬合鉆機(jī)就位→成孔、取土→吊裝鋼筋籠→混凝土灌注→拔管成樁→孔口定位誤差復(fù)核。

3 全套管施工特點(diǎn)及相對(duì)優(yōu)勢

因全套管施工工藝及施工鉆機(jī)的先進(jìn)性，采用全套管施工工藝的技術(shù)特點(diǎn)可概括為：

1)施工過程中鋼套管護(hù)壁，不使用循環(huán)泥漿，不產(chǎn)生縮徑、塌孔、斷樁，成孔質(zhì)量高，樁身完整性好；

2)沖掘鉆進(jìn)過程中可直觀判別巖土特性；

3)鉆機(jī)扭矩大、切削力大、鉆進(jìn)速度快，對(duì)于一般土層，可以達(dá)到14 m/h左右；

4)鉆孔口徑大、鉆進(jìn)深度大；

5)成孔垂直度便于掌握，垂直度可以精確到1/500；

6)成孔直徑標(biāo)準(zhǔn)，充盈系數(shù)小，混凝土損耗小，成樁質(zhì)量完整；

7)清孔徹底，速度快。

為便于說明全套管鉆孔灌注樁的優(yōu)勢，將其與傳統(tǒng)泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁進(jìn)行列表對(duì)比，詳見表1。

表1 全套管鉆孔灌注樁與傳統(tǒng)成孔灌注樁主要技術(shù)優(yōu)勢對(duì)比

4 項(xiàng)目施工過程常見問題處理措施

4.1 分段施工咬合樁的接頭抗?jié)B控制措施

咬合樁現(xiàn)場施工時(shí)通常采用多鉆機(jī)分段施工，過程中必然產(chǎn)生施工接頭，對(duì)接頭如何處理直接影響到咬合樁的抗?jié)B及局部成樁質(zhì)量。本工程通過現(xiàn)場試驗(yàn)，采用砂樁接頭能夠較好地解決這一問題，具體操作為：在接樁端頭成孔后先用中粗砂填充形成砂樁，待接頭閉合時(shí)再挖出樁孔中砂填充混凝土，同時(shí)在接頭兩側(cè)補(bǔ)打高壓旋噴樁，經(jīng)開挖驗(yàn)證，工后抗?jié)B及支護(hù)結(jié)構(gòu)質(zhì)量良好。

4.2 施工過程中地下清障

因建設(shè)場地為既有體育館改造結(jié)合新館建設(shè)，在新館基坑支護(hù)咬合樁施工過程中，遇到了原舊館地基處理采用的碎石樁及老舊管線等地下障礙。采用全套管鉆機(jī)可有效解決此類問題，針對(duì)相對(duì)較小的障礙物，如碎石、卵礫石層等可調(diào)整鉆機(jī)鉆頭完成鉆進(jìn)；針對(duì)較大塊石或混凝土基礎(chǔ)可先用十字沖擊錘沖砸擊碎后再下壓套管予以清除；針對(duì)型鋼、舊樁等結(jié)構(gòu)障礙物可采用全套管鉆進(jìn)拔除后再按正常工序施工。

4.3 咬合樁咬合異常處理

咬合樁實(shí)際施工中，難免出現(xiàn)葷樁成孔時(shí)，已施工素樁混凝土凝固后切割不動(dòng)的情況。如單側(cè)素樁可切割，則采用平移葷樁樁位，使套管鉆機(jī)硬切割單側(cè)素樁從而完成葷樁施工，然后未咬合素樁與葷樁外側(cè)補(bǔ)打一根高壓旋噴樁作抗?jié)B補(bǔ)強(qiáng)處理，如圖2所示。

如兩側(cè)素樁均難以切割，則應(yīng)放棄原位置葷樁的施工，繼續(xù)施工后續(xù)咬合樁，然后在原葷樁樁位外側(cè)采取補(bǔ)打增加一根鋼筋混凝土樁及兩根高壓旋噴樁作為補(bǔ)強(qiáng)、防水處理，如圖3所示。同時(shí)注意，在基坑開挖后應(yīng)對(duì)原葷樁樁位的樁間土進(jìn)行噴混凝土護(hù)面處理。

4.4 避免葷樁施工時(shí)串孔的措施

在葷樁成孔時(shí)，由于相鄰素樁混凝土處于未初凝的流動(dòng)狀態(tài)，則素樁混凝土有可能素樁樁位涌入與其咬合的葷樁樁孔內(nèi)，即“串孔”。通過現(xiàn)場實(shí)踐，避免串孔發(fā)生可采取如下措施：

1)調(diào)整素樁混凝土的坍落度至160 mm±20 mm，降低混凝土的流動(dòng)性；

2)套管底口始終保持超前于開挖面不少于2.5 m，形成土體“瓶頸”阻止素混凝土的流動(dòng)；

3)如遇地下障礙物套管底無法超前時(shí)，可通過向套管內(nèi)注水的方法，使其產(chǎn)生反壓平衡素樁混凝土的壓力，阻止素樁混凝土的流動(dòng)；

4)在葷樁成孔過程中應(yīng)注意觀察相鄰兩側(cè)素樁的混凝土澆筑頂面變化，如素樁頂面下陷應(yīng)立即停止葷樁成孔開挖，采取將套管盡量下壓的同時(shí)向葷樁樁孔內(nèi)注水或填土填砂，直至素混凝土頂面不發(fā)生變化為止；

5)葷樁成孔過程中應(yīng)加強(qiáng)施工控制，確保樁身垂直度，同時(shí)控制沖擊抓斗輕抓慢進(jìn)，盡量減小套管鉆機(jī)搖管幅度，從而減小對(duì)兩側(cè)素樁的擾動(dòng)，可有效預(yù)防咬合樁“串孔”。

4.5 斷樁處理

如因施工現(xiàn)場不可抗拒原因造成咬合樁施工間斷，形成斷樁，則應(yīng)重下導(dǎo)管將該樁灌注完成，之后按原施工順序繼續(xù)施工后續(xù)咬合樁，最后在斷樁位置外側(cè)補(bǔ)打不少于兩根的高壓旋噴樁作為補(bǔ)強(qiáng)及抗?jié)B，如斷樁嚴(yán)重則可考慮在其后采取補(bǔ)打灌注樁的措施。

5 總結(jié)與展望

鑒于咬合樁這一基坑支護(hù)施工技術(shù)在我省使用并不多見，本文結(jié)合我省二青會(huì)場館建設(shè)項(xiàng)目濱河體育中心改造工程，對(duì)咬合樁的施工工藝及施工過程中的常見問題進(jìn)行了簡要論述，以期為該技術(shù)在我省的推廣提供參考。同時(shí)，應(yīng)注意該技術(shù)的施工優(yōu)缺點(diǎn)，針對(duì)工程現(xiàn)場周邊環(huán)境及實(shí)際情況切實(shí)選用。