钻孔咬合桩施工工艺工法

钻孔咬合桩施工工艺工法

QB/ZTYJGYGF-DT-0104-2011

建筑安装工程有限公司赵晓勇

1 前言

1.1工艺工法概况

钻孔咬合桩作为城市地铁围护结构新型的一种，国内2000年在深圳地铁一期工程中成功采用后，国内部分城市已经采用施工近40例。主要采用全套管钻机施工，由中间一个钢筋混凝土桩及两侧各一根素混凝土桩相邻咬合组成为一组。先施工两侧的素混凝土桩（以下称第一序桩A），在混凝土强度达到一定要求前，施工完中间的钢筋混凝土桩（以下称第二序桩B），中间钢筋混凝土桩施工时用全套管桩机切割掉相邻素混凝土桩相交部分的混凝土，使排桩间相邻桩相互咬合（桩周相嵌），从而形成无缝、连续的“桩墙”，达到挡土、止水和保证施工安全的深基坑支护结构。根据第二序桩切割第一序桩时，第一序桩混凝土凝固情况可分为硬切割全套管咬合桩（混凝土终凝后一定时间切割）和软切割全套管咬合桩（初凝前完成的）。最早欧洲国家采用硬切割全套管钻孔咬合桩采用双旋转动力头全套管护壁长螺旋钻成孔，是在第一序列桩混凝土若干天后，即已获得相当硬度后，再设置与共咬合的第二序桩，这在切割过程中易产生裂缝，还有产生施工缝，甚至会产生渗水和漏水现象。所以国内采用时，吸取优点，因为采用的多在城市地层有地下水的软弱地方，所以采用全套管软切割钻孔咬合桩比较有好的效果。

1.2工艺原理

钻孔咬合灌注桩利用全套管钻机钻孔施工，灌注制成的桩与桩之间形成相互咬合搭接，使相邻桩在初凝之前部分相嵌，使之具有良好的防渗作用，从而形成挡土墙截水的连续排桩围护结构或地下防渗墙，还可兼作主体承重结构。

图1 钻孔咬合桩咬合排列方式

图2 钻空咬合桩施工工艺原理图

2 工艺工法特点

钻孔咬合桩施工采用“全套管钻机+缓凝型混凝土”方案，机械设备噪音低、无振动；在成孔成桩过程中始终有超前钢管管护壁，能顺利穿越饱和含水地层，有效防止孔内流砂、涌泥、并可嵌岩，施工较为安全、快捷，达到完全止水的作用；无需泥浆护壁，也无须排放泥浆，近似于干法成孔，减少施工对环境的污染；沉降及变形易控制，由于有钢套筒的保护能紧邻相近的建筑物和地下管线施工。成孔第一序桩垂直度精度要求较高、混凝土的缓凝时间需要60小时以上；咬合桩的桩径受限制，需要购置多种直径的管套，成本较高。

3 适用范围

全套管钻孔咬合桩适用于城市市政地铁的基坑工程的挡墙结构、止水帷幕或主体承重结构，配合各种类型的抓斗，可在各种土层、强风化与中等风化岩层中施工；通用于直径为0.8m、1.0m、1.2m和1.5m,深度在45m以下的桩孔施工，合理的基坑开挖深度一般不大于20m。

4主要引用标准

《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299）

《建筑桩基技术规范》（JGJ94）

《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120）

《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204）

《建筑深基坑支护技术规范》（SJG05）

5施工方法

钻孔围护咬合桩一般分为A、B型两种，间隔分布（见图1），B型桩钢筋笼为圆形，全长配筋，主筋不均匀分布，A型为第一序桩（素混凝土），B型桩为第二序桩。采用液压全套管钻机前后施工两根A型桩后，施工B型桩，在A桩施工混凝土灌注20小时至60小时（混凝土初凝前），施工B型桩，嵌入A型桩体内，成为一个整体。

6工艺流程及操作要点

6.1施工工艺流程

图3 第一序桩钻孔桩成桩流程图

6.2操作要点

6.2.1施工准备：平整场地，测量放线，确定钻孔咬合桩施工坐标。基坑放坡开挖至导墙顶标高，开挖前根据基坑周边的情况设置截水沟，防止地表水流入

基坑和冲刷边坡。

6.2.2施作导墙。为提高钻孔咬合桩孔口的定位精度并提高就位效率，在桩顶上部施工混凝土导墙。导墙施工流程图如下

图5 导墙施工工艺流程图

1.导墙施工时每段模板安装时对两端桩孔进行精确定位，再加固支撑系统（采用方木支撑，每间隔1.0m 设2层硬木对口撑），严格控制导墙施工精度，确保钻孔桩轴线误差±10 mm ，导墙顶标高误差±10 mm 。孔口定位误差见表1

表1 孔口定位误差允许值

2.混凝土进行浇捣时连续进行，已浇筑完的混凝土，应在12h 内覆盖并适当浇水养护，一般养护不少于7d 。在混凝土强度达到70%时拆模，导墙拆模后立即架设两道支撑，防止导墙侧向失稳发生。对口撑分上下二层，支撑间距2m ，成孔时，仅把成孔范围内的支撑拿掉，其余暂时保留。

3.导墙未达到设计强度，严禁重型机械设备接近，并不在导墙顶上放置过重物件，防止导墙受压变形。导墙采用 “┓┏”型现浇钢筋混凝土结构，导墙平断面见下图所示：

6.2.3第一序桩成桩要点：采用液压全套管钻机成孔，待导墙有足够的强度后，移动套管钻机，使套管钻机抱管器中心对应定位在导墙孔位中心。先埋设第一、二节套管（每节套管长度值7～8m ），压入深度约2.5～3.0m 。埋设第一、二套管的垂直度，是决定桩孔垂直度的关键，在套管压入过程中，用经纬仪或测锤不断校核垂直度。当套管垂直度相差不大时，固定钻机下夹具，利用钻机上夹具来调整垂直度；当套管垂直度相差大时，一般应拔出套管重新埋设，有时也可将钻机前后左右移动一下使之对中。然后用抓斗从套管内取土，一边抓土，一边下压套管，要始终保持套管底口超前于取土面且深度不小于2.5m ；第一节套管全部压入土中后（地面以上要留着1.2～1.5m ，以便于接管）

拆模加对口支撑

检测成孔垂直度，如不合格则进行纠偏调整，如合格则安装第二节套管下压取土……直到设计孔底标高。

图6 导墙、导板平面图及配筋图

6.2.4钻孔咬合桩第一序桩A桩成孔至设计标高，质量检查与验收后，灌注混凝土

1.第一序桩A桩超缓凝混凝土的配比设计

1）超缓凝混凝土的缓凝时间要求

A桩混凝土缓凝时间应根据钻机施工咬合桩工序要求时间来确定，单桩成桩时间又与地质条件、桩长、桩径、钻进能力及操作工艺水平等有直接的关系。因此，A桩混凝土缓凝时间主要根据以下因素来确定：根据所选钻机的类型在现场做成桩试验来测定A、B桩单桩成桩所需时间tA、tB；A桩混凝土的缓凝时间可根据公式T=k(2tA+tB)来计算

式中T——A桩混凝土的缓凝时间 (初凝时间);

k——不可预见因素影响系数， k=1.20;

tA、tB——A、B型桩单桩成桩所需时间。

根据经验A型（第一序桩）缓凝时间应大于等于60小时。 B型（第二序桩）