咬合樁的應(yīng)用

1、咬合樁在地下室基坑圍護(hù)的應(yīng)用廉俊、徐少華、毛紅衛(wèi)、王國陽（浙江省建工集團(tuán)有限責(zé)任公司 杭州）劉翔（杭州市質(zhì)量安全監(jiān)督總站 杭州）摘要本文詳細(xì)介紹了鉆孔咬合樁的工藝原理、工藝流程和關(guān)鍵技術(shù)，同時(shí)根據(jù)在武林門旅游客運(yùn)中心改 建工程一期工程的應(yīng)用情況提出一些建議和看法。關(guān)鍵詞圍護(hù)樁 咬合樁 事故樁的處理一、工程概況杭州武林門客運(yùn)中心改建工程位于杭州市武林門，南接環(huán)城北路，北臨華浙公園，東連 環(huán)北綠化公園地下停車場，西側(cè)為華浙廣場。本工程地下三層，地上三十一層，建筑總高度 127.6m，總用地面積2.26公頃，規(guī)劃建筑面積約12萬平方米。根據(jù)本工程總體實(shí)施方案，整個(gè)工程分三期實(shí)施，主樓區(qū)域（一期工程）

2、落地面積約為 3572m2總建筑面積為51813E，地下室基坑平面尺寸為58mX62m，開挖深度基本為12.1m 和13.2m，中間局部深坑最深處為16.1m。設(shè)計(jì)綜合考慮場地條件、工程地質(zhì)、開挖深度和 周圍環(huán)境，確定主樓區(qū)域地下室基坑圍護(hù)采用咬合灌注樁（圍護(hù)樁兼作防滲帷幕）結(jié)合三道 砼內(nèi)支撐進(jìn)行擋土，基坑南側(cè)被動土采用高壓旋噴樁加固。二、周邊環(huán)境和工程地質(zhì)概況一期工程現(xiàn)場分高跨和低跨兩塊（高差3m），低跨場地原為運(yùn)河，后回填而成。本工程 地下室基坑南側(cè)為環(huán)城北路，基坑距環(huán)城北路道約2.8m，環(huán)城北路下有雨水、污水、電力、 電信及煤氣管道（基坑距污水管道最近處約為8.7m）；基坑?xùn)|側(cè)為坤和售樓

3、部，基坑距售樓 部約14.6m ；基坑北側(cè)為京杭運(yùn)河，基坑距運(yùn)河約16m（含圍堰）；基坑西側(cè)為海運(yùn)大樓和二 期工程用地，基坑距海運(yùn)大樓約6.7m。根據(jù)浙江省工程物探勘察院提供的杭州武林門客運(yùn)中心改建工程巖土工程勘察報(bào)告， 地下室圍護(hù)樁涉及土層為雜填土、淤泥、淤泥質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土和粉砂，地下水主要為孔隙 潛水，由大氣降水和地表徑流補(bǔ)給，下部孔隙承壓水賦于-2粉砂層及礫砂層中，水位 隨季節(jié)而變化影響較大。圖1周邊環(huán)境平面圖三、基坑圍護(hù)體設(shè)計(jì)概況本工程地下室基坑圍護(hù)樁采用咬合樁（鋼筋砼樁用于擋土，素砼樁用于止水），直徑為 中1000，咬合厚度30cm，其中素砼樁長為15.2m，場地高跨鋼筋砼樁長30

4、m左右，場地低跨 鋼筋砼樁長20m左右。鋼筋砼樁砼采用C30砼，素砼樁砼采用C15超緩凝砼。鋼筋砼樁主筋 采用中32和28的三級鋼（鋼筋連接采用機(jī)械連接），箍筋采用中8圓鋼，定位箍采用中18 二級鋼，鋼筋籠保護(hù)層為7cm。咬合樁樁位水平偏差要求小于50mm，豎向垂直偏差要求小于 0.5%，樁頂標(biāo)高和鋼筋籠標(biāo)高偏差小于20 cm，充盈系數(shù)1.1左右，沉碴厚度小于200mm。四、咬合樁施工1、工藝原理咬合樁是一種樁與樁之間相互咬合的基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)，素砼樁與鋼筋砼樁間隔排列。施工 采用“套管鉆機(jī)+超緩凝型砼”方案，先施工素砼樁（樁砼為超緩凝砼），后施工鋼筋砼樁， 鋼筋砼樁施工時(shí)，利用套管鉆機(jī)的切割能力

5、切割掉相鄰兩側(cè)素砼樁相交部分的砼（要求在素 砼樁初凝之前完成鋼筋砼樁的施工），實(shí)現(xiàn)咬合。=沖擊抓斗A1樁施工A2樁施工B樁施工圖2鉆孔咬合樁施工工藝原理圖2、施工設(shè)備咬合樁施工設(shè)備主要包括液壓搖動式全套管鉆機(jī)（國產(chǎn)MZ系列配30T履帶吊）、履帶吊、 挖掘機(jī)和鋼筋加工機(jī)械等，其中鉆機(jī)用于咬合樁成孔、鋼筋籠吊裝和砼灌注，履帶吊用于鋼 筋籠的轉(zhuǎn)運(yùn)和安裝，挖掘機(jī)主要用于成孔出土清理和外運(yùn)。圖3設(shè)備示意圖3、施工流程導(dǎo)墻施工一套管鉆機(jī)就位一吊放第一節(jié)套管一測控垂直度一壓入第一節(jié)套管一校對垂 直度一抓斗取土，套管逐節(jié)鉆進(jìn)一測量孔深一清除孔底虛土一吊放鋼筋籠一吊放砼導(dǎo)管一灌 注砼一測定砼面一樁機(jī)移位（1）導(dǎo)

6、墻施工為確保樁位的準(zhǔn)確性并提供套管鉆機(jī)的行走面，樁頂上部設(shè)砼導(dǎo)墻。導(dǎo)墻寬度為3.5m， 厚度為0.3m,定位孔直徑比樁徑大2cm。導(dǎo)墻的砼等級和配筋可根據(jù)場地土質(zhì)情況進(jìn)行調(diào)整。（2）套管鉆機(jī)就位導(dǎo)墻達(dá)到強(qiáng)度后，定位放樣樁中心位置，并將點(diǎn)位設(shè)置在導(dǎo)墻上，作為鉆機(jī)定位控制點(diǎn)。 移動套管鉆機(jī)至正確位置，使套管鉆機(jī)抱管器中心對準(zhǔn)樁位中心。（2 ）取土成孔鉆機(jī)就位后，將第一節(jié)管吊裝在樁機(jī)鉗口中，找正樁管垂直度后，磨樁下壓樁管，壓入 深度約為2.5m-1.5m，然后用抓斗從套管內(nèi)取土，邊抓土邊下壓套管，始終保持套管底口超 深開挖面大于2.5m。第一節(jié)套管全部壓入土中后（套管高出導(dǎo)墻面1.5m左右，便于接管

7、）， 檢測垂直度（不合格進(jìn)行糾偏），安裝第二節(jié)套管繼續(xù)下壓取土，如此繼續(xù)至設(shè)計(jì)孔底標(biāo)高， 檢查孔底、測量孔深和垂直度，將孔底的虛土全部清除。鋼筋籠制作和吊放根據(jù)工藝要求，咬合樁鋼筋籠不能分段制作，必須整根制作，并且鋼筋籠采用履帶吊吊 放，因此對鋼筋籠的牢固程度較高，相應(yīng)吊點(diǎn)位置必須合理設(shè)置。鋼筋籠入孔時(shí)必須對準(zhǔn)孔位中心、保持垂直，采用正、反旋轉(zhuǎn)緩慢逐步下放，放至設(shè)計(jì) 標(biāo)高后立即固定（根據(jù)套管頂端標(biāo)高確定鋼筋籠吊放標(biāo)高，必須保證樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高，允許誤 差為20cm）。若孔底土層較軟時(shí)可在孔底墊上約20 cm厚的碎石和預(yù)制砼板以防下沉。（4）灌注砼樁身砼灌注采用水下砼灌注法。鋼筋籠吊放后，安裝導(dǎo)管（

8、導(dǎo)管接頭帶有密封圈，確保 密封，導(dǎo)管支承需保證在需要減慢或停止砼流動時(shí)使導(dǎo)管能迅速升降）。安放砼漏斗與隔水 橡皮球膽，并將導(dǎo)管提離孔底0.5m。砼初灌量為1.11.5m3能埋住導(dǎo)管0.81.3m。灌注 過程中，導(dǎo)管埋入深度保持在3m10m之間，最小埋入深度不得小于2.5m。澆灌砼時(shí)隨澆 隨提，嚴(yán)禁將導(dǎo)管提出砼面或埋入過深，一次提拔不得超過6m。砼澆灌中應(yīng)防止鋼筋籠上 浮，在砼面接近鋼筋籠底端時(shí)灌注速度適當(dāng)放慢，當(dāng)砼進(jìn)入鋼筋籠底端12m后，可適當(dāng)提 升導(dǎo)管，導(dǎo)管提升要平穩(wěn)，避免出料沖擊過大或鉤帶鋼筋籠。五、關(guān)鍵技術(shù)1、同排樁成樁順序原則先施工素砼（A樁），后施工鋼筋砼（B樁），成樁順序：A 1A

9、2B1A3B2A4 一B3，如圖所示：圖4同排樁施工順序2、超緩凝砼配制超緩凝砼用于素砼樁，其作用是延長素砼樁砼的初凝時(shí)間，為套管鉆機(jī)切割素砼樁砼創(chuàng) 造條件，確保鋼筋砼樁成孔能夠在素砼樁砼初凝之前完成和相鄰樁之間的咬合度。超緩凝砼技術(shù)參數(shù)：砼緩凝時(shí)間為4倍的單樁成孔時(shí)間且大于60小時(shí)；砼坍落度為162cm；砼的3天強(qiáng)度值不大于3Mpa。3、樁身垂直度控制為了保證咬合樁底部有足夠厚度的咬合，除對樁位定位誤差嚴(yán)格控制外，還應(yīng)對其垂直 度進(jìn)行嚴(yán)格的控制。（1）套管順直度檢查和校正咬合樁施工前，首先檢查和校正單節(jié)套管的順直度，然后將按照樁長配置的套管全部連 接起來進(jìn)行整根套管的順直度檢查和校正（偏差宜

10、小于10mm）。（2）成孔過程中樁的垂直度檢測在地面上，用經(jīng)緯儀從兩個(gè)相互垂直方向檢查套管垂直度，不合格隨時(shí)糾偏；每節(jié)套管 壓完后，用測斜儀或“測環(huán)”檢查孔內(nèi)垂直度，不合格立即糾偏，直至合格再安裝下一節(jié)套 管；成孔完畢后，從兩個(gè)相互垂直的方向檢查垂直度，不合格必須糾偏至達(dá)到要求為止。（3）糾偏套管入土不足5m，可利用鉆機(jī)的兩個(gè)頂升油缸和兩個(gè)推拉油缸調(diào)節(jié)套管的垂直度；套 管入土超過5m，可先利用鉆機(jī)油缸直接糾偏，如達(dá)不到要求，素砼樁可向套管內(nèi)填砂或粘土， 鋼筋砼樁可向套管內(nèi)填入與素砼樁相同的超緩凝砼，一邊填一邊拔管，直至將套管提升到上 一次檢查合格的地方，調(diào)直套管后重新下壓。4、“管涌”的處理在

11、鋼筋砼樁成孔過程中，由于素砼樁砼未凝固，還處于流動狀態(tài)，其砼有可能涌入鋼筋 砼樁孔內(nèi)，形成“管涌”，因此套管底口始終保持超前于開挖面一定距離（大于2.5m），以便 于形成一段“瓶頸”，阻止砼的流動。鋼筋砼樁成孔過程中必須隨時(shí)觀察相鄰兩側(cè)素砼樁砼頂 面，如發(fā)現(xiàn)砼面下陷立即停止成孔，并一邊將套管盡量下壓，一邊向鋼筋樁內(nèi)填土，直到完 全制止住“管涌”為止。圖5砼管涌現(xiàn)象示意圖5、施工接頭的處理在咬合樁施工中，無論是一臺鉆機(jī)或是多臺鉆機(jī)，都存在一個(gè)或多個(gè)施工接頭。施工接 頭處理采用砂樁，即在鉆機(jī)開始施工所成的第一個(gè)孔內(nèi)用砂灌滿，此孔位應(yīng)為某根鋼筋砼樁 位，待施工到此接頭時(shí)用鉆機(jī)挖出砂并吊放鋼筋籠和灌注

12、砼，而此處必然產(chǎn)生施工縫，為避 免圍護(hù)體滲水，在砂樁接縫外側(cè)再增設(shè)一根高壓旋噴樁止水（樁徑為800，樁頂標(biāo)高和樁長 同素砼樁）。6、事故樁的處理鋼筋砼樁成孔時(shí)，與其相鄰的兩根素砼樁中一根砼已經(jīng)凝固,使套管鉆機(jī)不能按正常進(jìn)行 切割咬合，在這種情況下，將鋼筋砼樁向砼未凝固的素砼樁方向平移一個(gè)咬合厚度（鋼筋樁 與砼凝固的素砼樁相切，在相切處的外側(cè)增設(shè)一根高壓旋噴樁止水），使套管鉆機(jī)單側(cè)切割 砼未凝固的素砼樁。鋼筋砼樁成孔時(shí)，與其相鄰的兩根素砼樁均已經(jīng)凝固，在這種情況下，停止該根鋼筋砼樁 的施工，調(diào)整樁序繼續(xù)后面咬合樁的施工，以后在該根鋼筋砼樁及其相鄰素砼樁的外測補(bǔ)設(shè) 三根咬合樁及兩根高壓旋噴樁。圖6

13、素砼樁凝固處理示意圖六、實(shí)施簡況和實(shí)施效果根據(jù)設(shè)計(jì)要求和單樁成樁時(shí)間，本工程素砼樁砼的強(qiáng)度等級為C15，初凝時(shí)間為70小 時(shí)，坍落度為162cm。由于超緩凝砼是咬合樁施工成敗的關(guān)鍵，在開工前專門委托商品砼 公司進(jìn)行試配，超緩凝砼配合比如下：超緩凝砼配合比材料名稱水泥粉煤灰減水劑水砂石品種規(guī)格天基 P0.32.5二級ZX-5A自來水中砂5-25每方用量（Kg）240805.441708251000根據(jù)咬合樁工作量和合同工期，實(shí)際施工時(shí)，布置三臺鉆機(jī)、三臺履帶吊和兩臺PC200 挖掘機(jī)。咬合樁工程于2005年1月14日開始施工，歷時(shí)52天，于2005年3月6日全部施 工完畢，總共完成咬合樁348根

14、，其中素砼樁174，鋼筋砼樁174根。目前，一期工程地下室已結(jié)頂，在土方開挖和地下室結(jié)構(gòu)施工中，露出的樁體表面較為 平整，樁位排列清晰完整，咬合樁圍護(hù)樁體基本無滲漏水且鋼筋砼樁無裂縫，基坑變形基本 控制在設(shè)計(jì)計(jì)算值。圖7 咬合樁實(shí)景閣七、體會1、咬合樁成孔中，靠鉆機(jī)液壓油缸行程將套管壓入土層，套管可邊壓入邊糾偏，而且 可隨時(shí)派人進(jìn)入套管內(nèi)檢查成孔精度，因此咬合樁成孔精度高。2、咬合樁成孔采用沖抓斗在套管內(nèi)抓土，無須排放泥漿，而且設(shè)備噪聲低、振動小， 對環(huán)境污染不大，有利于文明施工。3、咬合樁成孔和灌注砼都在套筒內(nèi)進(jìn)行，而且在成孔中，套管底部始終低于開挖面， 能有效防止孔內(nèi)流砂、涌泥和素砼樁砼管涌，確保樁徑大小和減少樁身鼓包現(xiàn)象，因此咬合 樁成樁質(zhì)量較高。4、咬合樁圍護(hù)體的咬合是鋼筋砼樁切割素砼樁形成，因此素砼樁的超緩凝砼初凝時(shí)間 是確保咬合樁能夠逐根順利施工以及確保鋼筋砼樁和素砼樁咬合密實(shí)程度的關(guān)鍵，因此在施 工中，必須做好砼的拌制和供應(yīng)，在灌注砼時(shí)，必須專人負(fù)責(zé)，避免將鋼筋砼樁的砼灌入素 砼樁內(nèi)。5、咬合樁圍護(hù)體是由鋼筋砼樁和素砼樁相互咬合而成，從而形成良好的整體連續(xù)結(jié)構(gòu)， 可以有效的止水，增強(qiáng)了基坑的空間效應(yīng)，對基坑的變形控制較為有利，因此特別適合用于 淤泥、流砂和地下水富集等不良土層。6、在基坑變形接近設(shè)計(jì)計(jì)算值時(shí)，在素砼樁發(fā)現(xiàn)部分細(xì)裂縫，但無滲漏，這說明素砼