钻孔咬合桩作为围护结构的技术特点

钻孔咬合桩作为围护结构的技术特点钻孔咬合桩作为围护结构的技术特点 摘要：钻孔咬合桩是一种新型排桩结构，常用于基坑工程的围护结构。本文从多角度分析钻孔咬合桩的工程技术特点，探讨钻孔咬合桩勘察、设计、施工及质量检验与验收过程中应该注意的事项，并对这该工艺提出工程建议，供工程建设人员参考。 关键词：钻孔咬合桩、围护结构、勘察、设计、施工、质量检验、验收 中图分类号： TU7 文献标识码： A 钻孔咬合桩简介 钻孔咬合桩（简称“咬合桩”）用于基坑工程的围护结构，主要起挡土和截水作用。咬合桩采用液压钢套管全长护壁、机械冲抓成孔工艺，采取素混凝土桩和钢筋混凝土桩间隔施工方式（如图1），各桩间相互咬合。施工顺序为：先施工素混凝土桩，然后利用液压钢套管切割掉相邻未初凝素混凝土桩的部分混凝土，套管内抓土成孔，并在素混凝土桩终凝前灌注钢筋混凝土桩，实现素混凝土桩和钢筋混凝土桩的相互咬合。为处理好施工段的接头，还应在施工起始段的端头设置砂桩。即：砂桩B1B2A1B3A2B4A3砂桩A4。 A钢筋混凝土桩（第一序）；B超缓凝型素混凝土灌注桩（第二序） 图1 咬合桩各桩型施工及排列顺序 与其他排桩相比，由于采用液压钢套管全长护壁施工，咬合桩能有效避免了缩颈、断桩、混凝土离析等常见质量问题。同时，全长钢套管护壁防塌孔效果好、成孔深，且具有施工过程中振动小、噪声低，无须泥浆护壁、土方外运方便等特点。 素混凝土桩和钢筋混凝土桩的相互咬合，钢筋混凝土桩间采用素混凝土桩“填充”而无需设计截水帷幕，且具有较大的整体刚度，有利于施工安全。此外，由于咬合桩中钢筋混凝土桩间距较其他排桩大、钢筋用量相对少，且无需设计截水帷幕，因此有明显的经济效益。 除岩层以外，液压钢套管全长护壁施工几乎可适用于任何土层，尤其是有淤泥、流沙、地下水富集等不良条件的软土地层。需要注意的是，当地下水位下有厚细砂层时，由于摇动作业使砂层压密，会造成压进或拉拔套管困难，应试桩确认厚砂层的土层的实用性。 本文根据咬合桩工程特点，结合基坑支护技术规程JGJ120-2012新增的关于咬合桩的一些规定，对勘察、设计、施工及其质量控制要求进行探讨，总结咬合桩工程的一些经验，希望能为工程建设人员提供参考1。 咬合桩勘察设计 咬合桩勘察 为查明场地各层岩土的类型、深度、分布、工程特性及其变化规律，岩土工程需进行勘察。作为基坑工程的辅助措施，咬合桩勘察一般按基坑工程勘察要求进行。 基坑工程勘察应与设计相适应，主要表现在两个方面：与工程设计阶段相适应；与工程设计要求相适应。与工程设计阶段相适应，即基坑工程勘察应按初步勘察、详细勘察及施工勘察等分别阶段进行。与工程设计要求相适应，即勘察应能为设计和施工提供必要的工程参数和提出工程建议。 基坑工程勘察的范围、深度和间距与场地和工程类型、地质条件和设计需求相适应。基坑工程勘察平面范围宜超出开挖边界外开挖深度的23倍，分为开挖边界内和开挖边界外范围。开挖边界内的勘察深度应从基坑底算起，一般为基坑深度12倍；基坑边界外开挖深度一般为开挖深度的23倍。勘察点应沿基坑周边布置，间距与勘察阶段相适应，以能查明工程地质条件并满足设计需求为基准。深基坑工程详细勘察阶段宜为1525m。复杂和特殊地质条件下，勘察范围和深度应适当扩大，勘察间距适当加密。此外，详细勘察阶段应进行工程试桩，评价成桩可能性，论证桩的施工条件及其对环境的影响。2 对于水文地质条件复杂，开挖过程中需进行地下水控制的基坑工程，应取得地下水文地质资料。此外，基坑勘察还应考虑周边施工环境（包括既有建筑物、地下管线、道路交通及水文地质等）的影响。 需要注意的是，基坑工程常作为主体建筑的一个分部工程，对单位工程的勘察设计还应同时满足主体建筑的要求。如工程可能，基坑工程勘察可与主体建筑工程勘察可合并进行。 咬合桩设计 咬合桩为基坑工程的临时性围护结构，有以下特点：主要承受侧向水土压力，一般无竖向承载力要求；各桩间相互咬合，具有截水作用；桩身一侧开挖，完整性要求较高。 一般排桩设计的主要内容有：排桩嵌固深度设计、承载力计算、变形验算、稳定性验算、降水工程设计、截水帷幕设计及围护结构支撑体系计算、质量检测和施工监测要求。此外，还应进行正截面、斜截面承载力验算及配筋设计。排桩围护结构应进行各类承载能力极限状态设计和正常使用极限状态设计。 咬合桩既能作为挡土构件，又能起到截水作用，因此无需进行截水帷幕设计。需要注意的是，咬合桩设计由钢筋混凝土桩承受水平方向的水土压力荷载，素混凝土桩主要起桩间截水作用，并作为承载能力安全储备。为实现咬合桩的相互咬合，桩径可采用8001200mm，为大直径桩，相邻桩咬合长度不宜小于200mm。1 基坑工程若隔水层较浅，咬合桩进入隔水层，基坑内、外地下水联系被咬合桩隔断，在满足基坑安全的条件下，仅需要进行基坑内疏干降水；若隔水层较深，咬合桩未进入隔水层，基坑内、外地下水联系未被咬合桩隔断，一般需同时进行基坑内、外降水设计，必要时还需进行回灌井设计。 此外，如咬合桩作为地下室抗浮桩或作为建筑物工程桩承担上部结构荷载时，应同时满足相应的要求。3 咬合桩施工 一般要求 为保证施工顺利进行，减少施工间断带来的损失，要求施工前应结合工程特点编制施工组织设计和专项施工方案，施工过程中应严格执行。咬合桩施工的主要工序包括：导墙、钻孔、钢筋笼吊装与下放、混凝土灌注以及特殊问题处理等。对于基坑工程，还应有咬合桩检测和降水井施工等要求。 施工工序 导墙 咬合桩咬合的质量关键是控制桩身平面位置和垂直度，因此，咬合桩施工应在桩顶设置导墙。导墙施工应根据图纸设计合理布线、精确定位，确保咬合质量。导墙宽度宜取3m4m，导墙厚度宜取0.3m0.5m。 成孔 成孔施工过程中，要调平和支稳钻机，利用导墙准确定位咬合桩成孔中心的平面位置。钻孔过程中要及时采取有效地纠偏措施，严格控制成孔的垂直度，保证咬合桩底部有足够厚度的咬合量。液压套管应正反扭动加压下切；抓斗在套管内取土时，套管底部应始终位于抓土面下方，且抓士面与套管底的距离应大于1.0m。孔内虚土和沉渣应清除干净，并用抓斗穷实孔底。 钢筋笼吊装和下放 咬合桩成孔完成后，应及时完成钢筋笼吊装和下放，防止相邻混凝土桩初凝后导致套管提拔困难。钢筋笼运输和吊放过程中应防止发生过大变形导致无法下放。 咬合桩检测及基坑开挖监测需要预埋一些仪器设备，如声测管、测斜管等，必须在钢筋笼制作时预先考虑。 混凝土灌注 咬合桩采用钢筋混凝土桩与素混凝土桩交叉钻孔、浇筑的施工方法。钢筋混凝土桩成孔需切割部分素混凝土桩，因此，素混凝土桩要求采用塑性混凝土或强度等级不低于C15的超缓凝混凝土浇筑，其初凝时间应根据施工条件严格控制4，一般宜在4070h之间，塌落度宜取12cm14cm。灌注混凝土时，套管应随混凝土浇筑逐段提拔；套管应垂直提拔，阻力过大时应转动套管同时缓慢提拔。 特殊问题处理 间断施工或分段施工 由于各种不可预测的因素影响，围护结构可能出现间断施工或分段施工。由于凝固后的混凝土桩难以切割，围护结构间断或分段宜设置在素混凝土桩处，并用砂桩替代素混凝土桩进行临时充填，待具备复工条件后，清除砂桩继续施工。 防止素混凝土桩绕流 钢筋混凝土桩开挖过程中，由于素混凝土桩混凝土尚未凝固，还处于流动状态，素混凝土桩混凝土就有可能从相交处绕流涌入钢筋混凝土桩孔内，这种现象跟水利工程中的“管涌”类似。 为此，可采取以下措施：（1）适当降低超缓凝混凝土的塌落度及其流动性；（2）钢套管超前支护，利用超前钢套管的土塞效应提高桩底抵抗绕流的能力；（3）钢筋混凝土桩开挖过程中，一旦出现管涌迹象应立即暂停开挖，并回填土或注水，直到完全制止住“管涌”为止。 桩间止漏 尽管施工过程中严格控制咬合桩的平面位置和垂直度，但施工中往往会出现相邻桩“开叉”。为防止在基坑开挖过程中地下水由开叉处渗入基坑，基坑开挖前，应采用旋喷桩在基坑迎水面进行加固止水。 其他问题 除以上问题外，施工过程中还可能遇到地下障碍物、钢筋笼上浮等问题，这些问题已有较成熟的处理方法，不一一赘述。5 咬合桩质量检验及验收 为确保咬合桩的双重作用，施工过程中应对咬合桩各工序施工质量进行严格控制和检验。施工质量管理应有相应的施工技术标准、质量管理体系、施工质量检验制度及施工质量水平评定考核制度。每道工序应按施工技术标准进行质量控制，工序完成后，应进行检验和验收。 咬合桩施工前要对施工设备和仪器及采用的主要原材料、半成品、成品等进行检验；施工过程中，应对钢筋笼制作质量、成桩质量进行检验，混凝土浇筑时，应进行见证取样制作混凝土抗压强度试块；施工结束后，还应进行桩身实体质量检验。各工序检验结果符合相关规定要求。 各工序质量检验结果应经监理工程师（建设单位技术负责人）检查认可，并形成记录。未经监理工程师（建设单位技术负责人）检查认可，不得进行下道工序施工。参加施工、验收和检测的单位和人员应由相关的资格和资质。 施工前质量检验 施工设备和仪器的检验 施工前，应对施工机械进行进场验收。咬合桩施工采用的钻机、液压套管及施工中使用的测量设备的检验报告或鉴定证书进行检查，确保使用的设备、仪器符合要求。 咬合桩原材的质量检验 咬合桩施工应严格执行原材的质量检验制度。钢筋原材需进行力学性能和重量偏差检验，检验结果必须符合有关标准的规定。桩身混凝土原材包括水、水泥、砂、骨料、外加剂、掺合料等，其性能均应符合有关标准的规定。此外，配合比应同时满足强度、耐久性及工作性能要求。 需要注意的是，咬合桩桩身处于地下环境，桩身混凝土应根据工程使用年限提出相应的耐久性要求。咬合桩中素混凝土桩采用了超缓凝混凝土，其工作性要求特殊，配合比设计时应引起足够重视。 施工过程中的质量检验 钢筋笼制作、安装质量检验 钢筋笼的材质、尺寸应符合设计要求，制作允许偏差应符合有关标准的规定。此外，分段制作的钢筋笼，其接头质量也应遵循国家现行标准的规定。 成孔质量检验 施工前应对桩位进行检验。咬合桩采用导墙对桩位进行定位，导墙是控制咬合桩成孔中心位置的关键环节。导墙孔径常大于设计桩径40mm50mm，以便于成孔施工。 孔径、垂直度及孔深取决于液压钢套管。施工前桩径选取钢套管直径；钻进第一节钢套管时，采用两个测斜仪贴附在套管外壁并用经纬仪复核套管垂直度，其垂直度允许偏差应为0.3%，高于一般排桩的垂直度要求。钻进过程中应注意对套管垂直度进行观测，及时纠偏；钢套管钻进深度与咬合桩孔深一致。咬合桩具有截水作用，当咬合长度一定条件下，桩身越长，对垂直度和偏位要求越严格。 施工过程中，应清除孔内虚土和沉渣，并用抓斗穷实孔底，桩底沉渣厚度能得到较好控制。 桩身质量检验 咬合桩需进行桩身质量检验，桩身质量检验包括桩身强度和完整性检验。 桩身强度检验 咬合桩桩身强度采用预留混凝土标养试块进行检验。对于混凝土标养试块抗压强度不合格的，可采用钻芯取样法制作抗压强度试块进行实体强度验证。 桩身完整性检验 咬合桩一般为大直径桩且桩身咬合形成连续体，完整性检测不宜采用低应变法及高应变法。钻芯取样法虽能准确、直观的进行完整性检测，且芯样能用于制作成混凝土抗压强度试块进行桩身强度检验，但该方法费用昂贵，不宜工程大量应用。实际工程中采用预埋声测管的声波透射法进行桩身完整性检查，检测数量一般采用不低于钢筋混凝土数量的20%。 咬合桩质量验收 以上各工序质量检验批验收合格后，还应进行咬合桩分部工程验收。验收应在施工单位自行检查评定的基础上进行，工程质量控制资料、有关安全和功能的检测资料应完备且应符合规范和设计要求。验收应由监理单位（或建设单位）组织，勘察、设计单位工程项目负责人和施工单位技术、质量部门负责人也应参加相关分部工程验收。参加工程施工质量验收的各方人员应具备规定的资格。工程的观感质量应由验收人员通过现场检查，并应共同确认。 结束语 咬合桩是一种新型的排桩结构，采用液压钢套管全长护壁、机械冲抓成孔工艺，采取素混凝土桩和钢筋混凝土桩间隔施工方式，形成具有挡土作用和截水作用的连续体，具有以下工程特点： （1）与其他排桩结构类似，咬合桩的勘察一般按基坑工程勘察要求进行。 （2）咬合桩具有挡土和截水双重作用。咬合桩设计时，钢筋混凝土桩起到挡土作用；素混凝土桩起到桩间截水作用，并作为安全储备。 （3）咬合桩采用液压钢套管全长护壁、机械冲抓成孔工艺，施工质量能得到有效的保证。虽然存在施工占用场地大、施工连续性要求高等缺点，但其具有整体性、截水效果好、文明施工易于控制等优点，起到良好的经济效益和社会效益。 （4）为确保咬合桩的双重作用，施工过程中应对各工序进行严格的质量控制和检验。桩身咬合长度、桩位及垂直度是提高截水质量的关键。 参考文献 1 建筑基坑支护技术规程（JGJ120-2012），中华人民共和国住房和城乡建设部，2012年4月5日发布 2 建筑桩基技术规程（JGJ94-2008），中华人民共和国住房和城乡建设部，2008年4月22日发布 3 岩土工程勘察规范（GB50021-2001）(2009修订版)，中华人民共和国建设部、中华人民共和国国家质量监督检验检检疫局联合发布，2002年1月10日发布 4 郭志武，陈洪光，冯健等，超缓凝混凝土在咬合桩施工中的应用,隧道建设,第24卷第3期，2004年6月，P32-35 5 孙乃聪，钻孔咬合桩施工工艺以及在西安地区应用前景，西安文理学院学报：自然科学版，第14卷第1期，2011年1月，P67-69-最新【精品】范文