鉆孔咬合樁施工控制

黃震江, 陳永鐘

騰達建設集團股份有限公司（310009）

本工程兩座人行地道考慮對岳廟和周邊建筑物的保護以及盡量減小對交通的影響,基坑圍護結構采用鉆孔咬合樁。鉆孔咬合樁樁徑600 mm，樁與樁之間間距400 mm，重疊部分為100 mm，樁長9.6 m，共618根樁。

鉆孔咬合樁是我國近幾年來在粘性土、砂性土以及沖填土等土質層,且地下水位較高土層中的基礎和地下工程應用較多的一項新技術。分別采用A序樁（素混凝土）與B序樁（鋼筋混凝土）交錯布置，相互咬合的形式構成排樁墻體結構。它是在地面上采用全套管鉆孔機械，沿著開挖工程的周邊軸線，依靠外套管為護壁；先施工A序樁單樁成孔，采用水下灌注法,澆筑超緩凝混凝土成樁,利用A序樁緩凝時間，在相鄰兩A序樁之間晃管下壓外套管,對A序樁身混凝土進行切割成孔,并施工B序圓形鋼筋混凝土樁，完成咬合工作。如此逐樁交叉咬合進行,在地下筑成一道連續的鋼筋混凝土排樁墻體，作為截水、防滲、承重、擋土結構。鉆孔咬合樁平面布置及施工順序如圖1圖2所示：

圖1 鉆孔咬合樁平面示意圖

圖2 鉆孔咬合樁施工順序示意圖

A為第1序樁，B為第2序樁A1-A2-B1-A3-B2-A4-B3。

鉆孔咬合樁作為深基坑圍護結構,其質量控制的關鍵在于確保咬合質量,主要表現在成孔質量和混凝土灌注質量控制等方面。現就有關鉆孔咬合樁施工質量的控制方法，以及施工中出現問題的處理方法等介紹如下。

1 成孔質量控制

1.1 開孔定位

根據咬合樁施工順序所對應的導墻孔位編號進行鉆機就位，使抱管器中心對應定位在導墻孔位中心。由于100 cm樁徑咬合樁所使用的鋼套管鉆頭外徑為100 cm,管身外徑為98 cm。為方便套管入孔，導墻孔直徑一般應大于套管鉆頭外徑，其直徑為102cm。即孔口定位誤差可導致咬合量出現最大達4 cm的誤差。因此，第一節套管入孔后，應嚴格控制孔口定位誤差，盡可能使套管中心與導墻孔中心重合，以免影響咬合量。

1.2 垂直度控制與檢驗

為確保咬合樁底部有足夠的咬合量，除對其孔口定位誤差嚴格控制外，還應對其垂直度進行嚴格控制，這是成孔質量控制的關鍵，咬合樁的垂直度控制標準為3‰。在成孔過程中要控制好樁的垂直度，必須抓好以下兩個環節：

1）套管的順直度檢查和校正

鉆孔咬合樁施工前應在平整地面上進行套管順直度檢查和校正，首先檢查和校正單節套管的順直度，然后將按照全樁長配置連接整根套管,進行整根套管的順直度檢查和校正。單節套管（8 m）的順直度偏差宜小于5 mm，整根套管（25 m～35 m）的順直度偏差宜小于10 mm。

2）成孔過程中樁的垂直度監測和檢查

在成孔過程中通常采用以下兩種方法,對套管垂直度進行全程監控，以便及時發現和糾正偏差，確保垂直度偏差在規定范圍以內。①地面監測：在地面選擇2個相互垂直的方向采用經緯儀或吊線錘監測地面以上套管的垂直度,發現偏差及時糾正。這項工作在成孔過程中應自始至終堅持，不能中斷。②孔內檢查：每節套管下壓完成后勤工作，安裝下節套管之前,采取人工進入孔內用吊線錘測量孔口與孔底垂直度偏差的方法，或采用“測環”進行孔內垂直度檢查，不合格時需進行糾偏，直至合格后才能進行下節套管施工。

1.3 垂直度偏差的糾正方法

成孔過程中如發現垂直度偏差過大，必須及時進行糾偏調整。施工中常遇的垂直度偏差主要有以下三種情況，其糾偏方法如下：

1）套管入土較淺時的糾偏方法

如果套管偏差不大或套管入土深度不超過5 m時,可直接利用磨樁機的頂升油缸和推拉油缸調節套管的垂直度，以達到糾偏的目的。

2）A樁及B樁的糾偏方法

由于A樁先行施工，其成樁過程對鄰近樁無影響。因此，當A樁入土5 m以下發生較大偏差，且利用磨樁機油缸糾偏達不到要求時，可向套管內回填砂或粘土，同時起拔套管，直至將套管提升至上一次垂直度檢查合格的位置，然后調直套管，檢查其垂直度合格后再重新下壓。B樁的糾偏方法與素混凝土樁基本相同,不同之處在于不能向套管內填砂或粘土，而應填入與A樁相同的混凝土，否則將在樁間留下土夾層，從而影響排樁的止水效果。

1.4 壓管鉆進與開挖取土

壓管鉆進與開挖取土是咬合樁成孔的主要工序,二者應同時進行，即磨樁機通過搖擺、下壓套管的同時，用抓斗從套管內取土，以減少土層阻力，達到成孔的目的。施工時應始終保持套管超前開挖面的深度在2.5 m以上，使套管底部形成一定深度的“土塞”。其目的主要是防止套管周圍的地下水或泥砂從套管底部涌入，而造成地面下沉或坍陷。同時地下水進入套管后，受水浮力的影響，使抓斗的沖抓效率大大降低。

1.5 終孔后清孔

終孔后對孔深、垂直度進行最終檢查和驗收，檢查合格后進行下道工序。采用全套管法施工，孔內分為有水和無水兩種情況，當孔內無水或僅有少量地下水滲入時，可直接吊放鋼筋籠、下導管進行混凝土灌注。

由于全套管法成孔是以鋼套管作護壁，孔內沒有泥漿，所以水中懸浮顆粒沉淀極快，特別是在粉砂地層中。因此,當孔內積水較多（或為平衡地下水壓力而向孔內注入較多水）時，應測定孔底沉渣厚度，若沉渣厚度大于10 cm，須清孔。

2 混凝土灌注質量控制

根據不同地層的水文地質條件,全套管法混凝土灌注分為有水和無水兩種情況。孔內有水時采用水下混凝土灌注法施工，孔內無水時則采用干孔導管法流態灌注。鉆孔咬合樁混凝土灌注質量控制，重點應作好以下幾方面的工作。

2.1 確定A樁混凝土緩凝時間

A樁混凝土緩凝時間根據單樁成樁時間來確定，單樁成樁時間與地質條件、樁長、樁徑和鉆機能力等有直接聯系。因此A樁混凝土緩凝時間可以根據以下方法來確定。

測定單樁成樁所需時間t,確定A樁混凝土的緩凝時間，可根據下式計算：

式中：T—素樁混凝土的緩凝時間（初凝時間）；

K—儲備時間，一般取10～15 h；

t—單樁成樁所需的時間。

單樁成樁時間需根據工程地質通過試樁來確定,假設t=11 h/樁，根據上式可得出A樁混凝土緩凝時間為50 h。

2.2 防止A樁混凝土涌入B樁孔內

在B樁成孔過程中，由于A樁混凝土未凝固，還處于流動狀態，因此，A樁混凝土有可能從A、B樁相交處涌入B樁孔內。為防止該現象發生，有以下幾種方法：

1）A 樁混凝土的坍落度應盡量小一些，為（16±2）cm，以便降低混凝土的流動性，B樁為（20±2）cm。

2）套管底口應始終保持超前于開挖面一定距離，至少不應少于2.5 m，使孔底開挖面以下形成一般“土塞”阻止混凝土的流動。

3）B樁成孔過程中應注意觀察相鄰兩側A樁混凝土頂面，如發現A樁下陷應立即停止B樁開挖，并一邊將套管盡量下壓，一邊向B樁內填土或注水，直到完全制止住A樁混凝土涌入B樁為止。待A樁緩凝混凝土坍落停止一段時間后再繼續施工B樁。

2.3 套管埋置深度控制

采用全套管法混凝土灌注過程中,需及時測量混凝土面高度，掌握套管的埋置深度，同時磨樁機應不停地做搖擺和少量上拔套管的動作。目的：1）防止因孔內混凝土高度不足，而不能抵抗周圍地層壓力，造成樁體縮頸（或A樁混凝土流入B樁）；2）防止套管埋置深度過深，使套管因內外管壁摩擦阻力過大而不能拔出。

套管埋置深度一般應控制在4 m～10 m，埋深達到10 m時應立即提升套管，使混凝土面高于套管底4 m左右。

2.4 鋼筋籠上浮和下沉的控制措施

1）防止鋼筋籠上浮的措施

由于套管內壁與鋼筋籠外緣之間的空隙比較小,因此在上拔套管時，鋼筋籠將有可能被套管帶著一起上浮。其預防措施主要是：①嚴格控制鋼筋籠的外徑尺寸，使其小于套管內徑6 cm左右。如當套管內徑為89 cm（雙壁套管）時，鋼筋籠的外徑應控制在83 cm以內；②B樁混凝土的骨料粒徑應盡量小些，不宜大于25 mm；③上拔套管前，先反復搖擺套管2～3次，以減少鋼筋籠與套管壁間摩擦力；④在鋼筋籠底部焊接安裝鋼筋混凝土板，使灌注后的混凝土全部壓在鋼筋混凝土板上，從而增加鋼筋籠的重量，起到防止鋼筋籠上浮的作用。

2）防止鋼筋籠下沉措施

①成孔后在孔底添加少量片石，提高持力層的承載力；②利用鋼筋籠底部安裝的鋼筋混凝土板,使鋼筋籠與孔底持力層間的接觸面增大，提高鋼筋籠抗下沉能力。