昆明地鐵無套筒普通混凝土咬合樁施工方法

楊公正

(中鐵十六局集團北京軌道交通工程有限公司, 北京 101100)

昆明地鐵無套筒普通混凝土咬合樁施工方法

楊公正

(中鐵十六局集團北京軌道交通工程有限公司, 北京 101100)

咬合樁是基坑圍護中常用的結構，在昆明地鐵基坑中也廣泛采用。而昆明地鐵首期工程地層含水，且工期要求較高。普通咬合樁由于要采用全套筒和超緩凝混凝土，而不利于在昆明滇池沉積層中應用，且施工效率較低。文章研究無套筒、采用普通混凝土的咬合樁，總結其工程特點，提出其施工工藝和施工方法。論文提出的咬合樁改變了常規咬合樁的施工順序，先施工素混凝土奇數號樁，等到終凝后開始施工素樁偶數號樁，然后等素樁終凝后開始進行葷樁的奇數號樁的施工，最后施工素樁的偶數號樁。詳細論述了無套筒普通混凝土咬合樁的施工方法，特別提出了新鮮泥漿的性能指標和基本配合比，為昆明地鐵的后續施工及類似地質條件的基坑工程提供了良好的參考。

昆明； 地鐵； 普通混凝土； 咬合樁

1 傳統咬合柱的特點

隨著城市化建設進程的推進，咬合樁越來越多的應用于地鐵車站圍護結構中。旋挖鉆機在咬合樁施工過程中應用較少，是值得開發的新領域[1-3]。咬合樁是一種樁與樁之間相互咬合排列的基坑圍護結構。樁的排列方式一般為一個素混凝土樁(A樁，素樁)、一個鋼筋混凝土樁(B樁，葷樁)間隔布置，施工時先施工素混凝土樁，后施工鋼筋混凝土樁，要求必須在素混凝土樁的混凝土初凝前完成鋼筋混凝土樁。近年來，在基坑工程中的應用越來越頻繁，特別是在地鐵站施工中得到了廣泛的應用。傳統的咬合樁，采用機械磨孔、套管下壓、套管內抓斗取土及后續成樁的工藝及工序。素混凝土樁采用超緩凝混凝土?？梢?，傳統的咬合樁具有如下特點：

(1)需要安裝全套筒。

安裝及卸除套筒費時費力，會對基坑后續作業工序產生影響，如不拆除(時間緊迫時)，則使造價提高；成孔垂直度難以較精確保證。

(2)采用的是超緩凝混凝土。超緩凝混凝土凝固時間不確定，易于造成施工停滯的情況；存在葷樁施工時的素樁凝固問題，樁身質量難以保證。

(3)在富水軟地層中施工，需另外增加輔助截水帷幕等防水措施，故在該類地層中的適用性受到一定限制。

總之，傳統的咬合樁由于需要安裝全套筒、采用超緩凝混凝土，導致施工效率較低，樁身質量難以統一，富水軟弱地層中的使用受到一定的限制。本文結合昆明地鐵施工條件，對無套筒普通混凝土咬合樁進行研究，以節約工期和造價。經過展覽中心站5個出入口約1100根咬合樁的施工，證明此種咬合樁比常規咬合樁高效、節約成本、施工周期短，而且施工質量有所提高。

2 無套筒普通混凝土咬合樁特點

(1)不用安裝全套筒，采用普通混凝土而不是超緩凝混凝土。

省去了安裝與卸除全套筒的時間，同時避免了因為超緩凝混凝土凝固時間不確定而造成的施工停滯的情況，故工作效率大大提高。

(2)適用地層范圍廣。

該咬合樁適用于的地質有黏土層、粉砂層、粉土層、泥炭質土、卵石層以及強、中風化巖層。尤其在富水軟地層中施工的排樁圍護結構防滲效果好，無需另外增加輔助截水帷幕等防水措施。這樣，該咬合樁省去了全套筒及超緩凝混凝土的使用，因而成本大幅度降低。

(3)采用旋挖鉆機施工，成孔垂直度能由旋挖鉆機垂直度控制系統自動調整和保證。

因此，咬合樁終端持力層處錯位交叉的偏離精度可控，樁型標準。即用旋挖鉆機在樁身混凝土終凝狀態下完成切割咬合過程形成的排樁圍護結構整體性狀好、支護強度大、防滲效果佳。一些廠家生產的旋挖鉆機甚至可通過駕駛室內的HMI操控系統，可清楚判定和記錄所穿越地層的土質情況及樁底持力層情況，因此成樁過程容易控制。

(4)根據水下混凝土的凝結時間來控制葷樁施工時間。

旋挖鉆在葷樁成孔過程中能夠將素樁切削成粗糙的混凝土面，近似于地下連續墻刷壁效果，能夠有效將葷樁及素樁連接成為整體，形成良好的止水效果。

(5)由于是在素樁混凝土終凝后才開始葷樁施工，有效避免了傳統施工方法中葷樁施工時素樁凝固的問題。

3 施工工藝

3.1 工藝流程

本文所述的咬合樁仍采用鉆孔成樁工藝。鉆孔咬合樁是相鄰混凝土排樁間部分圓周相嵌，并于后序次相間施工的樁內放入鋼筋籠，使之形成具有良好防漏防滲作用的整體連續防水、擋土圍護結構。咬合樁施工過程中，對于前后工期時間差引起的樁墻不連續，應在先期施工的素樁起始接頭處預留砂樁，后期施工時，該砂樁采用鋼筋混凝土咬合樁置換，以保證樁墻的連續性；預留接頭砂樁應布置于鋼筋混凝土樁位置，填砂前其相鄰素混凝土樁混凝土應已初凝。因機械、場地限制或其他原因造成連續作業中斷時，應于就近鋼筋混凝土樁位置施工砂樁，填砂前其相鄰素混凝土樁混凝土應已初凝。

本文所述的咬合樁采用樁徑800 mm、樁中心距600 mm、相鄰兩樁咬合200 mm的形式。素混凝土樁(A序樁)采用C20水下混凝土，鋼筋混凝土樁(B序樁)采用C30水下混凝土。鉆孔咬合樁可采用ZR280C旋挖鉆機施工，先施工素混凝土A序奇數號樁(A1、A3……)，等到終凝后開始施工素樁偶數號樁(A2、A4……)，然后等素樁終凝后開始進行葷樁的奇數號樁(B1、B3……)的施工，最后施工素樁的偶數號樁(B2、B4……)，如圖1所示。而常規咬合樁，由于采用超緩凝混凝土，其施工順序如圖2所示，即ABABA……的施工順序。

施工順序：A1-A3-A2-A4-B1-B3-B2圖1 無套筒普通混凝土咬合樁施工順序示意(單位：mm)

施工順序：A-B-A-B圖2 常規咬合樁施工順序示意(單位：mm)

3.2 施工方法

3.2.1 樁位放樣

表層按設計標高拉槽卸土后，現場放線定出樁位，做好樁位的軸線標記和樁位的測量放樣，并進行復核報驗，作出復核記錄，經復核確認樁位的軸線正確無誤，開挖探槽探明無管線埋在地下時，方可進行導墻施工。

樁位施工測量放線時，考慮樁體的垂直施工誤差及孔位變形，為保證基坑凈空，樁位中心外放5 cm，施工中樁墻頂中心線偏差≤30 mm，樁體垂直度偏差≤3 ‰。

3.2.2 導墻施工

咬合樁導墻采用C30鋼筋混凝土結構，導墻形式如圖3所示。

圖3 導墻形式平面圖

場地平整后，根據實際地形標高和樁頂標高確定導墻基礎開挖深度，基礎開挖采用人工配合挖掘機進行，開挖到基底后進行清底、夯填、整平。導墻位置下方鋪設素混凝土墊層，按設計要求綁扎鋼筋網。鋼筋網通過驗收后，開始支立導墻模板。模板采用定型鋼模，每段長度按3 m考慮，支撐采用方木(圖4)。

圖4 導墻模板支立示意

導墻混凝土采用C30商品混凝土，人工入模，插入式振動棒振搗，保證頂面高程、垂直度滿足設計要求，在混凝土強度達到70%時拆模。導墻起鎖口和導向作用，直接關系到鉆孔咬合樁順利成孔和成孔精度。施工中嚴格控制導墻施工精度，施工允許偏差應符合：導墻圓心與樁心允許偏差為±10 mm；導墻直徑與樁直徑允許偏差為0～25 mm；內墻面垂直度≤5‰；導墻頂面平整度≤5 mm。

3.2.3 泥漿

為了保證槽壁的穩定，要連續不斷地向溝槽中供給新鮮泥漿，同時在水下混凝土澆筑時，將有大量的泥漿排放出來。泥漿配合比根據所選用的原料先行試配，再檢測各項指標，按檢測的情況適當增加外加劑，改善泥漿性能，使之符合要求。新鮮泥漿的各項性能指標如表1，基本配合比如表2，泥漿配置方法如圖5。

表1 泥漿性能指標

表2 泥漿的基本配合比 kg

圖5 泥漿配置方法

3.2.4 成孔

成孔主要采用ZR280C鉆機施工。旋挖過程中采用泥漿護壁，導管灌注，該機采用上下導向工作平臺自動找平，通過作業人員90°的線錘監視，確保垂直度在3‰內，在成孔過程中可通過旋挖鉆機操作平臺控制樁體垂直度。該機在黏土、粉質砂土中作業良好，在泥漿護壁的情況下不易坍塌，挖土順利。

鉆機就位后，保證鉆頭中心與樁中心偏差小于2 cm，開鉆1.5～2 m放護筒，確保護筒垂直度，泥漿經實驗檢驗合格后準備配合鉆機鉆進，鉆進期間灌入泥漿至承壓水頭以上高度，防止管涌發生，直至設計孔深。當孔深度達到設計要求后，及時清孔并檢查沉碴厚度，若厚度大于30 cm，則繼續清孔直至符合要求。確定孔深后，及時向監理工程師報檢，檢測孔的沉碴和深度。由于樁底地層承載力較低，為減少鋼筋籠下沉，成孔后須往孔內加入適量的碎石或片石(加入碎石或片石的量根據測試而定)。

3.2.5 鋼筋籠加工及吊放

根據圖紙要求，計算箍筋用料長度、主筋長度，將所需鋼筋調直后用切割機成批切好備用。主筋按圖紙要求預留500 mm錨固長度。主筋連接采用閃光對焊或搭接焊，采用搭接焊的其焊縫長度單面焊大于10d，雙面焊大于5d，并保持鋼筋的同軸性。主筋的搭接互相錯開，在35d且不小于500 mm區段范圍內，同一根主筋上不得有兩處接頭，同區段內接頭數不超過鋼筋總數的50%。準確加工加強筋，使加強筋尺寸滿足鋼筋籠的直徑要求，將主筋位置用明顯標記于加強筋上，每條主筋均焊于加強筋標出的主筋點位上。鋼筋籠框形成后，箍筋按設計間距點焊于主筋上，保證鋼筋籠的軸線。

鋼筋籠制作采用整籠一次性制作加工。將制作好的鋼筋籠穩固放置在平整的地面上，防止變形。

鋼筋籠吊裝采用汽車吊吊裝就位，鋼筋外側每隔5～6 m對稱設置4個定位鋼筋，以確保鋼筋籠居中。下籠前復核套筒的標高，并計算確定吊筋長度，保證鋼筋籠標高定位準確。吊筋采用4根φ12鋼筋。鋼筋籠吊起后緩慢落入樁孔內就位，借助自重保證鋼筋籠標高及垂直度正確。鋼筋籠吊運時

應防止扭轉、彎曲。安裝時對準孔位，吊直扶穩，緩慢下放，避免碰撞孔壁，就位后立即固定。

在澆筑混凝土之前，再次復核護筒的標高，確保鋼筋籠頂的標高誤差不大于5 cm。如復測時發現護筒下沉較大，則需將鋼筋籠提起，并墊入方木、滾筒等物品，以保證鋼筋籠的應有高度。

3.2.6 混凝土灌注

混凝土灌注采用導管法澆注水下混凝土。導管下入長度和實際孔深必須做嚴格丈量，使導管底口與孔底的距離能保持在0.3～0.5 m之間，導管下入必須居中，以免碰撞鋼筋籠。

灌注混凝土時，首澆混凝土必須保證埋管深度不小于2 m。在實際操作中，放入隔水球，當混凝土灌滿漏斗，立即剪斷鐵絲，同時繼續向漏斗灌注混凝土，保證混凝土連續澆筑。在完成首澆后，灌注混凝土要連續從漏斗口邊側溜滑入導管內，不可一次放滿，以避免產生氣囊。拔導管時，要準確測量混凝土灌注深度和計算導管埋深后，方可拔管。導管埋深應始終控制在2～6 m。

水下混凝土必須連續施工，每根樁的澆筑時間按初盤混凝土的初凝時間控制，對澆筑過程中的一切故障均應記錄備案。控制最后一次灌注量，樁頂應比設計高度高50 cm，保證鑿除浮漿后樁頂混凝土達到強度設計值。樁頂混凝土的高度用重錘測量控制。水下混凝土的塌落度為18～22 cm?；炷恋娜氩蹨囟瓤刂圃?5℃以下。

4 結論

(1)無套筒普通混凝土咬合樁由于省去了套筒的安裝、拆卸以及超緩凝混凝土的采用，故施工效率更高，也可節約造價。

(2)無套筒普通混凝土咬合樁不再采用常規咬合樁素裝和葷樁交替施工的施工順序，而是采用素樁奇數樁、素樁偶數樁、葷樁奇數樁、葷樁偶數樁的施工順序，利于混凝土的凝固，從而可節約施工時間，保證工期。

(3)論文提出了適用于無套筒普通混凝土咬合樁的新鮮泥漿性能指標和基本配合比，為昆明地鐵基坑和類似地質條件的基坑工程提供參考。

[1] 陳海兵,梁發云,何招智.咬合樁在臨近高填方基坑中的工程應用與實測分析[J].土木建筑與環境工程,2014,36(3):1-5

[2] 卜林,曾建華,吳傳清.全套管鉆孔咬合樁防滲支護結構在深基坑工程中的應用[J].土工基礎,2010,24(4):10-13

[3] 陳斌,施斌,林梅.南京地鐵軟土底層咬合樁圍護結構的技術研究[J].巖土工程學報,2005,27(3):354-357

楊公正(1978～)，男，高級工程師，主要從事地鐵盾構施工技術方面的研究和管理。

TU473.1+4

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[定稿日期]2015-02-05