旋挖硬切割法施工咬合樁在深基坑支護工程中的應用

左文榮，洪明堅

(深圳市工勘巖土集團有限公司 深圳 518063)

引 言

咬合樁是近年來常用的一種新型圍護結構，隨著我國經濟的高速發展和城市建設的需要，被廣泛用于深基坑支護工程中。鉆孔咬合樁垂直度高，各樁間止水效果好，成孔時可做到無泥漿作業;易于文明施工、控制樁身質量、保證安全，減少對周邊環境的影響，具有良好的社會經濟效益。

傳統的咬合樁采用套管鉆機施工，但其有自身的局限性:全套管鉆機設備體積大，施工需要有較大場地，工程邊界到邊樁中心的距離要求較大，在建筑工程中不利于地下空間的充分利用;在地下水豐富的密實粉細砂地層中，沖抓斗難以抓土或抓土效率低，且套管難以下壓，套管超前入巖深度不夠;受到全套管鉆機設備扭矩的限制，在堅硬地層套管難以跟進，在這類地層中無法使用傳統機械設備施工咬合樁。

旋挖成孔作為一種高效的鉆進方法，在國內外各個領域都得到了普遍的使用。隨著基坑支護技術的發展，圍護結構對支護樁的樁徑、樁身進入堅硬土層的要求越來越多，旋挖成孔咬合樁的工藝也逐漸成熟，進一步拓寬了咬合樁的適用范圍。

本文結合工程實例，對深基坑支護工程中采用旋挖成孔硬切割咬合樁工藝進行了詳細介紹，并對該工藝和傳統套管鉆機軟切割施工咬合樁工藝進行了對比分析，并對實際開挖效果進行了評價。

1 工程概況

擬建基坑周邊環境復雜，緊鄰多層和高層的建筑小區，最近處約有5m。

基坑占地面積20888m2。基坑共有四層地下室，地下室面積約為14890m2，基坑開挖深度為17.80～18.55m。

2 地質概況

場地內揭露的地層成因劃分自上而下分別為:人工填土、含淤泥質粗砂、粉質粘土、礫砂、礫質粘性土、全風化花崗巖、強風化花崗巖、中風化花崗巖。

圍護樁施工過程中要穿透全風化花崗巖及以上地層，進入強風化花崗巖，局部需要進入中風化花崗巖地層。

3 設計概況

基坑支護采用旋挖咬合樁+內支撐的方案。

支護樁樁徑1.2m，樁長25.4m，嵌入基坑底8m。葷樁樁身砼采用C30水下商品混凝土，素樁采用C15水下商品混凝土灌注成樁。

典型剖面如(圖1)。

圖1 典型剖面圖

根據設計要求，支護結構多部需要進入堅硬土層～巖層，采用傳統搓管機施工咬合樁受到機械扭矩的限制難以施工，只能采用旋挖機來施工咬合樁，施工時選擇硬切割工藝。

4 施工工藝

4.1 傳統全套管鉆機軟切割法工藝

傳統的全套管鉆機施工咬合樁工法是用專門的套管鉆機將套管邊搖動(或邊回轉)邊壓入，利用沖抓斗在樁尖取土，逐段取土、旋入套管，進而成孔。成孔后將鋼筋籠放入，接著將導管豎立在鉆孔中心，最后灌注混凝土成樁。

傳統的全套管鉆機施工咬合樁時，素樁混凝土采用超緩凝混凝土，葷樁成孔時利用套管鉆機的搖動或回轉向下壓入套管時實現軟切割軟塑狀態的混凝土。施工葷樁時，兩相鄰素樁的混凝土必須要求未達到初凝狀態。

4.2 工藝原理

施工時，先施工素樁(A樁)，后施工葷樁(B樁)。在相鄰素樁混凝土初凝后，葷樁成孔時利用旋挖機切割相鄰素樁相交部分的混凝土，從而實現咬合如(圖2)。

旋挖機施工咬合樁時采用硬切割工藝，無套管跟進，成孔時采用泥漿護壁工藝。施工葷樁時，兩相鄰素樁的混凝土須達到初凝狀態，否則相鄰素樁的混凝土會向葷樁孔內流動，形成塌孔。因此，旋挖成孔硬切割施工咬合樁工藝僅需要普通混凝土即可。

4.3 工藝流程

(1)導墻施工

圖2 咬合樁葷素樁咬合平面圖

導墻如(圖3)對咬合樁起到控制定位、控制混素樁的咬合間距，穩定機座提高施工效率的作用。導墻混凝土采用 C30商品混凝土，混凝土強度達到設計強度的70%以上時方可上機。

(2)泥漿制拌

圖3 導墻施工成品

旋挖硬切割法施工咬合樁工藝采用泥漿護壁。場地內的粉質粘土具備一定的造漿性能，施工過程中，主要依靠地層自行造漿，場地上部人工填土層、砂層的造漿性能較差，不能滿足鉆進泥漿指標時則采用高塑性粘土或膨潤土制備泥漿。具體泥漿性能指標(表1)。

表1 制備泥漿性能指標

(3)沉渣清孔:旋挖鉆至設計孔深后，將鉆頭降至孔底，免壓慢轉清掏，緩慢提升鉆桿進行清孔。

(4)鋼筋籠吊放:對于B樁，成孔檢查合格后進行鋼筋籠制作安裝，并檢查鋼筋籠焊接質量，吊筋長度等是否符合設計要求，吊裝時必須保持鋼筋籠垂直下放，保證混凝土保護層厚度。

(5)混凝土灌注:混凝土灌注前校核鋼筋籠標高、孔底沉渣厚度，檢查有無坍孔、縮孔等現象。初灌量必須確保埋入灌注導管不小于1m，灌注過程中連續灌注，不得中途停灌。超灌量必須滿足設計要求，灌注過程中做好混凝土試塊。

5 咬合樁施工順序

泥漿護壁硬切割法施工咬合樁必須采用跳打保證相鄰兩條樁在施工過程中不會穿孔，同時施工B樁前A樁混凝土需達到初凝狀態。

該工藝施工順序如下:

A1→A2→A3→B1→A4→B2→A5→B3……

以此類推，如圖4所示。

圖4 咬合樁施工順序圖

6 施工實際效果評價

本基坑支護工程采用旋挖機泥漿護壁硬切割法施工咬合樁，樁徑1.2m，樁長25.4m，其中嵌入基坑底8m，結合后期的三道內支撐形成整體支護體系，取得了較好的施工效果及經濟效益，加快了工程項目施工進度。

圖5 基坑施工整體效果

(1)成樁質量良好:土方開挖前對圍護樁的樁身質量進行了檢測，在開挖過程中進行了樁身測斜，在開挖完成后進行了表面觀感測評，整體施工效果良好見(圖5、圖6)，達到了良好的支護及止水效果。

(2)施工效率高:本項目同時采用了旋挖機泥漿護壁硬切割法施工與傳統沖抓斗搓管機軟切割法施工，對比了兩種施工方法的施工工效，采用硬切割法工效為軟切割法的兩倍。

(3)經濟效益比較:采用采用旋挖成孔硬切割法施工咬合樁因為免除了砂樁施工、鋼護筒等工序，施工效率高，相較于傳統沖抓斗全套管鉆機軟切割法施工施工成本低。市場成孔施工單價約為沖抓斗搓管機軟切割法的70～80%左右，施工效益良好。

7 旋挖咬合樁與傳統咬合樁工藝比較

采用旋挖成孔硬切割法對比傳統全套管鉆機軟切割法有以下優勢:

(1)硬切割法素樁采用普通水下混凝土，免去超緩凝混凝土的適配程序及供料的局限性，降低工程造價;

(2)葷樁施工時在素樁混凝土達到初凝以后，傳統的全套管鉆機軟切割法必須采用超緩凝混凝土，相鄰樁的施工間隔時間短，因混凝土配比或機械故障等原因容易遺留問題樁;

圖6 咬合樁墻成品效果

(3)旋挖成孔硬切割法施工咬合樁工藝采用泥漿護壁(如圖7所示)，可以靈活控制葷樁的施工時間，在工期要求較快時，可以采用多機協同作業，葷素樁由不同機械單獨作業，加快施工進度，傳統全套管鉆機軟切割法因工作面狹小不能多機協同作業。

(4)硬切割法施工成樁效率高明顯優于軟切割法施工，主要原因為旋挖鉆進比全套管鉆機結合沖抓斗掏土工效高;

(5)硬切割法在塊狀強風化等堅硬地層中仍然可以高效成孔，采用全套管鉆機軟切割法在堅硬地層中無法下壓護筒成樁。

圖7 旋挖硬切割法施工咬合樁

(6)硬切割法成樁后，旋挖機可以移至下一個樁位施工，與后續鋼筋籠制安及混凝土灌注工序分離，全套管鉆機軟切割法必須等待至鋼筋籠制安及混凝土灌注完成后拔完護筒方可移至下一孔位進行施工。

綜合以上分析，兩種方法對比如下(表2)所示。

表2 旋挖硬切割法與搓管機軟切割法工藝比較

8 結語

(1)通過上述實際工程的施工過程、施工開挖效果證明，旋挖成孔硬切割施工咬合樁工藝是合理可行的。該工藝突破了傳統全套管鉆機軟切割咬合樁對堅硬地層的限制，拓寬了咬合樁的適用地層范圍。

(2)通過比較，采用旋挖成孔硬切割法相對于傳統沖抓斗全套管鉆機軟切割法工藝，證明旋挖硬切割工藝具有良好的經濟效益，施工工效高，成樁質量良好，具有廣闊的應用前景。

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