鉆孔咬合樁施工要點和關(guān)鍵技術(shù)控制

劉 國 躍

(山西交通控股集團有限公司呂梁北高速公路分公司，山西 呂梁 033000)

1 概述

鉆孔咬合樁是一種新型的建筑基坑圍護結(jié)構(gòu)。采用鉆孔咬合樁形成的連接擋土支護結(jié)構(gòu)中，相鄰樁體的部分圓周相嵌，且后施工工序采用鋼筋混凝土樁體，成型后表現(xiàn)出顯著的擋土防水效果。可以看出，其最大特點是相鄰樁間咬合連續(xù)成墻。

與其他樁基礎(chǔ)施工相比，咬合樁施工采用全套管跟管鉆進，施工安全快捷。對樁身質(zhì)量能較好的控制，樁體沉降及變形容易控制，能有效確保樁體承載性能。在樁體施工中，由于第二序次樁體的切割咬合作業(yè)是在第一序次兩樁間實施，采用的全套管護孔方式對確保樁間緊密咬合非常有效，保證整體連續(xù)結(jié)構(gòu)形成。施工作業(yè)對環(huán)境的影響小，成樁質(zhì)量可靠且造價低，在深基坑圍護施工中有著廣泛用途。

在咬合樁施工中，由于咬合樁樁徑受限，須使用多種直徑套管。灌注混凝土后，有時會發(fā)生鋼筋籠上升的事故。無水挖掘時需要注意防止缺氧、有害氣體等發(fā)生。

咬合樁施工無泥漿污染，適用于軟土地質(zhì)施工，作為基坑工程的擋墻結(jié)構(gòu)、止水帷幕和主體承重結(jié)構(gòu)，可在各種土層、強風化與中風化巖層中使用，在淤泥質(zhì)地層和拋石填海區(qū)不建議使用。

2 施工技術(shù)要點

在某咬合樁施工中，施工現(xiàn)場地質(zhì)結(jié)構(gòu)以回填土、砂質(zhì)粘土和泥巖為主，且回填層中夾雜粒徑大小不等的碎石。圍護結(jié)構(gòu)采用套筒咬合樁加內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)體系，咬合樁樁徑1.2 m，樁深33.5 m，單樁成孔時間120 min。要求樁身垂直度偏差不大于1‰。

2.1 施工工序

本項目中，采用全套管鉆機鉆孔進行施工作業(yè)，施工控制的關(guān)鍵在于保證樁間形成緊密的相互咬合。樁體分兩種類型，如圖1所示，A樁和B樁，間隔分布排列。A為超緩凝素混凝土樁，第一序樁；B為鋼筋混凝土樁，第二序樁。施工順序為：A1→A2→B1→A3→B2→A4…An→Bn-1，依次類推，確保B樁嵌入A樁體內(nèi)，成為一個整體。

2.2 導(dǎo)墻施工

在本項目中，通過在樁頂上部進行鋼筋混凝土導(dǎo)墻施工(如圖2所示)時的預(yù)留孔徑，可用于孔口定位誤差控制，便于將孔口定位精度有效提高，同時提高鉆機的就位效率。

在樁位放樣線符合要求后，人工開挖溝槽，綁扎導(dǎo)墻鋼筋。為控制底模及模板施工，開挖的溝槽整平夯實后，須將溝槽中心線引入溝槽下，應(yīng)保證導(dǎo)墻中心線正確無誤。

采用整體鋼模進行導(dǎo)墻施工，要求設(shè)計的導(dǎo)墻直徑比樁徑大20 mm。在進行混凝土澆筑前，須進行模板垂直度、中線及凈距等參數(shù)的復(fù)核，確保無誤后進行澆筑。采用C30商品混凝土進行澆筑，從兩邊對稱交替進行。為確保混凝土密實度，使用插入式振搗器進行振搗密實作業(yè)，要求的振搗間距為600 mm。

將導(dǎo)墻模板拆除后，須重新進行樁位中心點的校核，在導(dǎo)墻頂面上使用紅油漆進行標示，將其作為鉆機定位時的控制點。

2.3 單樁施工

為確保咬合樁質(zhì)量，實現(xiàn)連續(xù)施工，須確保成樁施工、機械維修及混凝土供應(yīng)等各工序應(yīng)有機結(jié)合、協(xié)調(diào)一致。本項目采用的每節(jié)套管長7 m。

為保證樁體間形成緊密咬合，須進行嚴格的孔口定位誤差控制。當套管鉆機移動就位后，為保證鉆進孔位精度，須校核鉆機抱管器中心與導(dǎo)墻上的樁位中心點對正。同時，檢查在預(yù)留定位孔內(nèi)插入的第一節(jié)套管(如圖3所示)，進行套管位置調(diào)整，保證定位孔內(nèi)徑與套管外壁間空隙的均勻。

插入地面的第一節(jié)套管深度達到3 m后，開始使用抓斗從套管內(nèi)進行取土作業(yè)，一邊取土一邊緩慢勻速下壓套管。為確保套管垂直度，要求將取土面始終超前于套管底口的距離控制在2 m。當?shù)谝还?jié)套管地面以上部分為1.0 m時，進行垂直度檢測和調(diào)整，必要時采取糾偏措施。再進行第二節(jié)套管安裝，循環(huán)連續(xù)進行取土和下壓作業(yè)，直至達到設(shè)計的孔底標高。

B樁使用的鋼筋籠采用“整節(jié)制作，一次吊放”方式進行安裝。鋼筋籠為圓形，全長配筋，主筋不均勻分布，焊點交錯布置。將鋼筋籠緩慢吊放至孔內(nèi)，須采取有效措施確保鋼筋籠標高。

樁體混凝土灌注采用水下混凝土灌注法進行，要求邊澆筑邊拔套管。采用C30超緩凝混凝土進行A序樁的灌注，采用C35商品混凝土進行B序樁的灌注。在進行澆筑前，應(yīng)采取有效措施確保導(dǎo)管的密封和抗拉性能。在導(dǎo)管上口設(shè)置料斗用于灌注作業(yè)(如圖4所示)，倒入料斗的混凝土須性能檢測合格。在灌注中，須重視首批混凝土灌注數(shù)量和質(zhì)量，以確保導(dǎo)管下口埋入混凝土深度不小于1 m。在灌注過程中，要求套管緩慢勻速拔起，與套管總長、料斗放料斗數(shù)等相關(guān)參數(shù)相協(xié)調(diào)。

水下灌注樁樁頂標高比設(shè)計標高高0.5 m，以保證設(shè)計樁頂?shù)幕炷临|(zhì)量。

澆筑完畢后(如圖5所示)，導(dǎo)管及套筒要緩慢拔除。

3 關(guān)鍵技術(shù)質(zhì)量控制

在咬合樁施工中，為確保樁體相互咬合獲得最大抗彎強度，須重點做好垂直度、混凝土緩凝時間、鋼筋籠定位等措施和預(yù)防“管涌”，保證成樁質(zhì)量。

3.1 垂直度控制

在硬切割被咬合的樁時，垂直度控制困難，咬合面厚，強度高于周邊土體，套管及鉆斗容易跑偏，須采取慢進尺，勤撈土、逐步下管，一般B樁較A樁施工時間偏長。

進行垂直度控制主要有以下措施：

1)檢查和校正采用的套管順直度，將允許偏差控制在1‰～2‰ 范圍內(nèi)。先進行單節(jié)套管的檢查和校正，再將套管按設(shè)計長度接長后進行檢查和校正。

2)成孔鉆進中的垂直度監(jiān)測。在對地面以上套管進行垂直度監(jiān)測時，一般設(shè)專人采用經(jīng)緯儀或線錐不間斷進行測定，以便對發(fā)現(xiàn)的偏差及時進行調(diào)整。

在每節(jié)套管壓完后，對孔內(nèi)垂直度檢測應(yīng)在進行下節(jié)套管安裝前進行，指定專人使用“測環(huán)”或“線錐”檢查。對發(fā)現(xiàn)的垂直度不合格須及時采取糾偏措施，合格后方允許繼續(xù)施工。

3)在成孔過程中，當垂直度超過允許偏差時，一般可采取以下糾偏措施：

a.直接進行套管垂直度調(diào)整。該法一般在偏差較小或套管入土深度不足5 m時采用，使用鉆機油缸即可完成。

b.對檢查發(fā)現(xiàn)的A樁發(fā)生較大偏移且入土深度在5 m以上時，先直接使用鉆機油缸糾偏。當直接糾偏難以達到要求時，向套管內(nèi)一邊進行砂或黏土的回填，一邊進行套管拔起。要求將套管拔起至上次檢查合格部位，垂直度檢測合格后重新進行下壓。

c.對檢查發(fā)現(xiàn)的B樁發(fā)生較大偏移且入土深度在5 m以上時，其糾偏方法與A樁基本相同，不同之處在于采用的回填材料。

B樁回填嚴禁采用砂或黏土，以免樁間形成土夾層降低防水效果，一般采用與A樁相同的素混凝土。

3.2 超緩凝混凝土施工質(zhì)量控制

在本項目中，A樁采用素混凝土，B樁采用鋼筋混凝土，相鄰樁體間相互咬合20 cm。在B序樁成孔時，要求A序樁須具有一定的強度，同時為避免A序樁凝固過快導(dǎo)致的B樁成孔困難，做好A序樁的凝固時間控制就尤為重要。

在施工設(shè)計中，須綜合考慮施工現(xiàn)場的地質(zhì)條件、樁長、樁徑和鉆機能力等因素，合理確定A樁單樁的緩凝時間。一般根據(jù)下式進行計算：T=3t+K，其中，T為A樁混凝土初凝時間；K為儲備時間，一般取12 h；t為單樁成樁時間。

本項目中，要求A型樁緩凝時間應(yīng)不小于60 h，B型樁緩凝時間應(yīng)不小于10 h。

3.3 鋼筋籠上浮控制措施

在B序樁施工中，由于鋼筋籠與套管內(nèi)壁的間隙較小，使得鋼筋籠容易被帶著在套管拔起時一起上浮。

預(yù)防措施主要有：須嚴格進行B樁混凝土中的粗骨料粒徑控制，將粒徑上限控制在20 mm以內(nèi)；將一塊薄鋼板焊接在鋼筋籠底部，以有效增強其抗浮能力；嚴格按規(guī)程操作混凝土灌注作業(yè)。

3.4 “管涌”處理

在B樁成孔過程中，由于A樁未完全凝固，尚處于流動狀態(tài)的A樁混凝土可能從咬合部位涌入B樁孔內(nèi)。

在施工中，使用較多的預(yù)防或處治“管涌”的措施主要有：

1)降低A樁混凝土流動性，降低混凝土坍落度，一般要求不超過18 cm。

2)為起到阻止A樁混凝土流動的效果，要求始終保持套管底口超前于取土面一定距離，越大越好，本項目要求不小于2 m。

3)通過向套管內(nèi)注入一定量的水來平衡混凝土壓力，阻止“管涌”發(fā)生。

4)在B樁成孔過程中，應(yīng)指定專人進行相鄰兩側(cè)A樁混凝土頂面的不間斷觀測。對A樁頂面出現(xiàn)的下陷，應(yīng)做到及時發(fā)現(xiàn)，及時停工，然后盡量下壓套管并注水，直到“管涌”完全停止。

4 結(jié)語

鉆孔咬合樁實現(xiàn)了軟土地質(zhì)條件下的無泥漿施工，通過相鄰樁間的緊密咬合使得傳統(tǒng)樁心相切的防水效果差問題得到有效解決，具有施工速度快，施工質(zhì)量好，防水性能優(yōu)良的特性。

與灌注樁相比，咬合樁避免了泥漿護壁造成的泥皮和沉渣對樁身承載力的削弱，完全避免了灌注樁可能發(fā)生的縮頸、斷樁、混凝土離析等質(zhì)量問題，樁端夯擊擴作業(yè)時，樁的豎向承載力高，成樁質(zhì)量穩(wěn)定，在我國進行推廣和應(yīng)用，具有極大的應(yīng)用前景。