咬合灌注樁技術在水利工程基礎處理中的實踐探索

葛旭鋒,陳曉東

(1.杭州余杭林業水利投資有限公司，浙江 杭州 310000；2.浙江元興工程顧問有限公司，浙江 杭州 310000)

水利工程的施工建設具有規模巨大、施工周期長、施工環節眾多以及內容復雜的特點，在實際施工中也容易遇到復雜的施工環境，需要施工單位結合實際情況，做好施工技術的選擇和優化，強化基礎處理工作。咬合灌注樁是一種新型的排樁式圍護結構，對比傳統的灌注樁施工技術，咬合灌注樁的施工質量更好，施工速度更快，而且施工成本更低，經濟效益良好，在很多工程項目中得到了應用。

1 咬合灌注樁技術概述

咬合灌注樁所在樁和樁之間形成相互咬合排列的結構形式，樁的排列方式采用的是一條不配筋且使用超緩凝素混凝土樁(A樁)與一條鋼筋混凝土樁(B樁)間隔布置。在實際施工環節，需要先施工A樁再施工B樁，要求必須在A樁混凝土初凝后終凝前完成B樁的施工。不管是A樁還是B樁，在施工中采用的都是全套管鉆機施工，需要將相鄰A樁相交部分的混凝土切除以實現咬合。

在對咬合灌注樁進行施工的過程中，需要設置好混凝土導墻以確保咬合樁定位準確，混凝土關注環節，B樁的施工需要對A樁進行切割[1]，而如果A樁混凝土沒有達到一定強度，切割作業會導致混凝土損傷。因此，需要延緩A樁混凝土的初凝時間，例如，可以通過摻加SP型緩凝減水劑的方式，將混凝土初凝時間延緩到60h左右，確保后續施工的順利進行。混凝土灌注采用的是導管法，如果孔底出現大量滲水，涌水量達到了1m3/h以上，則需要采用水下混凝土灌注施工。

2 水利工程基礎處理中咬合灌注樁技術的優勢

在水利工程基礎處理中，咬合灌注樁技術的優勢十分明顯，一是在施工過程中，設備產生的噪聲較小，沒有振動，也不存在泥漿污染問題，與干法取土類似，對于周邊環境的影響很小；二是沉降變形控制簡單，因為設置有保護鋼管套，因此可以在靠近建筑基礎或者地下管線的區域進行施工；三是采用全套管根管鉆進作業的方式，可以穿越飽和含水地層[2]，避免了孔內流沙和涌泥的問題，也可以進行嵌巖作業，施工安全快捷，樁身質量和承載能力可以得到保證；四是第二序列的樁體能夠在已經施工完成的第一序列的樁體間進行切割和咬合作業，全套管護孔的方式能夠最大限度的保障樁間咬合的緊密性，從而形成整體連續的結構構造；五是不需要對止水帷幕進行施工，對比其他的基礎處理方式，在成本造價方面有較為明顯的優勢。

3 咬合灌注樁技術在水利工程基礎處理中的實踐

3.1 案例概述

某河道整治工程中，岸線總長6.75km，堤岸采用的是充填袋砂堤心斜坡結構。新的發展環境下，為了能夠更好地滿足河道防洪需求以及預留船舶停靠需求，將長度約1km的北側斜坡式堤岸改造成為直立式斷面，斷面結構如圖1所示。

圖1 直立式斷面結構

3.2 實踐要點

3.2.1地質勘察

結合相應的地質勘察報告，工程所處區域內土層結構自上到下依次為淤泥層、粉質黏土、和沖洪積相粘土，上部軟土層厚度較大，對于工程基礎的施工要求較高[3]。

3.2.2結構設計

一是應該切實做好結構選型工作。結合地質條件分析，工程施工中，需要先在堤岸位置形成斜坡式圍堰，形成干地施工條件，然后才能對直立式結構進行改建。從工程特點著眼，針對多個施工方案進行綜合評估，最終決定采用雙排咬合灌注樁搭配格構式水泥攪拌樁的方式來對地基進行處理；二是應該確定好相應的結構方案。結構樁體的總寬度為6.5m，頂部高程3.7m，雙排咬合灌注樁包含了樁基和連系梁，咬合灌注樁的直徑為1500mm，咬合厚度300mm，雙排樁樁心的間距為4.5m，頂部和底部高程分別為1.5m和-30.0m[4]；三是需要重視相關參數的計算分析。咬合灌注樁參數的計算內容有很多，如樁基嵌固穩定性計算、抗傾覆計算、內力計算、樁體承載力計算等。依照JGJ 120—2012《建筑基坑支出技術規程》的相關規定，咬合灌注樁嵌固穩定性安全系數和抗傾覆安全系數均為2.24，抗隆起安全系數為3.01，都能夠滿足在規范的要求。雙排樁各個結構的內力計算采用的是規范中推薦的平面剛架結構模型，計算結果見表1。

表1 咬合灌注樁結構內力計算結果

3.2.3測量定位

在對咬合灌注樁進行施工前，測量定位不可或缺，要求工程技術人員重視起來，保證測量定位的精度和準確，在樁體頂部設置相應的漿砌石及混凝土導墻。實際施工設計環節，應該做好套管鉆機行走面的合理設計，導墻寬度可以依照工程的具體要求確定，做好導墻厚度的精準計算，定位控制的直徑也需要保證準確性，通常要超過樁徑2cm左右[5]。

納入標準：①老年高血壓患者；②年齡≧60歲；③所有患者主要表現為鼻腔反復出血或一次性大量出血，出血量＞200ml，采用填塞法治療無效，手術時均在急性出血期；④血常規及凝血時間等指標正常。

3.2.4鉆機就位

咬合灌注樁施工搭配的是液壓搖動式全套管灌注樁機，設備采用的是管內沖抓出土方式，雖然也就可以使用螺栓式鉆機設備，但是會導致施工成本的增大。在技術方面相對先進且性能優越的鉆機有旋挖式鉆機和回旋式套管鉆機，正式施工前，必須對鉆機進行檢查，確保其狀態良好，對鉆機的位置進行調整，確保其與標準參數一致。校對環節，需要確保混凝土導墻達到了一定強度等級，然后使用50t級起重設備對套管鉆機進行移動，要求主機抱管器中心能夠對準樁位中心[6]。

3.2.5開孔清孔

鉆機就位后，需要將第一節管吊裝到樁機鉗口，對其垂直度進行調整，確保出制度達到施工設計標準的要求后，下壓樁管，做好壓入深度的嚴格管控，當深度達到2.5m左右時，可以使用抓斗從套管內取土，要求將套管底口超深開挖面控制在2.5m以上，第1節套管全部壓入后，可以進行第2節套管的施工。在施工過程中，需要注意，達到設計孔底標高后，需要對孔底進行檢查，測量孔的深度和垂直度，做好清孔工作，將虛土浮土全部清除[7]。

3.2.6鋼筋籠施工

一是鋼筋籠制作，咬合灌注樁的鋼筋籠與傳統灌注樁的鋼筋籠存在一定區別，必須整根進行制作，因此需要在施工現場制作然后借助履帶吊放。在施工過程中，必須切實保證鋼筋籠的穩定性和牢固性；二是鋼筋籠安裝，需要對吊點的位置進行合理選擇，要求鋼筋籠的中心能夠對準樁孔中心，保持較高的垂直度，采用正反旋轉的方式緩慢下放，達到設計標高后，需要對鋼筋籠進行固定。可以依照套管頂端的標高來對鋼筋籠吊放的標高進行明確，保證樁頂設計標高，將允許誤差控制在±20cm的范圍內。若孔底為軟土，需要墊上厚度20cm的預制混凝土板或者碎石，以此來避免鋼筋籠下沉的問題。

3.2.7混凝土灌注

3.2.8施工工藝

咬合灌注樁傳統施工工藝是全套管樁基施工工藝配合超緩凝混凝土構筑素混凝土樁，要求相鄰鋼筋混凝土樁的成孔可以在素混凝土樁初凝前完成，借助相鄰樁間混凝土的初凝時間差，完成相鄰混凝土排樁間的圓周相嵌，以此來形成咬合樁。但是結合該工程的實際情況分析，傳統咬合灌注樁施工工藝在實際應用方面存在一定的局限性，即施工清障能力不足，在施工環節，需要于混凝土初凝前強度相對較低時進行切削和咬合作業，施工的成效會受到緩凝劑的影響。而單樁緩凝作用會因為成樁條件差異有所不同，導致了咬合灌注樁的施工局限性大，無法很好地保障施工質量，也會增大工程事故發生的概率[9]。

對此，結合該工程的實際情況，在施工中引入了硬法切割咬合灌注樁工藝，不需要添加緩凝劑，因此也不會受到緩凝作用的影響，可以使用多臺設備同時進行施工，對比傳統施工工藝，能夠極大的縮短工期，提高工作效率。硬法切割咬合樁的共同流程為：施工準備階段，對設備、材料進行檢查，做好場地憑證，于樁頂位置澆筑鋼筋混凝土導墻(如圖3所示)，導墻的尺寸為4m×0.5m(寬×厚)，確保咬合樁孔口位置的精確性，然后在樁位放樣驗收合格后，進行溝槽的人工開挖。定位成孔以及鋼套管接管后，可以進行取土作業，該工程本身處于深厚淤泥地質區域，需要搭配鋼護筒護壁工藝，避免出現塌孔和縮頸的問題。在水側咬合樁素混凝土灌注樁施工中，為了最大限度地保障垂直度和咬合的效果，采用了全鋼護筒施工。咬合樁中的鋼筋混凝土灌注樁及陸地側鋼筋混凝土灌注樁則根據實際情況，以16m位置為分界線，16m以上使用了鋼護筒，16m以下則采用泥漿護壁的形式[10]。

結合圖2分析，A類樁為素混凝土樁，B類樁為鋼筋混凝土樁，施工順序為：A1→A2→B1→A3→B2→A4→B3。

圖2 試樁樁位及施工順序

3.2.9質量檢測

從驗證雙排咬合灌注樁及上述硬法切割咬合工藝施工效果的角度，在工程正式施工前，選擇典型結構段開展試驗，結果表明施工工藝能夠很好地滿足施工要求。對于前排的咬合灌注樁，鋼筋混凝土樁的施工需要在素混凝土樁灌注完成后等待至少5d才能進行，素混凝土灌注樁與鋼筋混凝土灌注樁各自的充盈系數為1.46和1.41。依照試驗段得到的結論，進行大范圍施工，在施工后依照相關規范及工程設計施工要求，針對咬合灌注樁的使用質量進行檢測，結果顯示，施工質量能夠很好地滿足要求[11]。

4 結語

總而言之，水利工程項目施工建設中，咬合灌注樁得到了十分廣泛的應用，經過不斷的調整改進，相應的施工工藝和施工技術得到了優化和完善，不過也需要注意，咬合灌注樁的施工需要對照相關標準以及工程項目的具體情況進行調整，加強施工質量控制。結合該工程的實際情況，采用了雙排咬合灌注樁結構，其適用于后方作業空間狹小，軟土層厚度大，可以在陸上進行施工的水利工程項目，不需要進行河道的斷流以及大面積開挖；硬法切割咬合工藝的應用，使得素混凝土樁不再需要添加緩凝劑，促進了工作質量的提高，而且可以實現多臺設備同時作業，工作效率能夠得到保證。