深大基坑混凝土咬合樁施工控制技術(shù)分析

袁媛

（中煤長江基礎(chǔ)建設(shè)有限公司，江蘇 鎮(zhèn)江 210046）

0 引言

高速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)加快了城市建設(shè)的步伐，使得地下空間的利用需求日益增長，促進(jìn)了深大基坑的支護(hù)設(shè)計與施工技術(shù)的發(fā)展。在城市建設(shè)工程中基坑施工多采用明挖法，尤其是在軟土地區(qū)，施工效果好。混凝土咬合樁在深大基坑施工中應(yīng)用較廣泛。

目前，隨著地下工程技術(shù)不斷深入，咬合樁的理論與實(shí)踐體系逐漸豐富。針對咬合樁的研究較多，施工技術(shù)也較為成熟。陳玉杰[1]以工程實(shí)例為背景，對綠色建筑中咬合樁地設(shè)計與施工技術(shù)進(jìn)行分析探討。朱金勇等[2]對成都地區(qū)富水卵石底層咬合樁的不同成樁工藝進(jìn)行室內(nèi)試驗和數(shù)理統(tǒng)計，研究咬合樁的止水效果。洪胤等[3]通過MIDAS/GTS 研究了深基坑咬合樁的樁身位移。趙楠[4]以紹興地鐵1 號線為例，通過深入分析咬合樁的位置、混凝土凝固時間以及拔樁等關(guān)鍵技術(shù)，提出關(guān)鍵技術(shù)控制要求。胡超[5]通過對鋼筋籠采用定位和加固措施提高了咬合樁的施工質(zhì)量。張堪培等[6]探討了旋挖鉆泥漿護(hù)壁技術(shù)在基坑咬合樁中的應(yīng)用。

混凝土咬合樁可形成連續(xù)且穩(wěn)定的樁體，在降水過程中可攔截坑外的水力補(bǔ)給，為基坑施工提供干環(huán)境，避免豐富的地下水對基礎(chǔ)施工造成不利影響，具有較高的安全性能。然而，在復(fù)雜地質(zhì)條件和變形要求較嚴(yán)格的深基坑工程中咬合樁的施工控制技術(shù)是至關(guān)重要的。本文依托深圳市某深基坑項目，對混凝土咬合樁的施工工藝進(jìn)行研究，對咬合樁的定位、成孔、樁體垂直度以及鋼筋籠制作與安裝等關(guān)鍵控制技術(shù)提出要求。

1 工程概況

1.1 項目簡介

擬建項目位于深圳市龍華新區(qū)布龍路西側(cè)，建設(shè)東路南側(cè)，民塘路西側(cè)，交通便捷。建設(shè)項目包括8 棟住宅樓、2 棟辦公樓以及配套設(shè)施用房，下設(shè)四層地下室。建設(shè)用地面積約34943m2。

1.2 基坑周邊環(huán)境

基坑?xùn)|側(cè)為布龍路，該側(cè)有電力電氣、自來水水、雨污水管和燃?xì)獾鹊叵鹿芫€，基坑邊線距深圳地鐵上塘北站約50m，其中燃?xì)夤芫€距基坑邊線最小距離約15m，電力管線距基坑邊線距離最小約16m，給水管線距基坑邊線距離最小約20m；基坑南側(cè)為青龍東街，該側(cè)有電力和雨污水等線，與基坑邊線之間的距離為1.2~13m，青龍東街對側(cè)為高層小區(qū)相距基坑邊線25m；基坑南側(cè)為民塘路，下有電信、電力、給水、路燈、污水、雨水、燃?xì)獾裙芫€，與基坑邊線的距離為1.2~20m，民塘路對側(cè)距紅線大約45m 處為高層住宅小區(qū)；場地北側(cè)為建設(shè)東路，下有給水、雨水、污水、路燈、電力等管線，建設(shè)東路對側(cè)距紅線大約30 米處為高層住宅小區(qū)。

1.3 工程地質(zhì)及水文條件

擬建場地原為丘陵地貌，現(xiàn)已人工平整為待建空地，場地現(xiàn)狀地面平坦，勘察時測得各鉆孔孔口高程為75.53～81.53m。場地內(nèi)的地層自上而下為人工填土層，第四系坡積層及殘積層以及下伏基巖為早白堊系花崗巖。場地內(nèi)自上而下各地層特征描述如下。

（1）素填土。褐黃色、灰色，稍濕，結(jié)構(gòu)松散，主要成分為黏性土，局部夾碎石、混凝土塊等建筑垃圾，層厚介于1.10～17.5m，平均6.66m。層底高程介于61.66～78.16m，平均71.87m。

（2）含礫粉質(zhì)黏土。土黃色、褐黃色及褐紅色等，濕，可塑～硬塑狀，土質(zhì)不均，粘性一般，干強(qiáng)度中等，含少量礫石，巖芯采取率為90%～93%。該層在場地內(nèi)除ZK8 孔外，其余鉆孔均有分布，層頂埋深介于1.10～17.50m，平均6.87m。層頂高程介于61.66～78.16m，平均71.66m。

（3）礫質(zhì)黏性土。褐紅色、褐黃色及土黃色等，濕，可塑～硬塑狀，原巖結(jié)構(gòu)可辨，由風(fēng)化花崗巖殘積而成，土質(zhì)不均，粘性較差，含約20%~30%石英礫，巖芯采取率為90%～93%。場地內(nèi)均有分布，層厚介于1.20～34.00m，平均12.19m。層頂埋深介于1.60～24.50m，平均11.05m。層頂高程介于53.81～77.83m，平均67.54m。

（4）全風(fēng)化花崗巖。褐黃色，巖芯呈土狀，極軟巖，易捏碎，遇水易軟化、崩解，干鉆可鉆進(jìn)，巖芯采取率為90%～91%，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅴ級。場地內(nèi)除ZK3孔外，其余鉆孔均有揭露。層厚介于0.60～18.60m，平均厚7.02m，層頂埋深介于6.20～36.00m，平均23.09m，層頂高程介于43.42～73.65m，平均55.48m。

場地地下水主要為潛水，以大氣降水入滲及鄰近場地地下水的側(cè)向入滲補(bǔ)給為主，以向低處滲流排泄為主。勘探期間，場地內(nèi)所有鉆孔均有地下水，水位埋深介于3.00～5.40m，水位高程介于69.69～76.46m。水位受季節(jié)降水影響較大，變化幅度約為1~2m。

1.4 工程重難點(diǎn)

工程基坑面積37896m2，最深處達(dá)到23.60m，屬于超大超深型基坑。基坑共設(shè)有三道鋼筋混凝土支撐，施工極其復(fù)雜，難度非常高。本工程基坑開挖出土量約為80 萬m3，基坑周邊無出土條件，工程地處繁華地段，周邊道路狹窄，交通非常繁忙，給出土帶來極大壓力。基坑西南側(cè)地下管線眾多，均在基坑施工影響范圍內(nèi)。基坑圍護(hù)施工中，應(yīng)特別注意對周邊建筑、周邊道路及管線的監(jiān)測與保護(hù)。因此，混凝土咬合樁的施工質(zhì)量對基坑安全是至關(guān)重要的。

1.5 支護(hù)方案

基坑采用樁撐支護(hù)，其中臨近布龍路支護(hù)段采用，1200mm@1800mm 和，1500mm@2000mm 咬合樁支護(hù)，搭接350mm；其他支護(hù)段采用，1200mm@1800mm 鉆孔灌注樁，樁間布置一排，850mm@600mm 型三軸攪拌樁止水，每幅三軸攪拌樁間距1.55m（搭接300mm）。基坑內(nèi)豎向設(shè)置三道鋼筋混凝土支撐梁，截面尺寸分別為1000mm×1000mm、1000mm×1200mm 和1400mm×1400mm。

2 混凝土咬合樁的施工工藝

2.1 施工原理

混凝土咬合樁為鉆孔灌注樁，共計181 根，樁徑分為1200~1500mm。有效樁長為27.6~33.8m；混凝土設(shè)計強(qiáng)度為水下C30、其中咬合樁A 樁采用C15 素混凝土，B 樁為鋼筋混凝土樁。樁的布置形式為素混凝土樁（A樁）與鋼筋混凝土灌注樁（B 樁）間隔；先施工兩根相鄰的A 樁，再施工兩根A 樁之間的B 樁，B 樁應(yīng)在A 樁初凝之前完成施工，A 樁材料采用超緩凝混凝土，通過A、B 樁搭接咬合形成連續(xù)的墻體。混凝土咬合樁施工順序如圖1 所示。

圖1 混凝土咬合樁施工順序

2.2 施工準(zhǔn)備

開工前場地完成三通一平，場地應(yīng)先按基坑場地整平標(biāo)高要求進(jìn)行平整。清除咬合樁施工范圍內(nèi)大塊石、樹根、垃圾和管線等地下障礙物，并且將場地低洼處須回填夯實(shí)。完成人員、材料和鉆機(jī)等機(jī)械進(jìn)場報備。現(xiàn)場技術(shù)員應(yīng)熟悉施工圖紙、場地地質(zhì)情況、水文地質(zhì)資料以及技術(shù)規(guī)范等資料，完成現(xiàn)場人員安全技術(shù)交底。

施工前應(yīng)對樁機(jī)的機(jī)架、卷揚(yáng)機(jī)、鋼絲繩和剎車等進(jìn)行測試檢查，確保施工安全；對樁錘的直徑、磨損情況進(jìn)行檢查。

灌注樁施工前需進(jìn)行試成孔，試成孔應(yīng)考慮地層的物理力學(xué)性質(zhì)，在具有代表性的位置選用合適的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行成孔，同時檢驗設(shè)備與施工技術(shù)要求是否匹配。

2.3 施工工藝流程

根據(jù)場地地質(zhì)特性，結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際施工條件，鉆孔灌注樁施工時采用泥漿護(hù)壁，單樁施工流程如圖2所示。

圖2 單樁施工工藝流程

3 混凝土咬合樁的關(guān)鍵施工控制技術(shù)

3.1 樁定位控制技術(shù)

根據(jù)項目測量控制點(diǎn)并參照基坑支護(hù)設(shè)計圖紙對樁中心進(jìn)行測量定位，根據(jù)樁的定位選擇比樁徑大10~20cm 的護(hù)筒進(jìn)行埋設(shè)，護(hù)筒底深度約1.5m，護(hù)筒口高出地面30cm，并在其上部開設(shè)1~2 個益漿孔。護(hù)筒中心應(yīng)對正樁中心，周邊采用黏土填實(shí)。護(hù)筒埋設(shè)好后，用全站儀復(fù)測樁位，采用十字交叉將樁中心引到護(hù)筒外四根控制樁上，并用線拉好十字交叉樁位置，其偏差不得大于5mm。

3.2 成孔控制技術(shù)

當(dāng)鉆頭在填土層中鉆進(jìn)時，使用優(yōu)質(zhì)泥漿，泥漿中膨潤土的用量為水的8%~12%（質(zhì)量百分比），可摻入膨潤土質(zhì)量0.05%~0.1%的CMC（即羧甲基纖維素），鉆進(jìn)時的護(hù)壁泥漿相對密度不小于1.10，樁澆筑時進(jìn)行泥漿置換，置換的泥漿相對密度不小于1.05，泥漿黏度17～20Pa·s，含砂率<2%，膠體率>98%。鉆進(jìn)時適當(dāng)降低速度，確保形成具有良好護(hù)壁功能的泥皮，避免短二次清孔與混凝土澆筑間隔時間太長而產(chǎn)生坍孔。

通過觀察鉆具的長度把握鉆頭所處位置。當(dāng)鉆進(jìn)接近黏土層，減慢進(jìn)尺，同時適當(dāng)加大轉(zhuǎn)速，人為將此層孔徑擴(kuò)大。在提下鉆換鉆桿時，利用鉆頭上下往復(fù)多掃幾遍，確保黏土層施工孔徑，避免發(fā)生縮徑現(xiàn)象。

3.3 樁體垂直度控制技術(shù)

通過全站儀調(diào)整鉆機(jī)，確保鉆機(jī)垂直于水平面，并且要穩(wěn)固，施工中不移位、不傾斜；鉆頭中心誤差應(yīng)不超過20mm。為了準(zhǔn)確控制咬合樁的垂直度，在成孔過程中還必須對鉆桿的順直性和垂直度加以監(jiān)測，垂直度誤差不大于0.5%。當(dāng)鉆桿垂直度誤差過大時應(yīng)停鉆及時糾偏。誤差不大或鉆孔不深時可通過調(diào)節(jié)鉆機(jī)的油缸調(diào)整垂直度。調(diào)整后若達(dá)不到要求，應(yīng)將鉆桿提升，孔內(nèi)回填材料（A 樁回填黏土），B 樁則澆筑與A 樁同標(biāo)號的混凝土，在提甚至垂直度滿足要求位置后繼續(xù)鉆進(jìn)。

3.4 鋼筋籠制作與安裝控制技術(shù)

本項目咬合樁為A 樁和B 樁咬合搭接成樁，成樁后驗收合格后吊放鋼筋籠。

鋼筋籠在制作前應(yīng)檢查其外觀情況，對生銹的鋼筋進(jìn)行除銹處理，對于彎曲的主筋進(jìn)行校直。鋼筋籠下料長度應(yīng)精確控制，避免浪費(fèi)，鋼筋籠主筋間距的允許偏差為±1cm。鋼筋籠制作過程中避免接頭處于同一截面。制作好的鋼筋籠在放置時其的保護(hù)墊塊不少于二組，每組墊塊不少于3 塊，一般是直徑10cm 的混凝土墊塊；鋼筋焊接時焊縫要求平直飽滿，箍筋的固定采用點(diǎn)焊法，螺旋筋采用點(diǎn)焊固定時需要間隔點(diǎn)焊。

通過吊車將鋼筋籠起吊至鉆孔位置，吊放鋼筋籠時應(yīng)保持垂直。在鋼筋籠調(diào)直后對準(zhǔn)鉆孔孔口，緩慢下放，避免鋼筋籠刮蹭孔壁；借助鋼管和鋼筋籠的加強(qiáng)筋將第一節(jié)鋼筋籠架在孔口上進(jìn)行調(diào)直，鋼筋籠下放時，若遇到阻力無法下沉，應(yīng)上提鋼筋籠，檢查孔內(nèi)情況，將障礙物清理后繼續(xù)旋轉(zhuǎn)下放。在下放過程中嚴(yán)禁暴力下放，避免鋼筋籠在外力作用下散架。

此外，鋼筋籠在調(diào)直后具備下放條件時應(yīng)進(jìn)行自檢，檢查合格后請監(jiān)理復(fù)核。在監(jiān)理的監(jiān)督下吊放入孔內(nèi)，并及時做好灌注樁驗收記錄。

3.5 護(hù)筒、導(dǎo)管拔出控制技術(shù)

根據(jù)常規(guī)施工工藝流程，在水下混凝土澆筑結(jié)束后可以拔出導(dǎo)管。然而，由于本工程填土層較厚且結(jié)構(gòu)松散，局部夾較多碎石。在拔除護(hù)筒之前護(hù)筒將孔隙封堵，避免了混凝土的流失。將護(hù)筒拔出以后，樁內(nèi)混凝土?xí)蚩紫秲?nèi)流失，樁內(nèi)混凝土頁面下降。因此，在松散的填土層中施工咬合樁時，應(yīng)該先拔除護(hù)筒，然后拔出導(dǎo)管，避免產(chǎn)生斷樁現(xiàn)象。

4 實(shí)施效果

將采用控制技術(shù)后的咬合樁施工情況進(jìn)行統(tǒng)計，其施工質(zhì)量滿足要收要求，在已完成的181 抽取40 根鋼筋混凝土B 樁進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)均滿足設(shè)計要求。同時結(jié)果表明對施工關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行控制，可以保證咬合樁的垂直度，樁身完整性，咬合搭接距離以及孔深。該項目整體實(shí)施效果良好，并得到了監(jiān)理和業(yè)主單位的肯定，不僅增強(qiáng)了本單位的施工信譽(yù)，還為混凝土咬合樁施工積累經(jīng)驗，提供技術(shù)保障。

5 結(jié)語

鉆孔混凝土咬合樁在深大基坑施工方面有著廣泛的實(shí)際應(yīng)用，并且與其他圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工技術(shù)相比有明顯的優(yōu)勢。以深圳市某深大基坑工程項目為研究對象，提出了混凝土咬合樁的關(guān)鍵施工控制技術(shù)，保證了項目的順利實(shí)施。同時，反映出鉆孔咬合樁的造價更低，施工質(zhì)量更高，圍護(hù)效果更佳，在工程實(shí)踐中的應(yīng)用會越來越多。