咬合桩施工总结篇（1）

旋挖咬合桩采用全套管钻机和超缓凝混凝土技术，由中间一根钢筋混凝土桩及两侧各一根素混凝土桩相邻咬合组成为一组。首先施工两侧的素混凝土桩（超缓凝混凝土），继而在初凝前施工完中问的钢筋混凝土桩，中间钢筋混凝土桩施工时用全套管桩机切割掉相邻素混凝土桩相交部分的混凝土，使排桩间相邻桩相互咬合（桩周相嵌），共同终凝，从而形成无缝、连续的“桩墙”，达到挡土、止水和保证施工安全的新型深大基坑施工的支护结构[1]。

1.工程概况

某地铁试验段车站周边环境复杂，管线众多，交通繁忙。车站总长259.6m（含渡线100m），总宽18.9m，埋深-18m。结构顶板覆土约5m。设有2座风道，6个出入口。车站结构为地下双层岛式车站，站台宽度10m，总高13.31m。设计概算1.7亿元（含征地拆迁等），工期24个月。土层总体特征是高含水量和大孔隙比、高压缩性、低强度。砂质粉土，松散一中密，透水性强，易产生流沙、涌水；淤泥质黏土，流塑至软塑状、高灵敏度、具触变、流变特性弱透水；粉质黏土，可塑一硬塑，中等压缩性。

2.咬合桩的作用机理

旋挖咬合桩有两种类型的桩：超缓凝型素混凝土A桩和钢筋混凝土B桩。桩的排列方式为A桩和B桩间隔布置，施工时先施工A桩后施工B桩，并要求A桩的超缓凝混凝土初凝之前必须完成B桩的施工[2]。B桩施工时采用全套管钻机切割掉相邻A桩相交部分的素混凝土，从而实现咬合。由于在桩与桩之间形成相互咬合排列的，旋挖咬合桩具有支护加固、承重和止水三重功能。旋挖咬合桩施工主要采用“全套管钻机+超缓凝型混凝土”方案。旋挖咬合桩的排列方式采用：第一序素混凝土桩（A桩）和第二序钢筋混凝土桩（B桩）间隔布置。先施工A桩，后施工B桩，A桩混凝土采用超缓凝型混凝土，要求必须在A桩混凝土初凝之前完成B桩的施工，使其共同终凝，形成无缝、连续的“桩墙”。B桩施工时，利用套管钻机的切割能力切割掉相邻A桩的部分混凝土，实现桩与桩之间相互咬合[3]。

3.旋挖咬合桩的施工工艺

3.1施工艺流程

旋挖咬合桩是一种新型的围护结构，由于其桩心相互咬合，解决了传统排桩相切时防水效果差的问题，A型单桩施工工艺与B型桩基本相同，只是没有吊放钢筋笼这一工序。采用套管护壁成孔，先间隔施工A桩，在A桩混凝土初凝前，用液压套管钻机切割A桩部分桩体后，再施工B桩，最终形成A桩和B桩的咬合结构[6]。

3.2咬合桩施工

3.2.1单桩施工工艺

（1）护筒钻机就位。导墙混凝土强度达到75%后，用吊车移动钻机就位，并使主机抱管器中心对应定位于导墙孔位中心。（2）取土成孔。桩机就位后，吊装第一节管放入桩机钳口中，找正套管垂直度，下压套管，压入深度约为1.5～2.5m后，用抓斗从套管内取土，按照压管，取土顺序依次进行，始终保持套管底口深于取土面不小于2.5m。第一节套管全部压入土中后（地面以上留1.2～1.5m，便于接管），检测垂直度（如不合格则进行纠偏调整），安装第二节套管继续压管取土，直至达到设计孔底标高。（3）吊放钢筋笼。对于B桩，成孔检查合格后进行安放钢筋笼工作，此时应保证钢筋笼标高正确。（4）灌注混凝土。如孔内有水，需采用水下混凝土灌注法施工；如孔内无水，则采用于孔灌注法施工并注意振捣。（5）拔筒成桩。一边浇筑混凝土一边拔护筒，应注意保持护筒底低于混凝土面至少2.5m。

3.2.2排桩的施工工艺

A桩为超缓凝素混凝土桩，B桩为钢筋混凝土桩，总的施工原则是先施工A桩，后施工B桩。

3.3钢筋笼加工和吊放

3.3.1钢筋笼加工

（1）钢筋笼的受力钢筋一般采用Ⅱ级钢，直径不宜小于16mm，构造钢筋一般采用工级钢，直径不宜小于12ram。采用内箍成形法绑扎，并将不同类型的钢筋按设计要求分类编号挂牌妥善存放。（2）配筋前应将钢筋调直，要求主筋无局部弯折，钢筋接头采用电焊焊接，骨架制作时应严格符合设计尺寸，以免过大难以放人孔中。（3）每根桩钢筋骨架应尽量一次制成，如骨架过长时，亦可根据吊装设备的起吊高度，采取分段制作的方法。每段长度不宜超过10m，各段钢筋骨架之间的钢筋接头，可采用搭接焊接法。并应符合下列规定：①钢筋接头应顺圆周方向排列，在骨架内侧不能形成错台；②距每个接头50cm范围内的箍筋，可待两段钢筋骨架焊接后再做。（4）钢筋骨架除按设计规定设置箍筋外，并每隔2m可增设直径16mm加劲箍筋一道，以增强吊装时的刚度。

3.3.2钢筋笼吊放

（1）运输钢筋骨架时，应保证不弯曲、变形，如需作远距离运输时，可采用两辆特制平板架子车吊运。在场内如需人工抬运骨架时吊点应分布均匀，以保持骨架平顺，并设专人指挥确保安全。（2）骨架吊装前应先丈量孔深，检查淤泥沉积厚度和有无坍孔现象，经检查符合要求后，可将钻孔设备及脚手板拆除，以便骨架就位。（3）为保证钢筋骨架在起吊过程中不弯曲、变形，起吊时在吊点处的骨架内部应有临时加固措施。吊绳不得吊抬单根钢筋，通常可在吊点处绑设短杉杆以增加骨架刚度，待骨架进入桩孔就位时由下而上逐个解去绑绳，取出杉杆。（4）为保证骨架有一定厚度的混凝土保护层，骨架吊装下孔前，可沿孔壁四周挂设Ф38钢筋或铁管6～12根（按钻孔直径大小决定根数，沿圆周均匀布置）作为导向杆，长度约为骨架的1/2～2/3。当灌注混凝土接近导向杆底部时即可拔出。亦可顺骨架纵深方向每隔2m，在同一截面的加劲箍筋上对称设置混凝土环形垫块，以保证保护层厚度。

4.结论

该地铁试验段地质条件复杂、交通繁忙、动迁量大，具有市区施工的代表性。地铁试验段工程为软土和粉土条件下进行大规模地基处理技术积累施工和管理经验。同时，围护结构采用新型的旋挖咬合桩工艺，值得推广与应用。钻孔咬合灌注桩有其许多优点，但桩长只能在20m左右的围护结构才具有一定的优势。而桩长超过25m时可选液压钻机稀少，将影响施工工期。因此，应与地下连续墙方案进行综合技术经济比选。

由于各地的地质条件不同，施工方法具有明显的地域特性，建议对工程重点和难点要进行专题研究论证，确保工程质量和安全。同时要考虑许多不确定因素对工期的影响，优化工序组合，进行动态管理。

参考文献

[1]沈兴东，张具林，徐旭，汪仲琦. 分期施工深基坑支护换撑结构的优化及施工[J]. 施工技术，2014，01：45-47.

咬合桩施工总结篇（2）

铁道第三设计院设计、中铁隧道集团有限公司承建的深圳地铁会-购区间隧道的围护结构是钻孔咬合桩在我国应用的第1个工程实例[1]。随后该工法在杭州解放路隧道工作井、南京地铁等工程中得到进一步的推广应用[2]。在工程实践的同时，相关研究人员对咬合桩围护结构的计算方法及参数选取、咬合桩的设计、施工工艺及相应的控制措施进行了较为全面的研究和总结[3—5]。该工法在软弱地层特别是冲淤沉积层中应用有其优势，但也存在一些问题[6—8]。文献[9—11]分别从桩的施工质量控制和变形预测方面做了相应的研究。本文从钻孔咬合桩施工工艺和扩径方面探讨新型咬合桩形式。

咬合桩施工总结篇（3）

随着建筑业的不断进步和发展，高层、超高层建筑已经成为城市建设的主要元素，越来越深的多层地下室也成为建筑业发展的必然趋势，施工过程中对深基坑支护的要求也就越来越高。对于地处地质复杂的基坑工程，如何既保证基坑的安全和稳定，又能满足工期要求，成为基坑施工的重难点。现以泉州莱福仕广场项目为例，探讨复杂地质深基坑咬合支护体系新型施工工艺的应用，传统咬合桩支护体系均采用混凝土作为成桩材料，该工艺施工难度大，成孔时易偏孔，需连续施工。而新型咬合桩施工工艺利用钢筋混凝土桩作为基坑支护的受力桩，利用砂浆桩作为封堵钢筋混凝土桩间隙的止水桩，钢筋混凝土桩与砂浆桩相互咬合形成四周封闭的基坑支护系统，具有可靠的安全性和良好的止水效果。

1工程概况

泉州莱福仕广场工程位于泉州市丰泽区东海镇景观东路与纬五路交汇处于景观东路的东侧。总建筑面积为38480.95m2，其中包括地下室面积9073.55m2，地上面积29407.4m2，基坑面积约5154m2，地下室两层，开挖深度9.1m～12.5m，基坑总周长约420m，基坑支护安全等级一级，支护结构使用年限为一年，场地原始地貌属海湾滩涂。原地势较低洼、平坦，后因开发建设需要被人工回填改造成现状，原地面标高约－0.2m～－0.9m。

2工程地质水文概况

2.1地质概况(1)素填土①－1:灰褐，松散，稍湿。主要由细、中砂及粘性土为主，含较多碎块石、砼块等硬杂质。(2)淤泥混砂②:深灰色，流塑，饱和，主要成分为粘粒、粉粒，含腐殖物及贝壳碎片。(3)中粗砂③:灰黄色，松散－稍密，饱和。工程性能一般。(4)残积砂质粘性土④:灰白色、灰黄色，可塑～硬塑。(5)全风化花岗岩⑤:灰白色，砂土状。(6)砂土状强风化花岗岩⑥－1:灰白色，砂土状，该层风化不均，局部孔段残留有强风化花岗岩核及中风化岩孤石等。(7)碎块状强风化花岗岩⑥－2:灰白色，散体状。该层为低压缩性、高强度地层，该层风化不均，局部孔段残留有强风化花岗岩核及中风化岩孤石。(8)中风化花岗岩⑦:灰白、灰褐色，岩石坚硬程度为较硬岩，该层为低压缩性、高强度岩层，工程性能好。2.2水文概况勘察期间测得地下初见水位埋深变化为3.50～4.40m，混合地下水稳定水位埋深变化3.60～4.60m。赋存和运移于素填土和杂填土中的为上层滞水，与邻近的地表水体呈互补关系，地表水水位高时补给地下水，地表水体水位低时，地下水补给地表水。此外还接受大气降水及地下水侧向迳流补给，并通过蒸发及地下侧向迳流赋存和运移于淤泥混砂层中的为孔隙潜水，主要接受地下水的侧向迳流补给或越流补给，并通过侧向迳流等方式排泄。属弱～中等透水层，水量一般。

3支护设计要求

根据本工程水文地质特点分析，本工程场地原始标高下4m～6m的素填土层含有较多碎块石、砼块等硬杂质，且原始地貌属海湾滩涂，易受潮汐影响，因此选择采用Φ900的灌注咬合桩作为本基坑的支护桩型，桩顶设置1200×800钢筋混凝土冠梁连接，基坑内采用混凝土内支撑梁连接。支护结构的刚性支护桩采用C30钢筋混凝土，桩间距1200mm，桩长18m;素性桩采用M15砂浆，桩间距1200mm，桩长18m，混凝土桩与砂浆桩咬合量300mm。为了保证咬合桩底部有足够厚度的咬合量，除对其孔口定位误差(不超过50mm)严格控制外，还应对其垂直度进行严格的控制，桩的垂直度不得超过5‰，如图1、图2所示。

4新型咬合桩施工工艺技术要点

素性桩与刚性桩的成孔方式均采用旋挖成孔，护壁采用泥浆护壁，施工顺序为:先施工素性桩再施工刚性桩，素桩采用M15砂浆作为灌注材料，刚性桩采用C30混凝土作为灌注材料。4.1施工工艺流程4.2打桩顺序如图4.2所示，图中A1～A5为C30钢筋混凝土灌注桩Φ900，B1～B5为Φ900素桩。传统咬合桩施工工艺，刚性桩A与素性桩B均采用混凝土灌注，打桩顺序为:B1B2A1B3A2B4A3B5A4，刚性桩A应需在素性桩B的桩身强度达到5MPa前完成施工。为保证A1桩不偏位，A1桩需在B1桩与B2桩桩身强度一致时施打，所以B1桩的混凝土初凝时间需调整至40-70小时，坍落度为12～14，B2桩混凝土初凝时间需调整至20－30小时，该施工工艺对混凝土配合比要求高，刚性桩垂直度难控制，咬合量难保证。新型咬合桩施工工艺，素桩B采用M15砂浆灌注，施工顺序为:B1B2B3B4B5A1A2A3A4A5……以此类推完成基坑封闭。由于素性桩采用M15砂浆灌注，桩身无粗骨料，所以刚性桩A可在两侧砂浆桩均达到设计强度时再行施打。该工艺刚性桩施工时两侧素桩桩身强度一致，可以很好的控制刚性桩垂直度及咬合量。4.3施工控制要点(1)考虑到现场的实际情况，为了确保定位开孔的准确性，在开孔2m后埋设护筒，保证埋设好的护筒中心与桩位中心的偏差不大于50mm，保证旋挖灌注桩与砂浆桩咬合宽度符合设计要求;(2)旋挖钻进过程中应利用测量仪器检核孔位中心是否发生偏移，如发生偏移应及时调整;旋挖桩机操作控制室内有垂直度控制屏幕，每次旋挖钻进过程中应在X－Y归零后进行，否则将偏斜;(3)旋挖钻进过程中应注意对照地质勘察报告，在松软易塌孔土层冲进时，应根据泥浆补给情况控制旋挖钻进速度，在硬层或岩层中的旋挖钻进速度要严格控制;(4)在旋挖钻孔、排渣或因故障停钻时，应始终保持孔内泥浆面应高出地下水位1.5m以上，并采用泥浆泵不停的往孔内输送泥浆，以确保孔内泥浆相对浓度稳定;(5)刚性桩施工时必须保证砂浆桩有足够的强度，否则容易产出塌孔、穿孔等情况。

5施工效果

本工程施工前，考虑到咬合支护体系中相邻素桩强度不一致可能导致刚性桩施工时偏位较大、咬合量不足且需要连续施工等难题，通过运用砂浆桩与混凝土桩相互咬合的施工工艺，成功解决上述问题，并顺利完成了本工程的基坑支护工程。本基坑支护工程共历时45天，共完成支护桩495根，支护结构周长约420m，其中钢筋混凝土桩248根，M15砂浆桩247根，刚性桩与素桩咬合点495处。基坑开挖后，支护结构受力状态及变形处于安全状态，支护桩未发现较大偏位，桩间咬合量得到有效保证，无渗漏水现象，支护结构能够起到良好的止水、止泥效果。

咬合桩施工总结篇（4）

中图分类号： TV551.4文献标识码：A 文章编号：

前言

钻孔咬合灌注桩是一种新型的深基坑围护结构形式，与地下连续墙、钻孔密排桩相比，具有成桩速度快、防渗效果好、造价低廉、无需泥浆护壁、场地干净、对周围环境不产生污染等优点，它适用于软土深基坑围护，尤其在淤泥、流砂、液化土等不良地层最体现其优越性。钻孔咬合灌注桩是一种成熟的施工工艺，在我国得到较为广泛的应用。天津地铁西站站～西南角站明挖段围护结构、贵阳大营堂人防工程深基坑围护、南京火车站隧道工程深基坑围护等均采用此项技术。

1 工工艺原理

钻孔咬合灌注桩采用液压全套管管注桩机，通常先施工两根A型桩(素混凝土桩，图1所示的a、b)，然后在A型桩混凝土初凝前，利用液压全套管管注桩机的切割能力切割掉相邻A型桩的部分混凝土，使B型桩（钢筋混凝土桩,图1所示的c）嵌入两根A型桩间,这样就形成了钻孔咬合灌注桩挡土和止水帷幕体系。

2 排桩施工

总的原则是先施工A型桩，后施工B型桩，其施工工艺流程可以采I类布置:A1A2B1A3B2A4B3 ……，如图2所示,也可以采用II类布置：A1A2A3B1B2A4A5B3B4 ……，如图3所示

到底采用那种布置形式,主要取决于单桩成桩时间、A型桩混凝土缓凝时间和施工机械出故障修理所需时间，具体工程应综合考虑以上三个方面的因素。当单桩成桩时间较长，宜用I类布置，较短宜用II类布置，A型桩混凝土缓凝时间较短，宜用I类布置，较长宜用II类布置。单桩成桩时间较短，A型桩混凝土缓凝时间却较长，这时若采用I类布置，施工B型桩时，A型桩的混凝土可能还处于完全流动状态，则很容易造成“管涌”事故桩。相反，单桩成桩时间较长，A型桩混凝土缓凝时间却较短，这时若采用II类布置，施工B型桩时，A型桩的混凝土已初凝完毕，套管下压就难以切割，从而造成事故桩，既影响施工进度又增加工程造价。根据我们的工程经验，桩孔孔深20米以下，混凝土缓凝时间为60小时，一般采用II类布置,南京火车站站前广场隧道工程基坑支护钻孔桩排桩施工就采用这种布置型式，桩孔孔深25米以上，混凝土缓凝时间为60h，一般采用I类布置。

3 咬合厚度与混凝土初凝时间的确定

邻桩之间的咬合厚度必须保证桩底的最小咬合厚度不小于50mm。素混凝土桩混凝土缓凝时间主要单桩成桩时间、排桩布置型式、地质条件、桩长、桩径和钻机能力等因素决定，一般取48h～60h。

4 分段施工接头的处理方法

分段施工采用砂桩接头是一个比较好的方法，如图4所示。在先施工的端头设置一根砂桩（成孔后用砂灌满），后面施工段到达此接头后挖出砂，灌上混凝土即可。接头处往往是止水帷幕体系的薄弱环节，常常出现漏水事故，为此需设置两根旋喷桩作为第二道止水防线。

5 事故桩的处理

在钻孔咬合灌注桩施工过程中，因A型桩超缓凝混凝土的质量不稳定出现早凝现象或机械设备出故障等原因，造成钻孔咬合灌注桩施工未能按正常要求进行而形成事故桩，事故桩的处理主要分以下几种情况：

5.1移桩位单侧咬合

如图5所示，Bn桩成孔施工时，由于其一侧An＋1桩的混凝土已经凝固，使套管钻机不能按正常要求切割咬合An、An+1桩。在这种情况下，宜向An桩方向平移Bn桩桩位，使钻机套管单侧切割An桩施工Bn桩，显然施工Bn＋1也宜向An+2桩方向平移，套管单侧切割An+2桩，并在Bn桩、An+1桩与Bn＋1桩桩外侧另行增设两根旋喷桩作为防水处理。

5.2背桩补强

如图6所示，Bn+1桩成孔施工时，其两侧An、An+1桩的混凝土均已凝固，在这种情况下，则放弃Bn+1桩的施工，调整桩序继续后面的咬合桩施工，以后在Bn+1桩外侧增加四根旋喷桩及一根B型桩（I类情形）或三根旋喷桩和一根B型桩（II类情形）作为补强、防水处理。在基坑开挖过程中将An桩和An＋1桩之间的夹土喷上混凝土即可。

5.3预留咬合企口

如图7所示，排桩施工为II类布置时，在Bn+1桩成孔中发现An+2桩有早凝倾向但尚未完全凝固，在Bn+2桩位置施工一根砂桩以预留咬合企口，然

后依次施工An+3桩、Bn+2桩、An+4桩、An+5桩、Bn+3桩、Bn+4桩……，采用预留咬合企口处理事故桩方案，由于在砂桩处施工一根B型桩速度极快，在Bn+3桩成孔过程中，完全可以切割An+3桩，

不会影响后继排桩施工。当采用I类布置时可以此类推。

6 工程实例

6.1工程概况

南京火车站隧道工程位于南京火车站站前广场龙蟠路原有隧道的南侧，拟建的隧道全长约572.08米，支护结构采用钻孔咬合灌注桩（兼做止水帷幕），孔径有800mm,1000mm两种，孔位间距分别为600mm,800mm，咬合厚度均为200mm，孔深11.5～17.00m。

6.2工程地质与水文地质

场地总体属于古秦淮河漫滩地貌单元，场地地势平坦。地下水主要为孔隙潜水，主要赋存于①－1层、②－1和②－2层，其透水性一般为弱透水地层。地下水位主要接受玄武湖水和临近污水管道水的补给，水位受玄武湖水的影响。支护工程地质特征为：①－1杂填土，弱透水；①－2素填土层，灰色，松散，夹少量碎石，不透水，层厚1.2m；①－3层淤泥质填土，淤泥质亚黏土为主，夹少量碎石，微透水层，厚2.3m；②－1层亚砂土夹亚黏土，稍密～中密，夹亚黏土层薄，弱透水，层厚2.3m；②－2层粉砂夹粘土，松散～稍密实，弱透水，局部透水,层厚2.7m；②－3层淤泥质亚黏土，流塑，局部夹粉土薄层，不透水,层厚10m；②－4

亚黏土，软塑状，不透水,层厚1.5m。

6.3钻孔咬合灌注桩有关技术参数

经理论计算、现场成桩试验和相关工程经验，确定了本工程的技术参数，（1）孔口定位误差允许值，±10mm；（2）桩的咬合厚度200㎜；（3）混凝土：A型、B型桩强度等级均为C25水下混凝土，其中A型桩采用超缓凝型混凝土，其坍落度为140±20㎜,粗骨料最大粒径小于40㎜，B型桩的混凝土坍落度为160～220㎜，粗骨料最大粒径小于25㎜；（4）A型桩混凝土缓凝时间60h；（5）套管的垂直度控制在3‰之内；考虑到目前中国钻孔咬合灌注桩施工技术水平及本工程开挖效果，成桩过程中套管的垂直度可适度加以放宽，单节为3‰，整根为5‰，这样也不会影响支护桩的挡土和止水效果。

6.4 开挖效果

整个深基坑工程施工过程中场地干净，无噪声污染，无泥浆造成的环境污染，而且成桩速度极快（孔深17.0m,每台钻机日成桩可达4～6根，孔深25.0m的，可达3～5根），完成土石方开挖后显露出桩的外观质量，其规整的成桩外形、良好的桩间咬合效果完全满足要求的挡土防渗功能。

参考文献

高玉明.《钻孔咬合灌注桩在软土深基坑围护施工中遇到的难题分析》.江苏地质.2003.

咬合桩施工总结篇（5）

    1工程概况

    中环线邯郸路地道工程位于上海市杨浦区五角场和大柏树之间的邯郸路下,东西向穿过复旦大学校区。地道全长1080m,属长距离浅埋式地道,采用顺作法施工。结构分U型槽、箱式暗埋、箱式暗埋开孔三种形式。箱式暗埋开孔段长200m,基坑开挖深度11m,宽度42.5m,该段基坑围护结构采用?1000咬合桩,桩长22m,咬合厚度20cm。咬合桩已经在深圳、南京等地地铁项目中得到了应用,施工工艺已较为成熟,但在邯郸路地道工程中的应用是作为一种新型深基坑围护结构在上海地区软土及高地下水位地层中的首次应用。

    施工区域工程地质从上至下依次为:①人工填土:成份复杂,结构松散,厚0.8~3.8m;②31:黄—灰色粘质粉土夹粉砂,稍密,中压缩性,夹薄层粘性土较多,土质不均,含氧化铁斑点、云母晶片,厚2.5~10.6m;②32:灰色,砂质粉土,稍密,中压缩性,夹少量粘土,含云母晶片,局部夹粉砂,厚2.4~16.1m;④:灰色,淤泥质粘土,流塑,高压缩性,夹少量粉砂,含碎蚌壳,局部为淤泥质粉质粘土,厚1.3~6.3m;⑤1:灰色,粉质粘土,流塑—软塑,高—中压缩性,夹薄层粉砂,含腐植物、钙结核、有机质,厚3.8~7.6m;地下水位埋深为0.5~1.3m,属潜水类型,主要补给来源为大气降水、地表径流,常因气候、降水降水、地表径流,常因气候、降水等影响而变化。地下水对混凝土无腐蚀性。

    2咬合桩施工技术

    钻孔咬合桩是近几年来在我国粘性土、砂土以及冲填土等软土层中的基础和地下工程应用较多的一项新技术。施工主要采用“套管桩机+超缓凝型砼”方案。由于地下结构顶、底板较厚,要求侧墙亦有较大刚度与之匹配,钻孔咬合桩整体刚度较大可用作主体结构侧墙的一部分参与主体结构受力,内衬墙因此可采用较经济的设计。并且相对于地下连续墙,钻孔咬合桩本身在经济上有较大优势。

    2.1施工机械

    本工程根据试桩情况、施工进度安排和工程量的数量采用4台MZ-120液压摇头式套管桩机和2台MZ-100液压摇头式套管桩机。每台机器的生产能力为每天3根。

    2.2桩型和平面布置

    咬合桩的排列方式采用,为一个素砼桩(A桩,有的工程中A桩也为钢筋混凝土桩,考虑到B桩要切割咬合,A桩中用较小截面的方形钢筋笼)和一个钢筋砼桩(B桩)间隔,如图1所示。先施工A桩,后施工B桩,A桩砼采用超缓凝型砼,要求必须在A桩砼初凝之前完成B桩的施工,B桩施工时,利用套管桩机的切割能力切割掉相邻A桩相交部分的砼,则实现了咬合。

    邯郸路地道工程的基坑围护中的两种桩型分别为C30素混凝土桩(A桩)和C30钢筋混凝土桩(B桩),A桩B桩相间布置切割咬合(咬合宽度每侧20cm)成排桩围护结构。如图1所示。

    2.3咬合桩咬合厚度的确定

    相邻桩之间的咬合厚度d根据桩长来选取,桩越短咬合厚度越小(但最小不宜小于100mm),桩越长咬合厚度越大,按下式进行计算:

    d-2(kl+q)≥50mm(1)

    (即保证桩底的最小咬合厚度不小于50mm)

    式中:l———桩长;

    k———桩的垂直度;

    q———孔口定位误差容许值;

    d———钻孔咬合桩的设计咬合厚度。

    2.4工艺流程

    (1)单桩施工流程:平整场地测放桩位施工砼导墙套管桩机就位对中压入第一节套管及校核垂直度钻孔测量孔深清孔检查B桩吊放钢筋笼放入混凝土导管浇注混凝土拔出套管。

    (2)排桩施工流程:本工程咬合桩排桩是按先施工A桩,后施工B桩的施工原则进行的,其施工流程是:A1—A2—B1—A3—B2—A4—B3……,(如图2所示):

    3试桩及其成果

    为了验证咬合桩施工工艺在邯郸路地道工程中应用的合理性、可行性。同时为设计修正提供必要的施工技术参数,本工程进行了试桩。

    试桩桩长、桩型布置形式与设计桩型一致,试桩地点在设计桩位附近进行,共计试桩11根。通过试桩检验地质水文情况、成孔过程中垂直度控制情况、咬合厚度控制情况、超缓凝型砼相关参数合理情况、普通混凝土相关参数合理情况、钢筋笼上浮控制情况、桩头质量的保证情况及桩体的完整性情况,并进一步完善和优化咬合桩作业流程。试桩记录汇总表见表1。

    通过本次试桩和后面将要提及的混凝土缓凝试验,摸清了地质水文情况;有效控制了孔口定位精度、成孔垂直度;保证了咬合厚度;验证了超缓凝混凝土缓凝剂的掺量、缓凝时间、坍落度及普通混凝土坍落度的合理性。通过钻孔取芯、超声波检测及试块的实验,验证了桩头的质量、桩身的完整性、混凝土的抗压强度等均达到了设计规定的标准,能够满足设计要求。同时确定了咬合桩在邯郸路地道工程中使用时的具体施工参数,见表2。

    本次试桩平均单桩成桩时间为8h18min。因初期施工时对地质情况不了解,设备磨合、人员配合协调等因素影响单桩成桩时间,试桩初期最长单桩施工时间为16h30min(主要原因是等钢筋笼),以后的几根桩比较顺利,用时最短单桩成桩时间仅为4h45min,随着对施工工艺的熟练,能够保证每8h成1根桩(即每天每机成3根桩)。咬合桩超缓凝的时间要保证大于4根桩的单桩成桩时间。实际试桩4根桩的成桩时间为33h12min,小于设计规定的超缓凝时间60h,能满足设计要求。施工控制过程中考虑砼的运输、等待、机械故障、不可预见因素影响以及地下土体中(含地下水)外加剂的扩散,施工将超缓凝时间定为72h,试桩超缓凝外加剂掺量为1.5%。

    从表1来看,整桩垂直度控制的较好,最小的垂直度达到0.2‰。可见利用线锤进行地面及孔内垂直度控制能满足设计要求,可用于正式施工的垂直度控制。

    4施工关键技术

    针对本工程的周边环境特点和施工条件,为确保施工过程中基坑安全及基坑两侧交通、管线及建筑物安全,要保证咬合桩身的质量和桩墙的整体质量和稳定。同时也为验证咬合桩在上海地区的适用性,在施工中有以下需控制的关键点:

    4.1孔口定位误差的控制

    为了保证咬合桩底部有足够的厚度的咬合量,应对其孔口的定位误差进行严格的控制。为提高孔口的定位精度,在咬合桩桩顶以上设置钢筋砼导墙,导墙上定位孔的直径宜比桩径大40mm。桩机就位后,将第一节套管插入定位孔并检查调整,使孔口定位误差控制±10mm。

    4.2桩体垂直度

    控制桩体垂直度,是为保证桩与桩之间的咬合,确保围护结构的截水效果。邯郸路地道工程咬合桩桩长22m,咬合厚度20cm,要保证桩体通长范围的咬合厚度不少于10cm,桩身垂直度偏差不应大于4.5‰,实际施工中,根据我国《地下铁道工程施工及验收规范》规定,桩的垂直度标准为3‰。控制桩身垂直度必须做好全过程控制,措施如下:

    4.2.1套管的顺直度检查和校正

    咬合桩施工前在平整地面上进行套管顺直度的检查和校正,首先检查和校正单节套管的顺直度,然后将按照桩长配置的套管全部连接起来进行整根套管(15~25m)的顺直度偏差宜小于10mm。检测方法:于地面上测放出两条相互平行的直线,将套管置于两条直线之间,然后用线锤和直尺进行检测。

    4.2.2成孔过程中桩的垂直度监测和检查

    地面监测:在地面选择两个相互垂直的方向采用经纬仪或线锤监测地面以上部分的套管的垂直度,发现偏差随时纠正。这项检测在每根桩的成孔过程中应自始自终坚持,不能中断。孔内检查:每节套管压完后安装下一节套管之前,都要停下来用线锤进行孔内垂直度检查,不合格时需进行纠偏,直至合格才能进行下一节套管施工。

    4.2.3纠偏

    成孔过程中如发现垂直度偏差过大,必须及时进行纠偏调整,纠偏的常用方法有以下三种:

    利用桩机油缸进行纠偏:如果套管入土不深(5m以下),可直接利用钻机的两个顶升油缸和两个推拉油缸调节套管的垂直度,即可达到纠偏的目的。

    A桩纠偏:如果A桩在入土5m以下发生较大偏移,可先利用钻机油缸直接纠偏,如达不到要求,可向套管内填砂或粘土,一边填土一边拔起套管,直至将套管提升到上一次检查合格的地方,然后调直套管,检查其垂直度合格后再重新下压。

    B桩的纠偏:B桩的纠偏方法与A桩基本相同,其不同之处是不能向套管内填砂或粘土而应填入与A桩相同的砼,否则有可能在桩间留下土夹层,从而影响排桩的防水效果。

    4.3防止管涌

    如图3所示,在B桩成孔过程中,由于A桩混凝土未凝固,还处于流动状态,A桩混凝土有可能从A、B桩相交处涌入B桩孔内,称之为“管涌”,克服“管涌”有以下几个方法:

    (1)A桩混凝土的坍落度应尽量小一些,不宜超过18cm,以便于降低混凝土的流动性。

    (2)套管底口应始终保持超前于开挖面一定距离,以便于造成一段“瓶颈”,阻止混凝土的流动,如果桩机能力许可,这个距离越大越好,但至少不应小于1.5m。

    (3)如有必要(如遇地下障碍物套管底无法超前时)可向套管内注入一定量的水,使其保持一定的反压力来平衡A桩混凝土的压力,阻止“管涌”的发生。

    (4)B桩成孔过程中应注意观察相邻两侧A桩混凝土顶面,如发现A桩混凝土下陷应立即停止B桩开挖,并一边将套管尽量下压。一边向B桩内填土或注水,直到完全制止住“管涌”为止。

    4.4超缓凝混凝土

    超缓凝混凝土目前尚无标准可循,初凝时间较难控制。超缓凝混凝土缓凝剂的掺量一般在3.5%~6%,水泥和缓凝剂的适应性以及水泥品种对凝固时间影响很大。超缓凝混凝土对温度、湿度较为敏感,一般温度越高、湿度越低,混凝土凝固越快。混凝土设计要根据施工现场的温度、湿度调整配合比,才能保证足够缓凝时间和坍落度要求。混凝上设计和质量控制在本施工工艺中起着举足轻重的作用。

    根据咬合桩单桩成桩时间(约11h),确定超缓凝型砼初凝时间大于60h,为满足这一要求,砼配合比经多次模拟现场条件试验后确定。

    由于咬合桩施工工艺的特殊性,要求超缓凝混凝土的缓凝期必须稳定,不能波动,否则将有可能给工程带来很大的损失,因此要求混凝土供应商设置专用生产线来生产超缓凝混凝土,其所用的设备、人员、原材料都相对固定,以减少出错的机会,确保混凝土的质量。

    使用过程中严格检查和监控,每车混凝土在使用前必须由试验室检查其坍落度及观感质量是否符合要求,坍落度超标或观感质量太差的坚决退回,决不使用。

    4.5施工中出现的问题及采取的措施

    4.5.1桩孔偏斜

    (1)钢套管有倾斜趋势时,立即通过反复摇动、微量扭、挪套管支座等将套管倾斜消除在初始状态。

    (2)如垂直度偏斜超过3‰,无法靠桩机本身调整时,采取向孔内填砂,向上拔出套管,重新校正精度和成孔。

    (3)无法利用套管钻机重新成孔时,在待处理桩位的两侧注浆,形成隔渗帷幕拦截地下水,做人工挖孔咬合桩补救。

    4.5.2A桩混凝土早凝

    (1)施工B桩时,两侧A桩混凝土均已凝固:因中间B桩无法切割成孔,直接跳过该桩继续施工,而把该桩做人工挖孔咬合桩并后备旋喷桩处理。

    (2)一侧A桩混凝土已凝固,另一侧A桩混凝土未凝固:将中间待做的B桩向未凝固的A桩平移20cm,使中间B桩与已凝固A桩相切成孔。桩身外侧相切部位增打旋喷桩。

    (3)后浇注A桩混凝土早凝:此时只有单侧(A1)桩,另一侧(A2)桩已来不及施工,为争取时间,直接切割单侧(A1)桩成孔,灌砂成为砂桩,待另一侧(A2)桩成桩后,再进行二次成孔,施工中间的B桩。

    4.5.3咬合桩流水作业中断

    如果咬合桩流水作业中断,迅速移机对末端成桩进行切割单侧咬合面成孔,然后在孔内灌砂拔管形成砂桩,待后续施工至该桩位时重新成孔。在实际施工中,这种情况比较常见。

    5结论与建议

    (1)邯郸路地道暗埋开孔结构段基坑采用咬合桩围护结构,在基坑开挖后,咬合桩外观整齐光洁,整体达到防渗止水效果。证明了咬合桩在上海软土高地下水位土层中的适用性。

咬合桩施工总结篇（6）

中图分类号：TV551.4文献标识码： A 文章编号：

引言

随着城市建设的发展和地下空间的开发利用,深基坑工程围护结构技术取得了飞速发展,地下连续墙、型钢水泥土搅拌桩、钻孔灌注桩加搅拌桩止水帷幕等成熟施工工艺得到广泛的运用。钻孔咬合桩是一种新型围护结构形式,国外早已广泛应用,近年来,在国内南京、杭州、广州、深圳等城市咬合桩工艺多有应用,在咬合桩施工工艺方面已积累了很多经验,但要形成咬合桩的系统理论还有很多欠缺,对此我们要逐步完善该系统理论，以使此方法更好的在全国范围内推广应用。

一、钻孔咬合桩特点

1、钻孔咬合桩一般采用全套管桩机施工，成孔深，振动小，澡声低，无需泥浆护壁，成桩质量稳定，施工现场整洁文明。由于钢套管护壁，避免孔壁坍塌、缩颈、断桩、混凝土离析等质量问题，可紧邻建筑物、地下管线成桩，特别适用于周边建筑保护等级较高、对基坑变形控制要求较严的工程。

2、与常用的围护结构形式相比，钻孔咬合桩施工工艺单一，便于施工组织；此外，由于咬合桩采用连续咬合施工，基坑土方开挖时围护结构变形协调性大为增强，接缝抗渗能力强。

3、与连续墙相比，咬合桩施工灵活。由于钻孔咬合桩施工时可以根据需要容易转折变线，所以咬合桩施工时非常适合于平面形状复杂或弧形平面基坑，因此，近年该围护结构钻孔咬合桩施工技术在许多地下工程中得到应用，具有极大的推广应用价值。

4、全套管钻机施工除岩层以外，可适用于任何土层，尤其适用于有淤泥、流砂、地下水丰富等不良条件下沿海地区软土地层。另外，当地下水位下有厚细砂层时，由于摇动作业使砂层压密，造成压进或拉拔套管困难，故应避免在厚砂层的土层中使用。

5、钻孔咬合桩成桩精度和超缓凝混凝土是决定桩间能否有效咬合的关键因素。其施工的关键技术是桩身的垂直度和混凝土缓凝时间的控制。前者主要与施工机械和施工工艺有关，后者受诸多因素影响，特别是60h左右的超缓凝混凝土配比，需要施工前反复试验后确定，与其他桩型比，咬合桩的施工技术难度较大。

6、由于咬合桩的全套管钻机需要配置多种直径的钢套管，首次投入费用较传统设备略高，但考虑普通钻孔桩混凝土超增量、泥浆的制作和处理费用、扩孔系数、土方外运、基坑外放值、桩体混凝土凿除、文明施工费用以及成桩市场价，实际比普通灌注桩更经济。

二、工程概况

拟建工程位于南京市水西门大街与江东中路交叉口西北角，基坑形状大致呈“凹”字形。基坑南、北长边周长约330多米，东、西短边约170多米。基坑周长约1153米，面积约33200，东侧基坑(B30轴线分界)底标高-18.05m，开挖深度17.55m，西侧基坑底标高-17.45m，开挖深度16.95m。

三、咬合桩施工方法

钻孔咬合桩采用机械磨孔、套管下压、套管内抓斗取土，在桩与桩之间相互咬合排列的基坑围护结构形式。桩的排列方式一个A桩（素混凝土桩）和一个B桩（钢筋混凝土桩）间隔布置，施工时先施工A桩，后施工B桩（见咬合桩施工顺序图）。B桩施工时采用全套管钻机切割掉相邻A桩相交部分的混凝土，实现咬合。

施工顺序为：A1A2B1A3B2A4B3

咬合桩施工顺序图

A桩混凝土采用超缓凝混凝土，要求必须在A桩混凝土初凝前完成B桩。B型桩咬合时应使A桩的强度达到30%方可施工，A桩混凝土缓凝时间根据现场实际施工时间确定。

1、施工工序

2、施工导墙

为保证咬合桩准确定位，确保钻机平稳，承受施工荷载(根据计算：咬合桩机加40m钢套管总重约800KN，起拔40m钢套管的侧摩阻力约为5280KN，咬合桩机施工受力面积10.82，咬合桩机施工最大压强为562KPa)。按设计先施工C35混凝土导墙，施工导墙前，先测量定位桩轴线，清理整平导墙基础并夯实，按设计尺寸施工混凝土导墙，导墙厚度500mm。

导墙顶、底板双向配筋Ф16@100，保护层厚度50mm，导墙达设计强度后方可施工（为争取工期可提高一级混凝土强度或加早强剂）。

3、桩机就位

将钻机钻杆的中心或定位器中心与咬合桩桩位中心对齐，并调整钻机的水平度，保证导杆及套管的垂直度，通过导墙的精确定位，反复调整使钻机在中心与桩位中心对准，请现场监理验收。在导墙上统一编写桩号，钻机移动调平支稳，使桩机中心准确对准桩位中心，以免造成重桩和漏桩。

4、咬合桩成孔

桩机就位后，应进行垂直度复测，复测可用两台经纬仪双向检测，桩机在二个方向观测均满足垂直度要求后方可开始成孔。

为了保证进入桩位套管的垂直度要求，先埋设第一节套管(每节套管长约6m)压入1.5～2.5m，然后用冲击抓斗从套管内取土，一边卸土、一边继续下压护筒没入土中，第一节套管按要求压入土中后，地面以上要留1.2～2.0m，以便于接管。在用驱动器压护筒时，桩位垂直度的检测一般为抽样检查。

在咬合桩施工时必须使钢套管的深度比钢套管内的土面深3～5m，切割咬合时要控制垂直度，放慢钻进速度，防止钻进时钛合金磨损太快而无法切割至桩底部。

钻机就位对中，然后钢套管开始下压钻进、取土，一节套管完成后再接下一节。钢套管底始终保持在挖土面以下控制在1～2米，防止管涌。直至成孔深度达到设计要求（设计桩长38m）。在成孔过程中要保证套筒下压的垂直度，当垂直度超出标准和设计要求时，并采取纠偏措施。

5、钢筋笼焊接、安装

多节钢筋笼在地面焊接成整体，在吊装钢筋笼前应对钢筋笼制作质量进行检查，检查内容包括长度、直径，焊点是否变形等，完成检查后可开始吊装。吊装采用履带吊双勾多点缓慢起吊，严防钢筋笼变形。

钢筋笼保护层厚度不少于50mm，保护块采用圆形的高强度水泥砂浆制作。

为防止起拔钢套管时将钢筋笼带上，同时可在底部设置预埋钢板，钢筋笼顶部绑上测绳，拔钢套管时实时监控钢筋笼情况。

6、混凝土浇筑

A桩混凝土采用C20超缓凝水下商品混凝土，缓凝时间根据试成孔成桩时间确定。B桩采用C35水下商品混凝土。施工中要连续灌注，中断时间不得超过45分钟。导管提升时不得碰撞钢筋笼，钢套管随混凝土灌注逐段上拔，起拔套管应摇动慢拔，保持套管顺直，严禁强拔。

采用导管法浇注水下砼灌注，导管直径为300mm，导管连接顺直、光滑、密闭、不漏水，浇注砼前先进行压力试验。

在浇注过程中，随时检查是否漏水，第一次浇注时，导管底部距孔底30～50cm，浇注砼量要经过计算确定，在浇注中导管下端埋深控制在2～4m范围，提升套管和导管时，采用测绳测量严格控制其埋深和提升速度，严禁将套管和导管拔出砼面，防止断桩和缺陷桩的发生。

水下砼要连续浇注不得中断，边灌注边拔套管和导管，并逐步拆除，砼灌注至设计桩顶标高以上1.5m（超灌高度1.5m），完全拔出套管和导管。

咬合桩混凝土浇灌步骤：

混凝土浇灌从孔底算起10m～12m(导管应保持在钢套管内）；

拔除第一节钢套管；

浇注混凝土直至高出桩顶1m～2m；

拆除导管及钢套管。

上述浇灌混凝土及拔管方案，应通过现场作试验确定，防止外套管埋深过大，起拔套管困难。

咬合桩工程常见事故的处理措施

1、克服混凝土管涌的措施

混凝土管涌亦可称混凝土绕流管涌，在B桩成孔过程中，由于A桩混凝土未凝固，还处于弱流塑状态，随着取土和深度的增加，可能会产生A桩混凝土不同程度地从A、B桩相交处涌入B桩孔内，称之为混凝土“管涌”。克服混凝土管涌可以采取以下方法：

A桩混凝土的坍落度应尽量小一些，不宜超过16±2cm，以便于降低混凝土的流动性，增加阻力克服管涌。

施工过程中做到套管始终超前，抓土在后，以便于造成一段“瓶颈”，阻止混凝土的流动，如果钻机能力许可，这个距离越大越好，但至少不应小于2.5m。

如有必要（如遇地下障碍物套管底无法超前时）可向套管内注入一定量的水，使其保持一定的反压力来平衡A桩混凝土的压力，阻止“管涌”的发生。

B桩成孔过程中应注意观察相邻两侧A桩混凝土顶面是否下陷，如发现A桩混凝土下陷应立即停止B桩开挖，并一边将套管尽量下压，一边向B桩内填混凝土或注水，直到完全制止住“管涌”为止。

掌握施作B桩的最佳时间，避免A桩刚灌注完不久就马上被切割，通过以上措施可以有效的防止管涌现象的发生。

2、钢筋笼上浮处理

由于套管内壁与钢筋笼外缘之间的空隙较小，在上拔套管的时候，钢筋笼有可能被套管带着一起上浮。预防措施主要有：

A桩混凝土的骨料粒径应小一些，不宜大于20mm；

在钢筋笼底部焊上一块比钢筋笼直径略小的薄钢板以增加其抗浮能力；

安装钢筋笼导正器；

混凝土灌注必须按操作规程进行。

3、钻进遇到块石的处理方法

如果场地内有比较多的有规则的块石带，对此我们将采用“二阶段成孔法”进行处理：第一阶段，不论A桩还是B桩，先钻进取土至块石面，然后卸下抓斗改换冲击锤，从套管内用冲击锤冲钻至桩底设计标高，成孔后向套管内填土，一边填土一边拔出套管，即第一阶段所成的孔用土填满；第二阶段，按钻孔咬合桩正常施工方法施工。

4、分段施工接头的处理方法

因为一台钻机施工无法满足工程进度，需要多台钻机分段施工，这就存在在先施工段的接头问题。采用砂桩是一个比较好的方法，在施工段与段的端头设置一个砂桩（成孔后用砂灌满），待后施工段到此接头时挖出砂灌上砼即可。

5、事故桩的处理

在咬合桩的施工过程中,由于B桩超缓凝混凝土发生早凝现象或者机械设备出现故障等原因,使钻孔咬合桩施工未能按要求正常进行而形成事故桩。以下对事故桩的处理：

（1）背桩补强

在A1桩成孔施工时,其两侧B1、B2桩的混凝土都已凝固,对此的处理方法是放弃A1桩的施工,以调整桩序,再继续后面的咬合桩施工,再在A1桩外侧增设3根咬合桩和两根旋喷桩作补强。

（2）平移桩位单侧咬合

在A桩成孔施工时,一侧的B1桩的混凝土已凝固,使得套管钻机不能按正常要求来切割咬合B1、B2桩。对此的处理方法：向B2桩方向平移A桩的桩位。这样使套管钻机能够单侧切割B2桩,施工A桩,并在B1桩及A桩的外侧增加1根旋喷桩作防水处理。

（3）预留咬合企口

如果在B1桩成孔施工过程中，A1桩砼出现早凝倾向但还没完全凝固时，为避免造成事故桩，应及时在A1桩右侧设置一砂桩来预留咬合企口，等调整完成后再继续后面的施工。

施工难点的其它对策与办法

咬合桩施工过程中，施工单位需着重加强如下问题，确保工程的施工质量和安全文明在可控范围之内。

大型建筑的地下构造物一般对工期要求较紧，需采取必要的保障措施，从管理上、技术上和经济上给予充分的准备，组建富有经验的项目管理班子和提供充裕的资金保障。

工程实施过程派出相关地质工程师和岩土工程师，专门跟进加以解决支护桩与基础桩成孔与终孔的处理、基坑降水、基坑支护的施工工艺与处理等技术问题。

由于本工程的工程量大，需要的劳动力和机械设备多，施工单位需根据具体情况和要求，主要从人、机、料、法、环这五个具体措施入手解决。

基坑壁漏水修补措施

总结以往施工经验，基坑壁出现漏水的情况为此施工工艺的质量通病：

基坑桩间土支护出现砼面脱落；

地质情况复杂，存在多层隔水层，造成开挖，降水困难。

相关处理措施工：

必要时对桩间土采用编网支护；

对漏洞进行后压浆封堵；

对基坑底部用边缘开挖暗沟，铺设碎石截流；

必要时采用高压旋喷桩进行止水处理。

结束语

钻孔咬合桩用于建筑深基坑围护结构体系中，适合在周边环境比较好的情况下使用，其施工质量好，桩身开挖出来后外观光滑整齐，防水性能优良，越来越广泛应用于各种大型深基坑围护结构的施工中，但由于其施工工艺对地质条件的严苛要求，故在淤泥质地层和抛石填海区不宜采用该施工工艺。

参考文献：

【1】张志传.钻孔咬合桩施工工艺及常见问题的处理[J].铁道勘察.2006

咬合桩施工总结篇（7）

中图分类号： TU7 文献标识码： A

钻孔咬合桩简介

钻孔咬合桩（简称“咬合桩”）用于基坑工程的围护结构，主要起挡土和截水作用。咬合桩采用液压钢套管全长护壁、机械冲抓成孔工艺，采取素混凝土桩和钢筋混凝土桩间隔施工方式（如图1），各桩间相互咬合。施工顺序为：先施工素混凝土桩，然后利用液压钢套管切割掉相邻未初凝素混凝土桩的部分混凝土，套管内抓土成孔，并在素混凝土桩终凝前灌注钢筋混凝土桩，实现素混凝土桩和钢筋混凝土桩的相互咬合。为处理好施工段的接头，还应在施工起始段的端头设置砂桩。即：砂桩B1B2A1B3A2B4A3……砂桩A4。

A—钢筋混凝土桩（第一序）；B—超缓凝型素混凝土灌注桩（第二序）

图1 咬合桩各桩型施工及排列顺序

与其他排桩相比，由于采用液压钢套管全长护壁施工，咬合桩能有效避免了缩颈、断桩、混凝土离析等常见质量问题。同时，全长钢套管护壁防塌孔效果好、成孔深，且具有施工过程中振动小、噪声低，无须泥浆护壁、土方外运方便等特点。

素混凝土桩和钢筋混凝土桩的相互咬合，钢筋混凝土桩间采用素混凝土桩“填充”而无需设计截水帷幕，且具有较大的整体刚度，有利于施工安全。此外，由于咬合桩中钢筋混凝土桩间距较其他排桩大、钢筋用量相对少，且无需设计截水帷幕，因此有明显的经济效益。

除岩层以外，液压钢套管全长护壁施工几乎可适用于任何土层，尤其是有淤泥、流沙、地下水富集等不良条件的软土地层。需要注意的是，当地下水位下有厚细砂层时，由于摇动作业使砂层压密，会造成压进或拉拔套管困难，应试桩确认厚砂层的土层的实用性。

本文根据咬合桩工程特点，结合《基坑支护技术规程》JGJ120-2012新增的关于咬合桩的一些规定，对勘察、设计、施工及其质量控制要求进行探讨，总结咬合桩工程的一些经验，希望能为工程建设人员提供参考[1]。

咬合桩勘察设计

咬合桩勘察

为查明场地各层岩土的类型、深度、分布、工程特性及其变化规律，岩土工程需进行勘察。作为基坑工程的辅助措施，咬合桩勘察一般按基坑工程勘察要求进行。

基坑工程勘察应与设计相适应，主要表现在两个方面：与工程设计阶段相适应；与工程设计要求相适应。与工程设计阶段相适应，即基坑工程勘察应按初步勘察、详细勘察及施工勘察等分别阶段进行。与工程设计要求相适应，即勘察应能为设计和施工提供必要的工程参数和提出工程建议。

基坑工程勘察的范围、深度和间距与场地和工程类型、地质条件和设计需求相适应。基坑工程勘察平面范围宜超出开挖边界外开挖深度的2~3倍，分为开挖边界内和开挖边界外范围。开挖边界内的勘察深度应从基坑底算起，一般为基坑深度1~2倍；基坑边界外开挖深度一般为开挖深度的2~3倍。勘察点应沿基坑周边布置，间距与勘察阶段相适应，以能查明工程地质条件并满足设计需求为基准。深基坑工程详细勘察阶段宜为15~25m。复杂和特殊地质条件下，勘察范围和深度应适当扩大，勘察间距适当加密。此外，详细勘察阶段应进行工程试桩，评价成桩可能性，论证桩的施工条件及其对环境的影响。[2]

对于水文地质条件复杂，开挖过程中需进行地下水控制的基坑工程，应取得地下水文地质资料。此外，基坑勘察还应考虑周边施工环境（包括既有建筑物、地下管线、道路交通及水文地质等）的影响。

需要注意的是，基坑工程常作为主体建筑的一个分部工程，对单位工程的勘察设计还应同时满足主体建筑的要求。如工程可能，基坑工程勘察可与主体建筑工程勘察可合并进行。

咬合桩设计

咬合桩为基坑工程的临时性围护结构，有以下特点：主要承受侧向水土压力，一般无竖向承载力要求；各桩间相互咬合，具有截水作用；桩身一侧开挖，完整性要求较高。

一般排桩设计的主要内容有：排桩嵌固深度设计、承载力计算、变形验算、稳定性验算、降水工程设计、截水帷幕设计及围护结构支撑体系计算、质量检测和施工监测要求。此外，还应进行正截面、斜截面承载力验算及配筋设计。排桩围护结构应进行各类承载能力极限状态设计和正常使用极限状态设计。

咬合桩既能作为挡土构件，又能起到截水作用，因此无需进行截水帷幕设计。需要注意的是，咬合桩设计由钢筋混凝土桩承受水平方向的水土压力荷载，素混凝土桩主要起桩间截水作用，并作为承载能力安全储备。为实现咬合桩的相互咬合，桩径可采用800~1200mm，为大直径桩，相邻桩咬合长度不宜小于200mm。[1]

基坑工程若隔水层较浅，咬合桩进入隔水层，基坑内、外地下水联系被咬合桩隔断，在满足基坑安全的条件下，仅需要进行基坑内疏干降水；若隔水层较深，咬合桩未进入隔水层，基坑内、外地下水联系未被咬合桩隔断，一般需同时进行基坑内、外降水设计，必要时还需进行回灌井设计。

此外，如咬合桩作为地下室抗浮桩或作为建筑物工程桩承担上部结构荷载时，应同时满足相应的要求。[3]

咬合桩施工

一般要求

为保证施工顺利进行，减少施工间断带来的损失，要求施工前应结合工程特点编制施工组织设计和专项施工方案，施工过程中应严格执行。咬合桩施工的主要工序包括：导墙、钻孔、钢筋笼吊装与下放、混凝土灌注以及特殊问题处理等。对于基坑工程，还应有咬合桩检测和降水井施工等要求。

施工工序

导墙

咬合桩咬合的质量关键是控制桩身平面位置和垂直度，因此，咬合桩施工应在桩顶设置导墙。导墙施工应根据图纸设计合理布线、精确定位，确保咬合质量。导墙宽度宜取3m~4m，导墙厚度宜取0.3m~0.5m。

成孔

成孔施工过程中，要调平和支稳钻机，利用导墙准确定位咬合桩成孔中心的平面位置。钻孔过程中要及时采取有效地纠偏措施，严格控制成孔的垂直度，保证咬合桩底部有足够厚度的咬合量。液压套管应正反扭动加压下切；抓斗在套管内取土时，套管底部应始终位于抓土面下方，且抓士面与套管底的距离应大于1.0m。孔内虚土和沉渣应清除干净，并用抓斗穷实孔底。

钢筋笼吊装和下放

咬合桩成孔完成后，应及时完成钢筋笼吊装和下放，防止相邻混凝土桩初凝后导致套管提拔困难。钢筋笼运输和吊放过程中应防止发生过大变形导致无法下放。

咬合桩检测及基坑开挖监测需要预埋一些仪器设备，如声测管、测斜管等，必须在钢筋笼制作时预先考虑。

混凝土灌注

咬合桩采用钢筋混凝土桩与素混凝土桩交叉钻孔、浇筑的施工方法。钢筋混凝土桩成孔需切割部分素混凝土桩，因此，素混凝土桩要求采用塑性混凝土或强度等级不低于C15的超缓凝混凝土浇筑，其初凝时间应根据施工条件严格控制[4]，一般宜在40~70h之间，塌落度宜取12cm~14cm。灌注混凝土时，套管应随混凝土浇筑逐段提拔；套管应垂直提拔，阻力过大时应转动套管同时缓慢提拔。

特殊问题处理

间断施工或分段施工

由于各种不可预测的因素影响，围护结构可能出现间断施工或分段施工。由于凝固后的混凝土桩难以切割，围护结构间断或分段宜设置在素混凝土桩处，并用砂桩替代素混凝土桩进行临时充填，待具备复工条件后，清除砂桩继续施工。

防止素混凝土桩绕流

钢筋混凝土桩开挖过程中，由于素混凝土桩混凝土尚未凝固，还处于流动状态，素混凝土桩混凝土就有可能从相交处绕流涌入钢筋混凝土桩孔内，这种现象跟水利工程中的“管涌”类似。

为此，可采取以下措施：（1）适当降低超缓凝混凝土的塌落度及其流动性；（2）钢套管超前支护，利用超前钢套管的土塞效应提高桩底抵抗绕流的能力；（3）钢筋混凝土桩开挖过程中，一旦出现管涌迹象应立即暂停开挖，并回填土或注水，直到完全制止住“管涌”为止。

桩间止漏

尽管施工过程中严格控制咬合桩的平面位置和垂直度，但施工中往往会出现相邻桩“开叉”。为防止在基坑开挖过程中地下水由开叉处渗入基坑，基坑开挖前，应采用旋喷桩在基坑迎水面进行加固止水。

其他问题

除以上问题外，施工过程中还可能遇到地下障碍物、钢筋笼上浮等问题，这些问题已有较成熟的处理方法，不一一赘述。[5]

咬合桩质量检验及验收

为确保咬合桩的双重作用，施工过程中应对咬合桩各工序施工质量进行严格控制和检验。施工质量管理应有相应的施工技术标准、质量管理体系、施工质量检验制度及施工质量水平评定考核制度。每道工序应按施工技术标准进行质量控制，工序完成后，应进行检验和验收。

咬合桩施工前要对施工设备和仪器及采用的主要原材料、半成品、成品等进行检验；施工过程中，应对钢筋笼制作质量、成桩质量进行检验，混凝土浇筑时，应进行见证取样制作混凝土抗压强度试块；施工结束后，还应进行桩身实体质量检验。各工序检验结果符合相关规定要求。

各工序质量检验结果应经监理工程师（建设单位技术负责人）检查认可，并形成记录。未经监理工程师（建设单位技术负责人）检查认可，不得进行下道工序施工。参加施工、验收和检测的单位和人员应由相关的资格和资质。

施工前质量检验

施工设备和仪器的检验

施工前，应对施工机械进行进场验收。咬合桩施工采用的钻机、液压套管及施工中使用的测量设备的检验报告或鉴定证书进行检查，确保使用的设备、仪器符合要求。

咬合桩原材的质量检验

咬合桩施工应严格执行原材的质量检验制度。钢筋原材需进行力学性能和重量偏差检验，检验结果必须符合有关标准的规定。桩身混凝土原材包括水、水泥、砂、骨料、外加剂、掺合料等，其性能均应符合有关标准的规定。此外，配合比应同时满足强度、耐久性及工作性能要求。

需要注意的是，咬合桩桩身处于地下环境，桩身混凝土应根据工程使用年限提出相应的耐久性要求。咬合桩中素混凝土桩采用了超缓凝混凝土，其工作性要求特殊，配合比设计时应引起足够重视。

施工过程中的质量检验

钢筋笼制作、安装质量检验

钢筋笼的材质、尺寸应符合设计要求，制作允许偏差应符合有关标准的规定。此外，分段制作的钢筋笼，其接头质量也应遵循国家现行标准的规定。

成孔质量检验

施工前应对桩位进行检验。咬合桩采用导墙对桩位进行定位，导墙是控制咬合桩成孔中心位置的关键环节。导墙孔径常大于设计桩径40mm~50mm，以便于成孔施工。

孔径、垂直度及孔深取决于液压钢套管。施工前桩径选取钢套管直径；钻进第一节钢套管时，采用两个测斜仪贴附在套管外壁并用经纬仪复核套管垂直度，其垂直度允许偏差应为0.3%，高于一般排桩的垂直度要求。钻进过程中应注意对套管垂直度进行观测，及时纠偏；钢套管钻进深度与咬合桩孔深一致。咬合桩具有截水作用，当咬合长度一定条件下，桩身越长，对垂直度和偏位要求越严格。

施工过程中，应清除孔内虚土和沉渣，并用抓斗穷实孔底，桩底沉渣厚度能得到较好控制。

桩身质量检验

咬合桩需进行桩身质量检验，桩身质量检验包括桩身强度和完整性检验。

桩身强度检验

咬合桩桩身强度采用预留混凝土标养试块进行检验。对于混凝土标养试块抗压强度不合格的，可采用钻芯取样法制作抗压强度试块进行实体强度验证。

桩身完整性检验

咬合桩一般为大直径桩且桩身咬合形成连续体，完整性检测不宜采用低应变法及高应变法。钻芯取样法虽能准确、直观的进行完整性检测，且芯样能用于制作成混凝土抗压强度试块进行桩身强度检验，但该方法费用昂贵，不宜工程大量应用。实际工程中采用预埋声测管的声波透射法进行桩身完整性检查，检测数量一般采用不低于钢筋混凝土数量的20%。

咬合桩质量验收

以上各工序质量检验批验收合格后，还应进行咬合桩分部工程验收。验收应在施工单位自行检查评定的基础上进行，工程质量控制资料、有关安全和功能的检测资料应完备且应符合规范和设计要求。验收应由监理单位（或建设单位）组织，勘察、设计单位工程项目负责人和施工单位技术、质量部门负责人也应参加相关分部工程验收。参加工程施工质量验收的各方人员应具备规定的资格。工程的观感质量应由验收人员通过现场检查，并应共同确认。

结束语

咬合桩是一种新型的排桩结构，采用液压钢套管全长护壁、机械冲抓成孔工艺，采取素混凝土桩和钢筋混凝土桩间隔施工方式，形成具有挡土作用和截水作用的连续体，具有以下工程特点：

（1）与其他排桩结构类似，咬合桩的勘察一般按基坑工程勘察要求进行。

（2）咬合桩具有挡土和截水双重作用。咬合桩设计时，钢筋混凝土桩起到挡土作用；素混凝土桩起到桩间截水作用，并作为安全储备。

（3）咬合桩采用液压钢套管全长护壁、机械冲抓成孔工艺，施工质量能得到有效的保证。虽然存在施工占用场地大、施工连续性要求高等缺点，但其具有整体性、截水效果好、文明施工易于控制等优点，起到良好的经济效益和社会效益。

（4）为确保咬合桩的双重作用，施工过程中应对各工序进行严格的质量控制和检验。桩身咬合长度、桩位及垂直度是提高截水质量的关键。

参考文献

[1] 《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012），中华人民共和国住房和城乡建设部，2012年4月5日

[2] 《建筑桩基技术规程》（JGJ94-2008），中华人民共和国住房和城乡建设部，2008年4月22日

咬合桩施工总结篇（8）

1.前言

天津目前正在进行大规模地铁建设，其中在市区部分地段采用了明挖法[1].由于城市中心地带建筑物、交通设施稠密，故地铁工程的基坑开挖只能在支护结构保护下进行垂直开挖。目前地铁深基坑围护结构一般采用的形式有钻孔灌注桩加水泥搅拌桩复合结构，地下连续墙结构和SMW工法[23].相对上述围护结构，钻孔咬合桩在天津较少有应用。该方法在国外及国内部分地区，已具备成熟的施工经验与工法，有很多成功的工程实例。其适用于沿海地区软弱地层、含水砂层地质情况下的地下工程深基坑围护结构的施工。它采用的是钢筋混凝土桩与素混凝土桩切割咬合成排桩的型式，其围护和止水效果很好，工程造价比地下连续墙和人工挖孔桩要低20%～30%左右。为此，在天津地铁西南角车站深基坑工程中引入了钻孔咬合桩工法。

2.工程概况

天津地铁1号线既有线改、扩建工程西南角站，位于四马路、南开三马路与黄河道、南马路交口处，呈南北走向。本车站将既有结构全部拆除，按照新的建筑平面重新构筑新结构。改建段结构全长244.349m。

2.1工程地质与水文地质

改建段区间位于第四系全新统人工填土层（Qml）、新近沉积层（Q43Nsi）、第Ⅰ陆相层（Q43a1）、第Ⅰ海相层（Q24m）中，岩性以杂填土、粉质粘土、粉土为主，土质松软，多呈可塑～流塑状，属中～高压缩性土。场地地下水类型为孔隙潜水，储存于第四系粘性土、粉土及砂类土中，地下水埋深0.8～4m，水位变幅1～2m。

2.2设计情况

该车站主体为地下一层多跨矩形框架结构，采用明挖顺作法施工。原设计方案基坑围护结构采用钻孔灌注桩加水泥搅拌桩止水帷幕，坑内设钢支撑系统。但由于本工程基坑开挖较深，达到了10m，且其中一段基坑与一栋高层建筑———金禧大酒店距离仅6m，而且由于开挖处杂填土中埋有原地铁修建时抛弃的建筑垃圾，有很多如钢筋、废木料、模板等各种杂填物，情况非常复杂，经现场试验后发现一般钻孔灌注桩成桩较困难；此外，本段地下水埋藏较浅且丰富，桩孔易发生坍塌变形。钻孔咬合桩由于采用了全钢套管护壁，能有效地防止孔内流砂、涌砂现象的产生，并且通过现场实时监测其成孔精度即可得到有效控制，其“一荤（指钢筋混凝土桩）”、“一素（指素凝土桩）”相互咬合排列，挡土和止水效果极佳，经济性好。最后经多方面因素综合考虑，本工程决定采用咬合桩这一新型围护结构型式。

3.钻孔咬合桩施工技术

3.1工艺原理

钻孔咬合桩的排列方式为一根素混凝土桩（A桩）与一根钢筋混凝土桩（B桩）间隔布置。A桩采用缓凝型混凝土，B桩采用普通混凝土，先施工A桩，后施工B桩。天津地铁西南角站钻孔咬合桩采用的是全护筒冲弧法，即在两侧A桩成桩后利用护筒钻机的下压切割能力，在切割掉A桩部分混凝土的同时使B桩成桩。最后效果是使B桩嵌入两侧A桩一部分，形状类似于相互咬合，故形象的称为咬合桩。

3.2工艺流程

3.2.1导墙施工

为了保证钻孔咬合桩孔口定位的精度并提高桩体就位效率，应在咬合桩成桩前首先在桩顶部两侧施作混凝土导墙或钢筋混凝土导墙。

3.2.2单根咬合桩施工工艺流程

（1）护筒钻机就位：当定位导墙有足够的强度后，用吊车移动钻机就位，并使主机抱管器中心对应定位于导墙孔位中心；

（2）单桩成孔：其步骤为随着第1节护筒的压入（深度为1.5～2.5m），冲弧斗随着从护筒内取土，一边抓土一边继续下压护筒，待第1节全部压入后（一般地面上留1～2m，以便于接筒）检测垂直度，合格后，接第2节护筒，如此循环至压到设计桩底标高；

（3）吊放钢筋笼：对于B桩，成孔检查合格后进行安放钢筋笼工作，此时应保证钢筋笼标高正确；

（4）灌注混凝土：如孔内有水，需采用水下混凝土灌注法施工；如孔内无水，则采用干孔灌注法施工并注意振捣；

（5）拔筒成桩：一边浇注混凝土一边拔护筒，应注意保持护筒底低于混凝土面≥2.5m。

3.2.3排桩施工工艺流程

流程：A1A2B1A3B2A4B3……。

3.3控制措施

（1）成孔精度控制：为控制咬合桩的成孔精度达到《地下铁道工程施工及验收规范》[4]要求，采用成孔精度全过程控制的措施。本工程采用的是在成桩机具上悬挂两个线柱控制南北、东西向护筒外壁垂直度并用两台测斜仪进行孔内垂直度检查。发现有偏差时及时进行纠偏调整。

（2）A桩混凝土缓凝时间的确定：在测定出单桩成桩所需时间t后，可根据下式计算A桩混凝土缓凝时间T

T=3t+K

其中，K为储备时间，一般取1.5t。

3.4施工问题与解决方案

（1）防止管涌措施：在B桩成孔过程中，由于A桩混凝土未完全凝固，还处于流动状态，因此其有可能从A、B桩相交处涌入B桩孔内，形成“管涌”。克服措施有：①控制A桩坍落度

（2）遇地下障碍物处理方法：由于咬合桩采用的是钢护筒，所以可吊放作业人员下孔内清除障碍物。

（3）克服钢筋笼上浮方法：在向上拔出护筒时，有可能带起放好的钢筋笼。预防措施可选择减小B桩混凝土骨料粒径或者可在钢筋笼底部焊上一块比其自身略小的薄钢板以增加其抗浮能力。

4.工程实践效果与分析

在对各种围护结构型式比选后，最终在天津西南角地铁车站基坑工程中选择了钻孔咬合桩这一新工法。施工中，在靠近金禧大酒店一侧的基坑采用φ1200咬合桩，其余基坑段采用φ1000咬合桩，桩间咬合200mm，桩长为19.2m。由于咬合桩这一围护型式首次在天津地铁工程中使用，而且基坑工程又是整个项目的重要工程，因此非常有必要在基坑开挖过程中跟踪施工进程，对桩体侧移、坑周地面沉陷和地层位移、附近建筑物、地下管网等变形及受力情况进行监测[5]，用取得的监测数据，与预测值或计算值相比较并进行分析，能可靠的反映工程施工所造成的影响，能较准确地以量的形式反映这种影响的程度，也可以对咬合桩的适用性进行客观、准确的评价。

4.1监测方案

监测设备包括：高精度水准仪，经纬仪和测斜仪。根据施工设计，在基坑开挖和主体结构施工期间，主要进行了变位、沉降、咬合桩变位和地下管线位移监测，监测对象及相应使用的仪器。

4.2数据分析

从2003年8月初开始监测，到2004年2月底结束，前后共计七个月的时间。在基坑开挖期间，工程中没有出现险情和事故，咬合桩防渗效果很好，各项监测数据也比较平稳，现对下面几个监测内容得到的监测数据进行分析说明。

由监测数据结果所绘出的桩体侧向变形曲线图可以看出，咬合桩围护结构桩体的最大侧向变形一般均发生在基坑开挖面以上靠近坑底的部位。比较186号桩与52号桩的侧移曲线，可明显看到52号桩的桩顶水平位移和桩体最大侧移均比186号桩要大很多。分析其原因，在图3中可以看出，186号桩位于一号线靠近金禧大酒店一侧的基坑边，由前述其桩径为1200mm，而52号桩桩径为1000mm。由于围护桩的桩径增大，所以其抗弯刚度势必会相应提高，在基坑内支撑型式相同的情况下，则桩身各部侧向变形量相应的会变小。52号桩桩顶最大侧移达到了8.5mm，远大于186号桩的2mm。分析原因是由于基坑开挖时第1道支撑加撑不及时，导致开挖后桩体悬臂状态暴露时间过长所致。综合这两个桩体位置与其他测点桩体侧移数据来看，绝大部分桩体变形值均满足要求，最大变形值11.9mm，小于设计要求的灌注桩、地连墙等围护结构水平侧移限值14mm。

在开始测量时地面已经存在微小的沉降。由于场地地下水位埋深较浅（0.8～4m），为了防止基坑开挖时坑内外水位差较大而引起的流砂、管涌等渗透破坏现象，本工程采取的是基坑外井点降水措施。所以可以认定，初始的微小地面沉降是由于基坑开挖前坑外降水引起的。地表沉降会随着施工过程时间的增大而加大，最大沉降发生在52-2测点处，其次是桩头测点52-3，而距离基坑最远的52-1点沉降值已非常小了，说明此位置处地面沉降受基坑开挖影响已很小。

建筑物在坑外降水时即有一定的沉降，但沉降值很小。而出现沉降最快的时候，正是基坑从开挖至开挖到底这段时间内。而后，这些测点虽然继续下沉，但下沉的速率明显变缓，最大沉降值仅为3.5mm。综合基坑周围其他几幢建筑物的沉降值及地下管线的变形情况来看，最大沉降量在15mm以内，完全满足了规范[7]限定对主基坑周围建筑物和管线的沉降限值20mm的要求。

4.3钻孔咬合桩新工艺的评价分析

从天津地铁一号线西南角站基坑工程采用钻孔咬合桩这一新型围护结构型式的实际施工过程和效果看出，钻孔咬合桩相比较其他几种常用的围护型式有其自身很大的优势：

（1）咬合桩采用的是全护筒冲弧法，能够克服不良地质条件下灌注桩成桩困难的问题；

（2）咬合桩采用钢护筒，不像灌注桩用的是泥浆护壁，可以大大减小泥浆四溢对周围环境的影响；

（3）咬合桩垂直度比灌注桩好，不会塌孔，下挖过程中如遇到土体内有杂物影响时可以直接下去作业人员对杂物进行清理；

（4）从经济角度，咬合桩比地铁隧道基坑常用的地下连续墙结构要省20%～30%的经费，经济性好。

同时在本次工程的施工过程中也总结出了一些钻孔咬合桩施工的改进方法，如咬合桩导墙若采用预制结构而代替现浇结构，不仅可以更加方便施工，而且经济性更好等等。

5.结论

（1）在本文所涉及的工程地质条件复杂的情况下进行地铁隧道施工，基坑开挖围护结构采用钻孔咬合桩这种新的围护结构型式，达到了预期的目的；

（2）在基坑工程中，只要围护结构的挡土和止水效果好，并及时架设支撑，基坑开挖时对周围环境不会造成太大的影响，完全可以保证紧邻高层建筑物的沉降变形满足要求；

咬合桩施工总结篇（9）

1 工程概况

静港路站为青岛地铁四号线的第21座车站。车站两端均为盾构区间，且盾构机在大小里程端均为接收吊出。车站位于规划静港路与李沙路交叉路口，沿李沙路“一”字型布置。地面标高6.46～7.04m，车站顶板覆土2.8～3.4m，车站底板埋深16.51～17.51m。本站设计站台长276.0m，为11m岛式站台，车站形式为地下两层双跨（局部三跨）矩形框架结构。车站标准段结构净宽19.7m。本站设3个出入口、1个安全出入口和2组风亭，车站区域及两侧均分布有热力、电力、燃气、有线电视、污水、雨水暗渠、自来水等管线、管沟等，管线一般埋深1～3.5m，其中燃气管道铺设于李沙路路面以下约3m处，车站南段有一条排洪水渠近乎垂直穿过车站，水渠宽5.5m、埋深2m，结合外部环境及设计要求，本站采用半明挖半盖挖形式。

2 水文地质情况

根据地质勘查报告，本站站址范围地层分布自上而下主要有：第四系人工填土、冲洪积中粗砂、冲洪积粉质黏土、冲洪积粗砾砂、碎石土、强～微风化基岩。第四系人工填土厚度2.0～5.5m；冲洪积中粗砂厚度2.5～8.0m；冲洪积粉质黏土厚度3.0～4.8m；冲洪积粗砾砂厚度2.1～3.3m；碎石土厚度4.7～8.6m；强风化凝灰岩厚度1.7～3.9m；中～微风化凝灰岩稳定较好，基岩埋深19～22m。基坑底部为碎石土层。

本站临近海边，地下水位较高，地下水主要为第四系孔隙水及基岩裂隙水，第四系孔隙水主要赋存于局部分布的砂类土层中，富水性中等。基岩裂隙水主要赋存于基岩裂隙发育的风化带中，赋水量小，埋藏较深，水质好，无侵蚀性。基岩裂隙水的透水性因地层的岩性、风化程度、裂隙发育程度等因素存在较大差异，表现出强烈的不均匀性和各向异性。该类型地下水补给来源主要为大气降水及第四系孔隙潜水；岩体中节理、裂隙为良好的径流通道，径流方向随裂隙变化，无规律可循；主要排泄方式为大气蒸发。

3 咬合桩施工工艺流程

经设计专家通过技术方面及经经济方面比较，本车站主体级附属围护结构均采用钻孔灌注咬合桩，桩间距700mm、咬合300mm，桩径1000mm，混凝土桩（素桩）与钢筋混凝土桩（荤桩）相间布置的AB型桩。钻孔咬合桩是采用机械钻孔施工，桩与桩之间相互咬合排列的一种新型基坑围护结构。由于其桩心相交咬合，与传统桩心相切桩相比，防水效果良好，投资节约显著。

3.1 咬合桩施工工艺流程

（1）A型桩为素混凝土桩，采用超缓凝混凝土；B型桩为荤桩。总的原则是先施工A型桩，后施工B型桩，其施工工艺流程是：A1―A2―B1―A3―B2―A4―B3……An―B（n-1），如图1所示。

（2）超缓凝混凝土的要求：为了克服及减少B型桩成孔咬合施工中造成A型桩的破坏，采用超缓凝混凝土。

（3）A型桩混凝土缓凝时间要求：T=3t+K

式中T-A型桩混凝土的缓凝时间（h）；

t-单桩成桩所需时间（h）；

K-储备时间，一般取1t；

T的基准值般为大于等于60h。

图1

3.2 单桩施工工艺。（见图2）

4 咬合桩施工设备的选择

4.1 需考虑的因素：

（1）紧临海，地下水位高及下穿沟渠等地质水文因素及外界环境因素；

（2）施工所采用设备因素，成桩进度，控制垂直度等所影响成桩质量的因素；

（3）基坑开挖方式、土体加固方式、混凝土的质量、成孔成桩工艺等施工因素。

4.2 咬合桩施工设备介绍：目前国内全套管钻机主要采用两种设备：

（1）360度全套管全回转钻机

优点：1）施工效率高，成桩速度快；

2）功能高端，垂直度易于控制，施工的垂直度可精确至1/500；

3）适用不同地质，可对回转扭矩、回转速度、拉拔力等多种参数进行设置；

4）设备扭矩强大，在A型形桩强度生成时，仍能进行切割施工。

缺点：1）设备施工单价高，施工总成本高；

2）成桩施工周期长，投入设备多，设备占用场地较大，不利于现场施工组织，施工进度不可控。

（2）27度全套管摇动式钻机

优点：1）设备施工单价低，施工总成本低；

2）设备施工使用占地小，对施工场地的要求不高，利于组织足够设备进场施工，施工进度可控。

缺点：1）设备工作压力、提升力均较小，施工效率比较低；

2）施工垂直度控制度不高，只能精_到3/1000，刚好满足设计要求的最底限度，施工过程中，一旦出现偏斜，必须通过拔管回填重新成孔，降低施工工效，费工时费成本。

5 咬合桩施工重难点及有效控制措施

5.1 桩孔倾斜

首先要考虑的是地质原因，在钻孔施工取土过程中检查地质是否存在一部分软层，一部分硬层；其次钻机的倾斜是否及时校正，施工过程中抓斗取土冲力较大，极易造成倾斜；再是在拔套管的过程中混凝土桩体扭曲或一边搅动过大。

控制措施：

（1）首先试拼套管，控制整根套管的顺直度偏差不大于10mm。

（2）坚持多次监测和检查成孔过程中桩的垂直度

1）实时监测：采用线锤或经纬仪监测地面以上部分的套管的垂直度，发现偏差随时纠正。在每根桩的成孔过程中应从开始施工到成孔结束始终坚持，不能中断。

2）屡次检查：每节套管压完后安装后，在下一节套管之前，都要停下来进行孔内垂直度检查，不合格时需及时纠偏，直至合格后才能进行下一节施工。

（3）桩身纠偏，成孔过程中如发现垂直度偏差超限，必须及时进行调整纠偏。

5.2 遇地下障碍物

地下障碍物因其深埋地下，具有不明确性，前期进行地质勘查有时也不能完全探测。

控制措施：采用“分阶段成孔法”进行处理：

（1）第一阶段，不论A型桩还是B型桩，成孔取土至障碍物，更换钻头为冲击锤，从套管内用冲击锤冲钻至桩底设计标高，成孔后向套管内回填土，边回填土边拔出套管，将已成的孔完全回填完毕，回填土可利用原成孔取的土；

（2）第二阶段，回填完毕后，按咬合桩通常的施工方法进行，逐步施工直至完毕。

5.3 管涌

发生管涌有两种情况：一是，随着钻孔深度增加和套管的摇动，富含水砂层在饱和压力水作用下，软化呈流塑状，引起管涌；二是，在B型桩成孔过程中，由于A型桩混凝土还处于流动状态，未凝固，A型桩混凝土有可能从A、B型桩相交处涌入B型桩孔内，发生管涌。

控制措施：

（1）针对第一种情况，主要采取套管底口始终保持超前于开挖面一定距离，以便于造成一段“瓶颈”增加水头路径，阻止饱和砂土的流动，或者在桩内适当注水，保持水压力平衡。

（2）针对第二种情况，常用以下3种方法进行处理：

1）控制A型桩混凝土的坍落度，不宜超过18cm，降低混凝土的流动性；

2）套管底口应始终保持超前于开挖面一定距离，控制在2.5m以上，以便于造成一段“瓶颈”，阻止混凝土的流动。

3）B型桩成孔过程中，应注意观察相邻两侧A型桩混凝土顶面，如发现A型桩混凝土下陷，应立即停止B型桩开挖，并一边将套管尽量下压，一边向B型桩内填土或注水，直到完全止住“管涌”。

B型桩施工过程中防止混凝土管涌措施示意图

5.4 缺陷桩

在钻孔咬合桩施工过程中，因B型桩素桩浇筑的超缓凝混凝土早凝或发生机械设备故障等原因，造成钻孔咬合桩的施工未能按正常要求进行而形成缺陷桩。

处理方法有以下三种：

咬合桩施工总结篇（10）

Abstract: The test station lies near Bus terminal S.， across Qiutao Rd and under Xinkai river. There are six outlets with 260m in length and 18.9m in width for this station. The underground structure has two levels in type of “island”. Using cut-and-cover construction method and mechanized hole-biting pile technology， it will be completed in 2 years， funding 170 million yuan(RMB) including land requisition and buildings demolition etc. The budget in civil works is 86 million. These contents are analyzed in design characteristics， technical difficulties such as biting piles， building near site protection ， river dam and underground water treatment.Some suggestions are also made in this paper.

Keywords: metro ; mechanized hole biting pile; design

1 工程概况

地铁试验段秋涛路车站位于汽车南站附近，沿钱江新城婺江路，横跨秋涛路，并穿越新开河。周边环境复杂，管线众多，交通繁忙。车站总长259.6m（含渡线100m），总宽18.9m，埋深-18m。结构顶板覆土约5m。设有2座风道，6个出入口。车站结构为地下双层岛式车站，站台宽度10m，总高13.31m。设计概算1.7亿元（含征地拆迁等），工期24月。车站平面示意图，见图1。

2．工程地质与水文条件

该工程位于钱塘江河口相冲海积堆积的粉性土及砂性土地区。工程地质土层总体特征是高含水量和大孔隙比、高压缩性、低强度。砂质粉土，松散-中密，透水性强，易产生流沙、涌水；淤泥质粘土，流塑~软塑状、高灵敏度、具触变、流变特性弱透水；粉质黏土，可塑-硬塑，中等压缩性。围岩分类均为I类。另外，在车站基坑范围内有古海塘，有条石。地下水分布为两个含水层，即浅层潜水（静止水位埋深0.85-3.45m）和深层承压水（埋深23-28m）。

3．建筑设计与围护结构设计

该车站设计新颖，富有创意。由于新开河的原因，大胆采用长度达56m的超大型椭圆中庭式结构设计，视野开阔，现代感强。同时，充分考虑人防、消防、防水以及无障碍设施及站台屏蔽门系统，机电及控制系统设计先进，出入口达6个，完善的功能布局极大地方便乘客乘坐的需要。车站透视图见图2。

车站基坑支护采用Φ1000@750钻孔咬合灌注桩，桩长35、33和28m不等。内设Φ609的钢管支撑6道，纵向间距4m。出入口部分基坑最埋深13m，采用SMW工法，桩径Φ850。车站围护结构设计图见图3。

4．工程特点与技术难点

4．1 工程特点

4.1.1 意义深远

地铁一号线工程是我市历史上投资最大的城市基础设施项目，已经列为杭州市“十大工程”之一和省市重点工程项目。地铁试验段工程的开工标志着从“纸上谈兵”的规划论证阶段正式转入“实施建设”阶段，这是一次20年来的大跨越和实现“地铁梦”的转折点。因此，试验段工程必须确保工程质量、安全和工期，做到万无一失。

4.1.2 外部环境复杂

该车站横跨城市主干道秋涛路，交通繁忙，只能倒边施工；穿越新开河，不能断流。车站范围还涉及桥梁的撤除和复建；用地性质复杂，集体土地和国有土地混杂其间，企业包括国有、集体和合资等，有住宅、商铺，须拆迁18000平方米，动迁难度大；建设单位涉及钱江新城指挥部、市河道指挥部、上城区农居中心等4家单位，协调难度大； 管线种类多，数量达25条，有的埋深达6米，管径1200mm，管线保护和迁改难度大。

4.1.3 基坑深

由于要穿越新开河，车站又要贯通，车站的底板埋深-18米，桩长达33~35米。

4.1.4 施工工序多

车站工程涉及钻孔咬合桩、SMW工法桩、旋喷搅拌桩加固、截流围堰、基坑开挖与结构施工等多道工序，工序间相互穿插和制约，项目管理难度高。

4.2 技术难点

4.2.1钻孔咬合灌注桩施工

钻孔咬合灌注桩在国内属于新工艺，施工设备少，可施工25米以上桩长的更少。灌注桩缓凝和垂直度的监测与控制以确保止水是难点之一。

4.2.2周边建筑物保护

基坑附近3.5米处有一幢9层简易框架楼房，有50多户居民，夯扩短桩长仅6-7米。椐测量，现已发生位移。按常规采用旋喷桩加固保护。加固方案必须确保基坑开挖过程中楼房的不开裂及居民安全。

4.2.3交通组织

采用倒边施工的方案， 必须确保军便梁或排桩能够承受重载车辆不间断的通行，而不影响基坑开挖安全及保证道路不沉陷。

4.2.4基坑施工降水

根据水文资料，有潜水层和承压水。基坑井点降水方法是保证基坑开挖安全的关键。

4.2.5 河流围堰

新开河具有城市排洪和景观功能，不能断流。施工时围堰加Φ1000泄洪管，以保证泄洪要求。但是在围堰上实施钻孔咬合桩存在一定的技术问题。

5．钻孔咬合灌注桩施工

钻孔咬合桩是一种新型的围护结构，由于其桩心相互咬合，解决了传统排桩相切时防水效果差的问题。该工艺最近已经在深圳地铁和南京地铁等工程中得到应用，也用于杭州市新城暗挖隧道的围护结构中。该工艺具有以下优点：防水效果好；成孔垂直精度高；套管护壁，干孔作业，无泥浆、无冲击、无振动、无噪声，能安全文明施工；投资相对节省。可广泛应用于富水软土、砂层和黏土地层的基础工程，缺点是孔深大于25米的设备少，需要从境外购买或租赁。

钻孔咬合桩有两种桩型， A桩为素混凝土桩， B桩为钢筋混凝土桩。采用套管护壁成孔，先间隔施工A桩，在A桩混凝土初凝前， 用液压套管钻机切割A桩部分桩体后施工A桩之间的B桩，最终形成A桩和B桩的咬合结构。第一序采用超缓凝砼灌注，确保第二序的顺利成孔。遇到孤石时采用冲击锤击碎。钻孔咬合桩的施工难点在于A桩混凝土的缓凝和钻孔过程中的垂直度的控制。

由于孔深25米以上和地质条件，本工程采用3台全套管钻机（套管钻机压管，旋挖钻机开挖取土）设备组合形式进行钻孔咬合桩施工。全液压套管钻机的型号有VLM20型和VRM2000型，旋挖钻的型号有SD205-2型和C600型两种。

根据旋挖钻机钻头提升高度及作业半径，在套管钻机前搭设作业平台，将旋挖钻置于平台上，旋挖钻机可随作业平台牵引滑行就位。平台内净空高度要高于压管机的最高行程高度，平台顶高度应满足套管接长时套管顶与旋挖钻头间的最小作业空间。钻孔咬合桩施工流程为：场地平整--导墙--桩机就位--吊装套管—测垂直度—压入套管—抓斗取土—套管钻进—测量孔深—吊放钢筋笼—混凝土灌注—测定—桩机移位。

6．结论与建议

6.1 由于各地的地质条件不同，施工方法具有明显的地域特性

杭州地铁试验段工程为弄清软土和粉土条件下进行大规模施工积累施工和管理经验。一般试验段选择在具有地质代表性、拆迁少，易实施的地段，或影响工期的关键节点。而杭州市地铁试验段秋涛路站地质条件复杂、交通繁忙、动迁量大，具有市区施工的代表性。同时，围护结构采用新型的钻孔咬合桩工艺，值得很好总结。

6.2 车站设计方案切实可行，但实施难度大

车站（中间站）设计方案横跨城市主干道，下穿新开河， 地下双层贯通，有6个出入口。虽然工程难度和投资增加许多，但是从城市发展和吸引客流的长远来看是值得的。

6.3 车站设计的平面布置及出入口的位置还有优化和改进的余地

设计人员一定要多次深入现场踏勘，比如9层楼房的保护问题（无论是拆除还是旋喷桩保护）涉及资金上千万元。设计概算中的动迁费用估算严重偏低也值得我们吸取教训。

6.4 围护结构方案需要充分论证

钻孔咬合灌注桩有其许多优点，但是桩长超过25米由于可选液压钻机稀少，严重影响工期。应该与地下连续墙方案进行综合技术经济比选。但是在桩长在18米左右的围护结构具有一定的优势。现在据报道，SMW桩工法已用于地铁工程而且达到-16米的记录。因此，同样值得方案比选。

6.5 实施性施工组织设计非常重要

建议对工程重点和难点要进行专题研究论证，确保工程质量和安全。同时要考虑许多不确定因素对工期的影响，优化工序组合，进行动态管理。 参考文献