某基坑支護工程咬合樁施工工藝

王茂英

摘 要：咬合樁是通過使相鄰樁樁身相交，形成封閉體系，從而做到止水作用。全套管咬合樁的施工順序通常是先施工第一序列樁（A樁），然后施工第二序列樁（B樁），并且使第一、第二序列樁相互搭接，形成一個整體。

關(guān)鍵詞：基坑；咬合樁；施工工藝

本工程場地下部分布卵石層，卵石粒徑30～100mm，個別大于150mm，卵石層稍密-中密，局部密實，粘粉粒含量10%～15%，空隙由中粗石英顆粒及少量圓礫充填，級配良好?；涌辈炜捉沂緦雍?～11m左右，設(shè)計樁底均需穿過卵石層進入巖層。工程臨近晉江，基坑施工將會受潮汐影響，考慮到本地區(qū)首次采用咬合樁這種基坑圍護結(jié)構(gòu)形式，且周邊環(huán)境復雜，通過試驗性施工，擇優(yōu)選取，經(jīng)反復分析和論證，最終本工程咬合樁（灌注樁+砂漿樁）采用全套管護壁成孔的工藝。

1 工程概況

1.1 工程項目概況

本工程位于XX市XX路西側(cè)，總建筑面積74064.9m2，其中地下建筑面積約15076m2，為二層現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架剪力墻結(jié)構(gòu)地下室；上部建筑面積約58988.9m2，為4層現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)商場和3幢29、30、31層的現(xiàn)澆鋼筋混凝土剪力墻結(jié)構(gòu)住宅；基礎(chǔ)為沖孔灌注樁基礎(chǔ)。場地地貌為海積平原地貌，場地原為居民住宅地，現(xiàn)場地大部分已拆遷整平，場地地形相對平坦。本建筑紅線東側(cè)緊鄰XX道路紅線，西側(cè)建筑紅線緊鄰民房，距離約為2m，北側(cè)為拆遷后的空地。南側(cè)為區(qū)間道路，±0.000為黃海高程+5.00，場地整平標高為+5.00，坑底標高為-7.00，基坑開挖深度為12.0m左右，基坑支護采用“咬合樁+兩層鋼筋砼支撐梁”，基坑支護周長392.5m。基坑支護典型剖面如下圖（圖1）所示。

1.2 氣象條件

該地區(qū)屬于亞熱帶海洋性季風氣候，氣候溫和，雨量充足且多為臺風雨，夏季高溫多雨，冬季低溫干旱。多年年平均氣溫22.4℃，多年平均濕度79%，常年主導風向為東南風和東北風。每年5-9月為雨季，雨季及中午高溫對本工程施工影響較大。

1.3 工程地質(zhì)條件情況

根據(jù)勘察單位提供的勘察報告，場地上部土層自上而下依次為：雜填土（1）；粉質(zhì)粘土（2）；淤泥（3）；中砂（4）；淤泥夾砂（5）；淤泥（6）；粉質(zhì)粘土（7）；中砂（8）；卵石（9）；殘積砂質(zhì)粘性土（10）；全風化花崗巖（11）；砂土狀強風化花崗巖（12）1；碎裂狀強風化花崗巖（12）2；中風化花崗巖（13）；微風化花崗巖（14）。

1.4 水文地質(zhì)情況

場地地下水大致以粉質(zhì)粘土（2）、淤泥（3）、淤泥（6）、粉質(zhì)粘土（7）為介，可分為上中下三層，粉質(zhì)粘土（2）、淤泥（3）層之上的雜填土（1）層內(nèi)地下水為潛水；粉質(zhì)粘土（2）、淤泥（3）層為相對隔水層；中砂（4）、淤泥夾砂（5）的地下水為承壓水；淤泥（6）粉質(zhì)粘土（7）為相對隔水層；中砂（8）、卵砂（9）、殘積砂質(zhì)粘性土（10）～砂土狀強風化花崗巖（12）1，中風化花崗巖（13）、微風化花崗巖（14）中的地下水為承壓水。

2 圍護設(shè)計概況

工程場地下部分布卵石層，卵石粒徑30～100mm，個別大于150mm，卵石層稍密-中密，局部密實，粘粉粒含量10%～15%，空隙由中粗石英顆粒及少量圓礫充填，級配良好?；涌辈炜捉沂緦雍?～11m左右，設(shè)計樁底均需穿過卵石層進入巖層。工程臨近晉江，基坑施工將會受潮汐影響，不僅成樁受影響，甚至有江水通過地下水回灌基坑的風險，且開挖期間還必須充分考慮不利氣候的因素，如臺風季節(jié)中，狂風暴雨易引起土體的滑坡等。

為了盡可能預防和減少對周邊原有建筑物和管線的影響程度，考慮到本地區(qū)首次采用該工藝施工，且周邊環(huán)境復雜，通過試驗性施工，擇優(yōu)選取，經(jīng)反復分析和論證，最終本工程咬合樁（灌注樁+砂漿樁）采用全套管護壁成孔的工藝。砼灌注樁徑φ1000mm，砂漿樁樁徑φ800mm，間距均為1300mm，相互咬合250mm，樁長26～28m，砼樁樁身強度C30MPa，砂漿樁樁身強度2.5MPa。灌注樁（a樁）采用商品砼強度等級為C30，縱向主筋為HRB400，箍筋、加勁筋為HRB335，水泥采用42.5R硅酸鹽水泥，水膠比為0.5，砂率為42%，每1m3材料用量，分別為水泥323kg、碎石1039kg、河砂753kg、水190kg、摻和料57kg、外加劑8kg；砂漿樁（b樁）采用M2.5水泥粘土砂漿，滲透系數(shù)≤100mm/S，水泥采用32.5復合水泥，粘土變更為粉煤灰，塑性指數(shù)I>17，水泥粘土砂漿稠度取5～7cm，每1m3材料用量，分別為水泥160kg、粉煤灰50kg、河砂1350kg、水300kg。砼采用C30泵送砼灌注，砂漿采用M2.5自拌砂漿。咬合樁布置如下圖（圖2）所示。

3 施工管理重點分析及應(yīng)對措施

施工管理重點分析：咬合樁施工正值閩南地區(qū)雨季及高溫季節(jié)，工期影響不利因素多，進度管理是本工程施工管理的重點。

應(yīng)對措施：（1）合理的分區(qū)分段和施工部署是工程順利施工的前提，通過合理組織，實施平行和流水施工；（2）按照關(guān)鍵線路優(yōu)先的原則進行施工安排，保證勞動力、設(shè)備及材料等資源按計劃投入；（3）選擇先進設(shè)備和工藝，加快施工進度；（4）針對不利因素影響，提前組織安排，做好工作安排和準備；（5）工地現(xiàn)場配備了完善的排水系統(tǒng)，如排水溝、積水坑，并有連通施工樁位的硬化道路，現(xiàn)場備有一定量的石渣，待大雨過后可通過排水系統(tǒng)迅速排除積水，鋪墊石渣后，可在最短時間內(nèi)恢復施工減小雨季對工程工期的影響。

4 施工管理難點分析及應(yīng)對措施

施工管理難點分析：工程所在地區(qū)地質(zhì)地下水豐富，支護樁成孔深，需穿透淤泥及粗砂層和卵石層等不良地質(zhì)，成孔過程易出現(xiàn)塌孔，確保樁基成孔質(zhì)量是本工程施工質(zhì)量控制的難點。

應(yīng)對措施：（1）在設(shè)備和工藝選擇上，選用先進的全套筒鉆機進行咬合樁施工，以解決該地質(zhì)條件下成孔過程中易出現(xiàn)的塌孔現(xiàn)象；（2）成孔后及時完成鋼筋籠的吊放以及后續(xù)樁身混凝土的澆筑。endprint

5 施工部署

5.1 施工總體思路概述

本工程采用鉆孔咬合樁，施工內(nèi)容為鉆孔咬合樁施工，根據(jù)鉆孔咬合樁施工特點在場地內(nèi)部布置了鋼筋堆場、鋼筋加工區(qū)、樁材堆場、砂石堆場、泥漿池。配備機械設(shè)備有全套筒鉆機、旋挖鉆機、履帶起重機。（1）施工現(xiàn)場整體劃分為兩個施工段，第一施工段共194.3m，施工順序為D-C-B-A。第二施工段198.2m，施工順序為D-E-F-G-A。基坑支護平面布置圖如下圖（圖3）所示。（2）先進行b樁即砂漿樁的施工，砂漿樁采用超流態(tài)砂漿樁。（3）待b樁即砂漿樁強度達到可切割硬度時進行a樁即灌注樁的施工，灌注樁采用全套筒鉆機與旋挖鉆機配合成孔灌注成樁。（4）根據(jù)現(xiàn)場條件，砂漿樁采用全套筒鉆機超流態(tài)砂漿灌注成樁（該鉆機扭矩大，可以勘巖），混凝土灌注樁施工采用全套筒鉆機下護筒，并配備旋挖鉆機成孔、清孔。（5）混凝土灌注樁鋼筋籠使用履帶起重機吊放，采用導管法灌注水下混凝土。

5.2 施工方法

咬合樁施工流程如下圖（圖4）所示：

6 施工工藝

6.1 導墻施工工藝

6.1.1 基礎(chǔ)開挖

場地平整后，根據(jù)實際地形標高和樁頂標高確定導墻基礎(chǔ)開挖深度，基礎(chǔ)開挖采用人工配合挖掘機進行，開挖到基底后，清底、夯填、整平。

6.1.2 鋼筋下料

鋼筋的規(guī)格性能符合標準規(guī)范的規(guī)定和設(shè)計要求，鋼筋加工下料按圖要求施工。

6.1.3 模板工程

采用定型鋼模，每段長度按3～5m考慮，模型支撐采用方木，具體見下圖（圖7）所示：

6.1.4 混凝土工程

采用C30商品混凝土，人工入模，插入式振動棒振搗，保證頂面高程，在混凝土強度達到70%時拆模，施工中嚴格控制導墻施工精度，確保軸線誤差±20mm，內(nèi)墻面垂直度0.3%，平整度3mm，導墻頂面平整度5mm。

6.2 咬合樁施工工藝

6.2.1 砂漿樁超流態(tài)施工工藝

（1）套筒鉆機對中就位，采用超流態(tài)工藝法施工，用螺旋鉆桿鉆至相對不透水層后，通過空心的螺旋鉆桿邊泵送砂漿邊提升鉆桿直至樁頂成樁。鉆進過程中應(yīng)根據(jù)土層情況調(diào)整鉆進速度，一次達到鉆進深度，確保樁長樁徑。首盤砂漿灌注前應(yīng)用清水或水泥砂漿清洗管路，注意樁底灌注質(zhì)量，砂漿進入鉆桿后方可壓料提鉆。HBT60S.1613-90型拖式地泵，其理論泵送排量為60m3/h、出口壓力為7.5MPa；根據(jù)現(xiàn)場實際多次測算兩臺攪拌機出料方量及泵送時間計算得出，取最長時間兩臺攪拌機出料1.4m3須泵送時間為1min40s，計每分鐘泵送料0.84m3，本工程按0.8m3/min計；并根據(jù)地泵泵送量與出口壓力（泵送量為0.8m3/min，提升鉆桿約為1.5m），調(diào)整鉆機鉆桿提升速度，防止樁身縮徑；在砂、卵石地層降低提鉆速度（泵送量為0.8m3/min，提升鉆桿速度降低到1-1.3m/min），并保證鉆頭保持在砂漿內(nèi)，待砂漿超過卵石層后勻速提鉆；根據(jù)每一剖面地質(zhì)勘探報告，確定施工砂漿樁位置地下承壓水水頭深度，再次降低提鉆速度（泵送量為0.8m3/min，提升鉆桿速度降低到0.5-1m/min），保證該位置的砂漿充盈量。（2）設(shè)專人對后臺拌站拌料過程及時間進行旁站監(jiān)管，保證砂漿土攪拌均勻后出罐；隨時檢查泵管密封情況以免漏漿，成孔泵送緊密配合減少砂漿灌注時間，成樁后一定注意保護好樁頭，24h內(nèi)不能擾動。

6.2.2 混凝土灌注樁施工工藝

待砂漿樁（即b序樁）養(yǎng)護期達到75%強度后（最短時間為7～10d后），套筒鉆機開始施工混凝土灌注樁（即a序樁）。

套筒鉆機帶護筒（根據(jù)套筒鉆機桅桿最大帶護筒長度為26m）對中就位，施工前，人工吊線配合鉆機內(nèi)電腦設(shè)置校正護筒垂直度；

施工時，為保證砼灌注樁樁身垂直度及咬合樁咬合尺寸，對中就為后，必須先用外動力頭帶護筒切削鉆進，鉆進至5～8m后，內(nèi)動力頭螺旋鉆桿鉆進取土；護筒頂下至自然地面0.5～0.8m后，停止鉆進，3612套筒鉆機施工完成；鉆機安裝護筒，進行下一砼灌注樁施工；下設(shè)護筒施工完成后，改用旋挖鉆機繼續(xù)鉆進；旋挖鉆機鉆進至相對不透水層后，停止鉆進施工；成孔報驗合格后，吊放鋼筋籠，下設(shè)導管灌注，拔出護筒成樁。

7 成孔及成孔質(zhì)量控制

7.1 成孔

（1）鉆機就位后，保證套筒與樁中心偏差小于20mm，隨時監(jiān)控檢測和調(diào)整套筒垂直度，發(fā)生偏移及時糾偏調(diào)整（垂直度控制用線墜垂直方向控制，同時采用兩臺經(jīng)緯儀垂直方向監(jiān)控套筒垂直度）。（2）當孔深度達到設(shè)計要求后，及時清孔并檢查沉渣厚度，若厚度大于200mm，則繼續(xù)清孔直至符合要求。（3）確定孔深后，及時向監(jiān)理工程師報檢，檢測孔的沉渣和深度。（用測繩檢查樁孔的沉碴和深度，注意經(jīng)常進行測繩標定檢查）。（4）鋼筋籠的吊裝。鋼筋籠的吊裝利用履帶吊，采用三點起吊法，首先采用大鉤將鋼筋籠平行吊起，然后利用小鉤和大鉤配合將鋼筋籠慢慢豎起，直至將鋼筋籠垂直吊起，之后將鋼筋籠一次性放入孔中。鋼筋籠下至設(shè)計高程后，利用鋼筋籠周圍鋼筋定位環(huán)保證鋼筋籠軸線與樁孔中心線重合，并確保主鋼筋的凈保護層滿足設(shè)計要求，保護層的允許偏差按±20mm控制。

7.2 成孔質(zhì)量控制

7.2.1 開孔定位

對每段施工完導墻進行樁孔位基線復核合格后，根據(jù)咬合樁施工順序所對應(yīng)的導墻孔位編號進行鉆機就位，使套筒中心對應(yīng)定位在導墻孔位中心。為方便套筒入孔，導墻孔直徑一般應(yīng)大于套筒鉆頭外徑，其直徑為1030mm。因此，套筒入孔后，應(yīng)嚴格控制孔口定位誤差，盡可能使套筒中心與導墻孔中心重合，以免影響咬合量。在孔口定位過程中，主要由鉆機以導向和導墻孔為依據(jù)，前后左右移機，確保護筒和導墻孔上下圓心重合。endprint

7.2.2 垂直度控制與檢驗

為確保咬合樁底部有足夠的咬合量，除對其孔口定位誤差嚴格控制外，還應(yīng)對其垂直度進行嚴格控制，這是成孔質(zhì)量控制的關(guān)鍵，咬合樁的垂直度控制標準為3‰。在成孔過程中要控制好樁的垂直度，必須抓好以下2個環(huán)節(jié)：（1）套筒垂直度檢查和校正。套筒鉆施工前應(yīng)在平整地面上進行套筒垂直度檢查和校正。26m套筒的垂直度偏差宜小于78mm。（2）成孔過程中樁的垂直度監(jiān)測和檢查。在成孔過程中通常采用以下方法，對套筒垂直度進行全程監(jiān)控，以便及時發(fā)現(xiàn)和糾正偏差，確保垂直度偏差在規(guī)定范圍以內(nèi)。地面監(jiān)測即在地面選擇2個相互垂直的方向采用吊線墜監(jiān)測地面以上套筒的垂直度，吊線墜交差90°于護筒處邊緣線，這項工作在成孔過程中應(yīng)自始至終堅持，不能中斷。具體操作方法：每臺機都有工人固定看線員，在看線過程中，如有偏差由看線員向班長及時匯報，由班長利用樁機的前后左右的液壓系統(tǒng)進行糾偏，符合標準后方可進行施工。

7.2.3 旋挖鉆終孔后清孔

由于全套筒法成孔是以鋼套筒作護壁，孔內(nèi)沉渣較少，旋挖鉆機成孔完成后，應(yīng)測定孔底沉渣厚度，若沉渣厚度大于200mm，須進行清孔。

終孔后對孔深、孔底進行最終檢查和驗收，檢查合格后進行下道工序，吊裝鋼筋籠、下設(shè)導管進行混凝土灌注。

8 混凝土灌注及混凝土灌注質(zhì)量控制

8.1 混凝土灌注

（1）采用導管法澆筑水下混凝土灌注，導管直徑為300mm，導管連接順直、光滑、密閉、不漏水，澆筑混凝土前先進行壓力試驗。（2）在澆筑過程中，隨時檢查是否漏水，剛開始澆筑時，導管底部距孔底300～500mm，澆筑混凝土量要經(jīng)過計算確定，在澆筑中護筒和導管下端埋深控制在2～4m范圍，首次澆筑約4m3混凝土后，同步提升套筒和導管，采用測繩測量嚴格控制其埋深和提升速度，嚴禁將套筒和導管拔出混凝土面，防止斷樁和缺陷樁的發(fā)生。（3）水下混凝土要連續(xù)澆筑不得中斷，邊灌注邊拔套筒和導管，并逐步拆除，混凝土灌注至設(shè)計樁頂標高以上0.60m，因套筒上拔后樁孔存在一定程度的擴孔。最后一節(jié)套筒上拔前應(yīng)測定當前混凝土面標高，對所需混凝土進行估量，確保滿足樁頂設(shè)計標高和超灌要求，完全拔出套筒和導管，要保證設(shè)計范圍內(nèi)的樁體不受損傷，并不留松散層。

8.2 混凝土灌注質(zhì)量控制措施

8.2.1 鋼筋籠下沉控制措施

由于鋼筋籠懸空至孔底9m，采用鋼筋籠制作吊筋方法進行施工。下放鋼筋籠后，利用鋼筋籠吊筋，吊至護筒邊緣至鋼筋籠頂標高。灌注成樁后將吊筋改吊至螺旋鉆機鉆頭處固定以保證籠頂標高，待護筒拔出后，將鋼筋籠吊筋用鋼管固定到地面，以控制鋼筋籠籠頂標高。待混凝土強度達到設(shè)計強度等級，并保證鋼筋籠不下沉后，撤出鋼管。

8.2.2 鋼筋籠上浮的控制措施

由于套筒內(nèi)壁與鋼筋籠外緣之間的空隙比較小，因此在上拔套筒時，鋼筋籠將有可能被套筒帶著一起上浮。其預防措施主要是：（1）嚴格控制鋼筋籠加工的外徑尺寸；（2）a樁混凝土的骨料粒徑應(yīng)盡量小些，不宜大于25mm；（3）上拔套筒前，勻速旋轉(zhuǎn)2-5圈后提拔套筒以減少鋼筋籠與套筒壁間摩擦力。

9 結(jié)語

（1）通過試驗性施工擇優(yōu)選取了全套管護壁成孔，該施工工藝可避免砂、卵石層塌孔，施工速度快，為基坑安全提供了可靠的條件，也為工程的工期目標實現(xiàn)提供了保證。（2）經(jīng)檢測中心取芯檢測，樁身完整性合格，樁端持力層滿足設(shè)計要求，證明了采用全套管護壁成孔施工工藝的可靠性。（3）本工程2014年1月26日樁基工程完成，2014年8月16日地下室底板完成，2014年11月27日地下室頂板全部完成封頂。在基坑開挖及使用期間，支護結(jié)構(gòu)無變形，咬合樁無發(fā)生滲漏水現(xiàn)象。根據(jù)項目在實際施工過程的監(jiān)測數(shù)據(jù)，坡頂沉降、土體側(cè)向位移、建（構(gòu)）筑物沉降、坡頂、冠梁、立柱及圍檁水平位移、道路沉降、支撐柱沉降等均沒超過報警值。（4）該施工工藝為該地區(qū)首次采用，本方案可為該地區(qū)類似工程提供參考，在該地區(qū)這種成孔工藝值得推廣應(yīng)用。

參考文獻

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