鉆孔咬合樁鋼筋籠浮籠問題的研究分析

郭勝忠 張建軍

(1.天津城建隧道股份有限公司，天津 300250； 2.中鐵十九局集團(tuán)有限公司，北京 100176)

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鉆孔咬合樁鋼筋籠浮籠問題的研究分析

郭勝忠1張建軍2

(1.天津城建隧道股份有限公司，天津 300250； 2.中鐵十九局集團(tuán)有限公司，北京 100176)

結(jié)合工程實(shí)例，介紹了鉆孔咬合樁的施工流程及工藝特點(diǎn)，分析了咬合樁鋼筋籠浮籠問題的產(chǎn)生原因，并從混凝土拌和、鋼筋籠制作吊放、施工設(shè)備、技術(shù)等方面，提出了防止鋼筋籠浮籠的措施，從而確保咬合樁的施工質(zhì)量。

基坑，鋼筋籠，鉆孔咬合樁，浮籠

鉆孔咬合樁作為一種新型的支護(hù)結(jié)構(gòu)施工工法，該工法已經(jīng)成為一項(xiàng)比較成熟的施工工法，特別適應(yīng)于淤泥、流沙、地下水富集的軟土地區(qū)。它與普通鉆孔支護(hù)排樁相比，大幅度地提高了支護(hù)結(jié)構(gòu)的抗剪強(qiáng)度和安全性，同時(shí)又具有良好的止水功能。另外，鉆孔咬合樁無需泥漿護(hù)壁，施工速度快，工程造價(jià)低。但由于其工藝特點(diǎn)、施工地質(zhì)情況等原因，咬合樁在施工過程中就質(zhì)量控制方面尚有像“浮籠”這樣的問題需要進(jìn)一步解決，本文通過實(shí)例對(duì)其進(jìn)行了研究分析。

1 工程概況

南京地鐵四號(hào)線一期工程D4-TA14標(biāo)樺墅站車站工程，車站全長(zhǎng)195.6 m，包括車站主體結(jié)構(gòu)、出入口、風(fēng)道等附屬工程。車站主體結(jié)構(gòu)采用明挖順做法施工，基坑深15.7 m～16.5 m，車站主體結(jié)構(gòu)基坑圍護(hù)采用φ1 000@800鉆孔咬合樁。

車站開挖面范圍內(nèi)的土層自上而下依次為①-1雜填土，①-2b2-3素填土，③-1b1-2粉質(zhì)粘土，③-2-1c2-3粉土，③-2d2-3粉砂，③-2-2c2-3粉土，③-2b2粉質(zhì)粘土，其基坑底下基本為③-2b2粉質(zhì)粘土及③-3-1b1-2粉質(zhì)粘土，而基坑圍護(hù)鉆孔咬合樁基本深入強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖中。

2 鉆孔咬合樁施工工藝特點(diǎn)

鉆孔咬合樁相鄰混凝土排樁間部分圓周相交，使之形成具有良好防滲作用的整體連續(xù)擋土支護(hù)結(jié)構(gòu)。該法特點(diǎn)為：無須排放泥漿，近于干法成孔，機(jī)械設(shè)備噪聲低、無振動(dòng)，大大減少了工程施工時(shí)對(duì)環(huán)境的污染；對(duì)沉降及變位容易控制，能夠緊鄰相近的建筑物、地下管線施工；全套管的跟管鉆進(jìn)及其掘進(jìn)方法，有效的防止了孔內(nèi)流沙、涌泥，并可進(jìn)行嵌巖，保證了成樁質(zhì)量。與鉆孔灌注樁相比，可省去樁體背后的止水帷幕和約25%的鋼筋用量。

3 鉆孔咬合樁施工工藝

鉆孔咬合樁是采用全套管沖抓機(jī)械成孔，樁與樁之間相互咬合排列的一種基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

為便于切割，樁的排列方式設(shè)計(jì)為一個(gè)素混凝土樁(A樁)和一個(gè)鋼筋混凝土樁(B樁)間隔布置，施工時(shí)先施工A樁，后施工B樁，A樁混凝土采用超緩凝型混凝土，要求必須在A樁混凝土初凝前完成B樁的施工。B樁為基坑圍護(hù)的骨架樁，其樁體質(zhì)量需重點(diǎn)控制。鉆孔咬合樁采用液壓全套管鉆機(jī)施工，B樁施工時(shí)，利用套管鉆機(jī)的切割能力切割掉相鄰A樁相交部分的混凝土，則實(shí)現(xiàn)了咬合，如圖2所示。

4 咬合樁鋼筋籠浮籠問題的研究分析

在鉆孔咬合樁的施工過程當(dāng)中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)像鋼筋籠浮籠這樣的一些質(zhì)量問題，造成咬合樁質(zhì)量不能滿足要求，從而使鉆孔咬合樁起不到預(yù)想的效果，進(jìn)而導(dǎo)致圍護(hù)結(jié)構(gòu)的功能難以保證，影響施工安全。下面針對(duì)鋼筋籠浮籠這種常見的問題做一簡(jiǎn)單分析，以減少咬合樁在施工中出現(xiàn)類似問題。

4.1 鋼筋籠產(chǎn)生浮籠的原因

鋼筋籠浮籠在鉆孔咬合樁灌注過程中經(jīng)常會(huì)遇到，即當(dāng)混凝土灌注到一定高度后，提拔套管時(shí)，將套管連同鋼筋籠整體拔出。浮籠這種問題主要發(fā)生在灌注后期，同時(shí)與樁長(zhǎng)、灌注時(shí)間、混凝土質(zhì)量以及導(dǎo)管上拔的時(shí)間也有相互關(guān)系。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工情況分析，造成鋼筋籠浮籠的主要原因有以下幾個(gè)方面：

1)在套管內(nèi)灌注混凝土，由于套管約束作用，混凝土壓力垂直集中作用于樁底部，隨著灌注高度的增加，壓力增大，底部混凝土在壓力作用下產(chǎn)生泌水現(xiàn)象，形成“硬板”與鋼套管連成一起，致使在提拔時(shí)套管內(nèi)的混凝土連同鋼筋籠一起拔出，造成鋼筋籠浮籠。

2)在實(shí)際混凝土灌注的過程中，由于單方面追求灌注速度而使套管埋深過大造成鋼筋籠上浮。

3)由于混凝土配合比不合理、骨料粒徑不科學(xué)，造成鋼筋籠與套管發(fā)生卡管，在混凝土灌注過程中隨著套管的上拔而出現(xiàn)浮籠的問題。

4)鋼筋籠加工精度、剛度不能滿足要求，造成鋼筋籠吊裝、安放時(shí)出現(xiàn)變形，引起鋼筋籠與套管間隙過小或甚至無間隙，鋼筋籠與套管接觸并發(fā)生卡管，從而造成鋼筋籠浮籠。

5)鋼筋籠吊裝下放時(shí)定位不精確，造成鋼筋籠軸線偏心，其一側(cè)與套管接觸或間隙過小，隨著混凝土的灌注及套管的上拔出現(xiàn)浮籠問題。

6)在設(shè)備選型或咬合樁設(shè)計(jì)時(shí)沒有綜合考慮鋼筋籠、套管尺寸以及套管接頭形式，造成套管或其接頭結(jié)構(gòu)與鋼筋籠外徑不配套，致使鋼筋籠與套管間隙過小，鋼筋籠與套管發(fā)生卡管，從而引起鋼筋籠的浮籠。

4.2 防止鋼筋籠產(chǎn)生浮籠的技術(shù)措施

通過以上對(duì)引起咬合樁鋼筋籠浮籠的原因分析，勝太路站在圍護(hù)結(jié)構(gòu)鉆孔咬合樁施工過程中有針對(duì)性的制定了如下一系列技術(shù)措施，從而保證了咬合樁的施工質(zhì)量。

4.2.1 混凝土

鋼筋混凝土樁的混凝土要求和易性要好，坍落度宜控制在20 cm～22 cm；骨料粒徑應(yīng)盡量小一些，不宜大于25 mm，防止鋼筋籠與套管之間出現(xiàn)卡管問題，避免上拔套管時(shí)將鋼筋籠一起帶上來。

4.2.2 鋼筋籠

1)鋼筋籠設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮施工機(jī)械及套管尺寸、接頭形式，使鋼筋籠與套管的間隙合理，施工前選擇套管時(shí)同樣需考慮以上情況；設(shè)計(jì)鋼筋籠時(shí)，還應(yīng)考慮鋼筋籠的整體剛度是否滿足要求，防止由于籠體變形而引起浮籠。

2)在鋼筋籠加工過程中，外徑尺寸應(yīng)確保精確，在規(guī)范及設(shè)計(jì)允許的范圍內(nèi)鋼筋籠的直徑盡量不要出現(xiàn)正偏差，進(jìn)而避免出現(xiàn)鋼筋籠浮籠。

3)在鋼筋籠加工制作時(shí)，焊接工藝要科學(xué)，避免鋼筋籠在焊接加工時(shí)產(chǎn)生變形，因外輪廓尺寸不規(guī)則而引起鋼筋籠浮籠。鋼筋籠制作見圖3。

4)在轉(zhuǎn)運(yùn)、吊裝、安放過程中采取可靠措施防止鋼筋籠扭曲變形；鋼筋籠下放過程中要求緩慢，防止鋼筋籠和套管壁碰撞而損害鋼筋籠，避免后期由于鋼筋籠變形而引起浮籠。鋼筋籠吊放見圖4。

4.2.3 施工設(shè)備

1)由于鉆孔咬合樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式是一種新工藝，施工中容易忽略由于施工機(jī)械及套管生產(chǎn)廠家的不同，造成套管尺寸及接頭形式不規(guī)范的問題(如在實(shí)際施工過程中，公稱直徑1 000的咬合樁，套管內(nèi)徑存在990，980等尺寸)。所以，在選擇咬合樁施工設(shè)備時(shí)，應(yīng)認(rèn)真核查套管內(nèi)徑尺寸，尤其是核查套管接頭形式和其內(nèi)徑尺寸是否滿足設(shè)計(jì)及現(xiàn)場(chǎng)施工的要求。鋼筋籠、套管在設(shè)計(jì)時(shí)一定要相互匹配才能有效避免鋼筋籠浮籠問題的出現(xiàn)。

2)混凝土澆筑的導(dǎo)管外徑尺寸、接頭形式要合理，避免在澆筑時(shí)提拔導(dǎo)管帶動(dòng)鋼筋籠上浮。

3)施工前準(zhǔn)備適合的擦壁器，對(duì)套管內(nèi)壁進(jìn)行刷洗，保證套管內(nèi)壁光滑，減少在澆筑時(shí)套管內(nèi)壁與混凝土、粘土等的不必要粘連而造成浮籠。

4.2.4 施工工藝

1)在成孔施工過程中要保證孔位的垂直度，避免成孔過程中套管偏斜超差，鋼筋籠與套管無法同軸，鋼筋籠和套管間隙過小、不均勻的問題，防止鋼筋籠浮籠。

2)套管提拔過程中一定要及時(shí)、連續(xù)，適時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)套管，套管在混凝土中埋深應(yīng)不大于2 m。在起拔套管時(shí)可以采用振動(dòng)錘起拔，利用高頻振動(dòng)的液化減摩效應(yīng)，減少浮籠問題的發(fā)生。

3)必要時(shí)焊接抗浮板，在鋼筋籠底部焊一塊比鋼筋籠直徑略小的薄鋼板或其他配重以增加抗浮能力，抗浮板與鋼筋籠的連接方式應(yīng)恰當(dāng)、尺寸合理，并保證抗浮板與鋼筋籠在同一軸線上。

4)在鋼筋籠安放并精確定位后，頂部用混凝土澆筑料斗或其他重物進(jìn)行壓載。必要時(shí)配以專用壓籠器，利用鉆機(jī)上拔動(dòng)作，下壓鋼筋籠拔套管，防止鋼筋籠出現(xiàn)浮籠。

5)在上拔套管過程中對(duì)鋼筋籠隨時(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)上浮跡象進(jìn)行及時(shí)處理，通常采用上下左右磨動(dòng)，慢拔套管，以便使套管、鋼筋籠、導(dǎo)管及時(shí)脫開。咬合樁成樁質(zhì)量圖見圖5。

5 結(jié)語

鉆孔咬合樁作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式的一種，如果其在施工過程中質(zhì)量控制不到位而影響成樁質(zhì)量，隨著基坑的開挖極易對(duì)周邊建筑物產(chǎn)生破壞作用。因此，在像南京這種軟土地層中進(jìn)行施工時(shí)，控制好咬合樁的施工質(zhì)量尤為重要。通過上述關(guān)于鉆孔咬合樁鋼筋籠浮籠問題的研究分析，勝太路站施工過程中采取了有效措施，減少了浮籠問題的發(fā)生，保證了咬合樁的施工質(zhì)量，從而保證了車站的安全施工，提高了施工效率，大大節(jié)約了成本，對(duì)類似工程有很好的借鑒作用。

[1] 陳 斌,施 斌,林 梅.南京地鐵軟土地層咬合樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)的技術(shù)研究[J].巖土工程學(xué)報(bào),2005,27(3):354-357.

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Drilling occlusive pile reinforcement cage floating problem analysis

Guo Shengzhong1Zhang Jianjun2

(1.TianjinUrbanConstructionTunnelCo.,Ltd,Tianjin300250,China; 2.ChinaRailwayNineteenBureauGroupCo.,Ltd,Beijing100176,China)

Combining with the engineering example, this paper introduced the construction process and technical characteristics of drilling occlusive pile, analyzed the causes of drilling occlusive pile reinforcement cage floating cage problems, and from concrete mixing, steel reinforcement cage fabrication and lifting, construction equipment, technology and other aspects, put forward the measures to prevent the reinforcement cage floating cage, so as to ensure the construction quality of drilling occlusive pile.

foundation pit, reinforcement cage, drilling occlusive pile, floating cage

1009-6825(2016)27-0065-02

2016-07-15

郭勝忠(1983- )，男，經(jīng)濟(jì)師

U231

A