咬合桩的应用

1、咬合桩在地下室基坑围护的应用廉俊、徐少华、毛红卫、王国阳（浙江省建工集团有限责任公司 杭州）刘翔（杭州市质量安全监督总站 杭州）摘要本文详细介绍了钻孔咬合桩的工艺原理、工艺流程和关键技术，同时根据在武林门旅游客运中心改 建工程一期工程的应用情况提出一些建议和看法。关键词围护桩 咬合桩 事故桩的处理一、工程概况杭州武林门客运中心改建工程位于杭州市武林门，南接环城北路，北临华浙公园，东连 环北绿化公园地下停车场，西侧为华浙广场。本工程地下三层，地上三十一层，建筑总高度 127.6m，总用地面积2.26公顷，规划建筑面积约12万平方米。根据本工程总体实施方案，整个工程分三期实施，主楼区域（一期工程）

2、落地面积约为 3572m2总建筑面积为51813E，地下室基坑平面尺寸为58mX62m，开挖深度基本为12.1m 和13.2m，中间局部深坑最深处为16.1m。设计综合考虑场地条件、工程地质、开挖深度和 周围环境，确定主楼区域地下室基坑围护采用咬合灌注桩（围护桩兼作防渗帷幕）结合三道 砼内支撑进行挡土，基坑南侧被动土采用高压旋喷桩加固。二、周边环境和工程地质概况一期工程现场分高跨和低跨两块（高差3m），低跨场地原为运河，后回填而成。本工程 地下室基坑南侧为环城北路，基坑距环城北路道约2.8m，环城北路下有雨水、污水、电力、 电信及煤气管道（基坑距污水管道最近处约为8.7m）；基坑东侧为坤和售楼

3、部，基坑距售楼 部约14.6m ；基坑北侧为京杭运河，基坑距运河约16m（含围堰）；基坑西侧为海运大楼和二 期工程用地，基坑距海运大楼约6.7m。根据浙江省工程物探勘察院提供的杭州武林门客运中心改建工程岩土工程勘察报告， 地下室围护桩涉及土层为杂填土、淤泥、淤泥质粘土、粉质粘土和粉砂，地下水主要为孔隙 潜水，由大气降水和地表径流补给，下部孔隙承压水赋于-2粉砂层及砾砂层中，水位 随季节而变化影响较大。图1周边环境平面图三、基坑围护体设计概况本工程地下室基坑围护桩采用咬合桩（钢筋砼桩用于挡土，素砼桩用于止水），直径为 中1000，咬合厚度30cm，其中素砼桩长为15.2m，场地高跨钢筋砼桩长30

4、m左右，场地低跨 钢筋砼桩长20m左右。钢筋砼桩砼采用C30砼，素砼桩砼采用C15超缓凝砼。钢筋砼桩主筋 采用中32和28的三级钢（钢筋连接采用机械连接），箍筋采用中8圆钢，定位箍采用中18 二级钢，钢筋笼保护层为7cm。咬合桩桩位水平偏差要求小于50mm，竖向垂直偏差要求小于 0.5%，桩顶标高和钢筋笼标高偏差小于20 cm，充盈系数1.1左右，沉碴厚度小于200mm。四、咬合桩施工1、工艺原理咬合桩是一种桩与桩之间相互咬合的基坑围护结构，素砼桩与钢筋砼桩间隔排列。施工 采用“套管钻机+超缓凝型砼”方案，先施工素砼桩（桩砼为超缓凝砼），后施工钢筋砼桩， 钢筋砼桩施工时，利用套管钻机的切割能力

5、切割掉相邻两侧素砼桩相交部分的砼（要求在素 砼桩初凝之前完成钢筋砼桩的施工），实现咬合。=冲击抓斗A1桩施工A2桩施工B桩施工图2钻孔咬合桩施工工艺原理图2、施工设备咬合桩施工设备主要包括液压摇动式全套管钻机（国产MZ系列配30T履带吊）、履带吊、 挖掘机和钢筋加工机械等，其中钻机用于咬合桩成孔、钢筋笼吊装和砼灌注，履带吊用于钢 筋笼的转运和安装，挖掘机主要用于成孔出土清理和外运。图3设备示意图3、施工流程导墙施工一套管钻机就位一吊放第一节套管一测控垂直度一压入第一节套管一校对垂 直度一抓斗取土，套管逐节钻进一测量孔深一清除孔底虚土一吊放钢筋笼一吊放砼导管一灌 注砼一测定砼面一桩机移位（1）导

6、墙施工为确保桩位的准确性并提供套管钻机的行走面，桩顶上部设砼导墙。导墙宽度为3.5m， 厚度为0.3m,定位孔直径比桩径大2cm。导墙的砼等级和配筋可根据场地土质情况进行调整。（2）套管钻机就位导墙达到强度后，定位放样桩中心位置，并将点位设置在导墙上，作为钻机定位控制点。 移动套管钻机至正确位置，使套管钻机抱管器中心对准桩位中心。（2 ）取土成孔钻机就位后，将第一节管吊装在桩机钳口中，找正桩管垂直度后，磨桩下压桩管，压入 深度约为2.5m-1.5m，然后用抓斗从套管内取土，边抓土边下压套管，始终保持套管底口超 深开挖面大于2.5m。第一节套管全部压入土中后（套管高出导墙面1.5m左右，便于接管

7、）， 检测垂直度（不合格进行纠偏），安装第二节套管继续下压取土，如此继续至设计孔底标高， 检查孔底、测量孔深和垂直度，将孔底的虚土全部清除。钢筋笼制作和吊放根据工艺要求，咬合桩钢筋笼不能分段制作，必须整根制作，并且钢筋笼采用履带吊吊 放，因此对钢筋笼的牢固程度较高，相应吊点位置必须合理设置。钢筋笼入孔时必须对准孔位中心、保持垂直，采用正、反旋转缓慢逐步下放，放至设计 标高后立即固定（根据套管顶端标高确定钢筋笼吊放标高，必须保证桩顶设计标高，允许误 差为20cm）。若孔底土层较软时可在孔底垫上约20 cm厚的碎石和预制砼板以防下沉。（4）灌注砼桩身砼灌注采用水下砼灌注法。钢筋笼吊放后，安装导管（

8、导管接头带有密封圈，确保 密封，导管支承需保证在需要减慢或停止砼流动时使导管能迅速升降）。安放砼漏斗与隔水 橡皮球胆，并将导管提离孔底0.5m。砼初灌量为1.11.5m3能埋住导管0.81.3m。灌注 过程中，导管埋入深度保持在3m10m之间，最小埋入深度不得小于2.5m。浇灌砼时随浇 随提，严禁将导管提出砼面或埋入过深，一次提拔不得超过6m。砼浇灌中应防止钢筋笼上 浮，在砼面接近钢筋笼底端时灌注速度适当放慢，当砼进入钢筋笼底端12m后，可适当提 升导管，导管提升要平稳，避免出料冲击过大或钩带钢筋笼。五、关键技术1、同排桩成桩顺序原则先施工素砼（A桩），后施工钢筋砼（B桩），成桩顺序：A 1A

9、2B1A3B2A4 一B3，如图所示：图4同排桩施工顺序2、超缓凝砼配制超缓凝砼用于素砼桩，其作用是延长素砼桩砼的初凝时间，为套管钻机切割素砼桩砼创 造条件，确保钢筋砼桩成孔能够在素砼桩砼初凝之前完成和相邻桩之间的咬合度。超缓凝砼技术参数：砼缓凝时间为4倍的单桩成孔时间且大于60小时；砼坍落度为162cm；砼的3天强度值不大于3Mpa。3、桩身垂直度控制为了保证咬合桩底部有足够厚度的咬合，除对桩位定位误差严格控制外，还应对其垂直 度进行严格的控制。（1）套管顺直度检查和校正咬合桩施工前，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的顺直度检查和校正（偏差宜

10、小于10mm）。（2）成孔过程中桩的垂直度检测在地面上，用经纬仪从两个相互垂直方向检查套管垂直度，不合格随时纠偏；每节套管 压完后，用测斜仪或“测环”检查孔内垂直度，不合格立即纠偏，直至合格再安装下一节套 管；成孔完毕后，从两个相互垂直的方向检查垂直度，不合格必须纠偏至达到要求为止。（3）纠偏套管入土不足5m，可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；套 管入土超过5m，可先利用钻机油缸直接纠偏，如达不到要求，素砼桩可向套管内填砂或粘土， 钢筋砼桩可向套管内填入与素砼桩相同的超缓凝砼，一边填一边拔管，直至将套管提升到上 一次检查合格的地方，调直套管后重新下压。4、“管涌”的处理在

11、钢筋砼桩成孔过程中，由于素砼桩砼未凝固，还处于流动状态，其砼有可能涌入钢筋 砼桩孔内，形成“管涌”，因此套管底口始终保持超前于开挖面一定距离（大于2.5m），以便 于形成一段“瓶颈”，阻止砼的流动。钢筋砼桩成孔过程中必须随时观察相邻两侧素砼桩砼顶 面，如发现砼面下陷立即停止成孔，并一边将套管尽量下压，一边向钢筋桩内填土，直到完 全制止住“管涌”为止。图5砼管涌现象示意图5、施工接头的处理在咬合桩施工中，无论是一台钻机或是多台钻机，都存在一个或多个施工接头。施工接 头处理采用砂桩，即在钻机开始施工所成的第一个孔内用砂灌满，此孔位应为某根钢筋砼桩 位，待施工到此接头时用钻机挖出砂并吊放钢筋笼和灌注

12、砼，而此处必然产生施工缝，为避 免围护体渗水，在砂桩接缝外侧再增设一根高压旋喷桩止水（桩径为800，桩顶标高和桩长 同素砼桩）。6、事故桩的处理钢筋砼桩成孔时，与其相邻的两根素砼桩中一根砼已经凝固,使套管钻机不能按正常进行 切割咬合，在这种情况下，将钢筋砼桩向砼未凝固的素砼桩方向平移一个咬合厚度（钢筋桩 与砼凝固的素砼桩相切，在相切处的外侧增设一根高压旋喷桩止水），使套管钻机单侧切割 砼未凝固的素砼桩。钢筋砼桩成孔时，与其相邻的两根素砼桩均已经凝固，在这种情况下，停止该根钢筋砼桩 的施工，调整桩序继续后面咬合桩的施工，以后在该根钢筋砼桩及其相邻素砼桩的外测补设 三根咬合桩及两根高压旋喷桩。图6

13、素砼桩凝固处理示意图六、实施简况和实施效果根据设计要求和单桩成桩时间，本工程素砼桩砼的强度等级为C15，初凝时间为70小 时，坍落度为162cm。由于超缓凝砼是咬合桩施工成败的关键，在开工前专门委托商品砼 公司进行试配，超缓凝砼配合比如下：超缓凝砼配合比材料名称水泥粉煤灰减水剂水砂石品种规格天基 P0.32.5二级ZX-5A自来水中砂5-25每方用量（Kg）240805.441708251000根据咬合桩工作量和合同工期，实际施工时，布置三台钻机、三台履带吊和两台PC200 挖掘机。咬合桩工程于2005年1月14日开始施工，历时52天，于2005年3月6日全部施 工完毕，总共完成咬合桩348根

14、，其中素砼桩174，钢筋砼桩174根。目前，一期工程地下室已结顶，在土方开挖和地下室结构施工中，露出的桩体表面较为 平整，桩位排列清晰完整，咬合桩围护桩体基本无渗漏水且钢筋砼桩无裂缝，基坑变形基本 控制在设计计算值。图7 咬合桩实景阁七、体会1、咬合桩成孔中，靠钻机液压油缸行程将套管压入土层，套管可边压入边纠偏，而且 可随时派人进入套管内检查成孔精度，因此咬合桩成孔精度高。2、咬合桩成孔采用冲抓斗在套管内抓土，无须排放泥浆，而且设备噪声低、振动小， 对环境污染不大，有利于文明施工。3、咬合桩成孔和灌注砼都在套筒内进行，而且在成孔中，套管底部始终低于开挖面， 能有效防止孔内流砂、涌泥和素砼桩砼管涌，确保桩径大小和减少桩身鼓包现象，因此咬合 桩成桩质量较高。4、咬合桩围护体的咬合是钢筋砼桩切割素砼桩形成，因此素砼桩的超缓凝砼初凝时间 是确保咬合桩能够逐根顺利施工以及确保钢筋砼桩和素砼桩咬合密实程度的关键，因此在施 工中，必须做好砼的拌制和供应，在灌注砼时，必须专人负责，避免将钢筋砼桩的砼灌入素 砼桩内。5、咬合桩围护体是由钢筋砼桩和素砼桩相互咬合而成，从而形成良好的整体连续结构， 可以有效的止水，增强了基坑的空间效应，对基坑的变形控制较为有利，因此特别适合用于 淤泥、流砂和地下水富集等不良土层。6、在基坑变形接近设计计算值时，在素砼桩发现部分细裂缝，但无渗漏，这说明素砼