刘 国 跃

(山西交通控股集团有限公司吕梁北高速公路分公司，山西 吕梁 033000)

1 概述

钻孔咬合桩是一种新型的建筑基坑围护结构。采用钻孔咬合桩形成的连接挡土支护结构中，相邻桩体的部分圆周相嵌，且后施工工序采用钢筋混凝土桩体，成型后表现出显著的挡土防水效果。可以看出，其最大特点是相邻桩间咬合连续成墙。

与其他桩基础施工相比，咬合桩施工采用全套管跟管钻进，施工安全快捷。对桩身质量能较好的控制，桩体沉降及变形容易控制，能有效确保桩体承载性能。在桩体施工中，由于第二序次桩体的切割咬合作业是在第一序次两桩间实施，采用的全套管护孔方式对确保桩间紧密咬合非常有效，保证整体连续结构形成。施工作业对环境的影响小，成桩质量可靠且造价低，在深基坑围护施工中有着广泛用途。

在咬合桩施工中，由于咬合桩桩径受限，须使用多种直径套管。灌注混凝土后，有时会发生钢筋笼上升的事故。无水挖掘时需要注意防止缺氧、有害气体等发生。

咬合桩施工无泥浆污染，适用于软土地质施工，作为基坑工程的挡墙结构、止水帷幕和主体承重结构，可在各种土层、强风化与中风化岩层中使用，在淤泥质地层和抛石填海区不建议使用。

2 施工技术要点

在某咬合桩施工中，施工现场地质结构以回填土、砂质粘土和泥岩为主，且回填层中夹杂粒径大小不等的碎石。围护结构采用套筒咬合桩加内支撑结构体系，咬合桩桩径1.2 m，桩深33.5 m，单桩成孔时间120 min。要求桩身垂直度偏差不大于1‰。

2.1 施工工序

本项目中，采用全套管钻机钻孔进行施工作业，施工控制的关键在于保证桩间形成紧密的相互咬合。桩体分两种类型，如图1所示，A桩和B桩，间隔分布排列。A为超缓凝素混凝土桩，第一序桩；B为钢筋混凝土桩，第二序桩。施工顺序为：A1→A2→B1→A3→B2→A4…An→Bn-1，依次类推，确保B桩嵌入A桩体内，成为一个整体。

2.2 导墙施工

在本项目中，通过在桩顶上部进行钢筋混凝土导墙施工(如图2所示)时的预留孔径，可用于孔口定位误差控制，便于将孔口定位精度有效提高，同时提高钻机的就位效率。

在桩位放样线符合要求后，人工开挖沟槽，绑扎导墙钢筋。为控制底模及模板施工，开挖的沟槽整平夯实后，须将沟槽中心线引入沟槽下，应保证导墙中心线正确无误。

采用整体钢模进行导墙施工，要求设计的导墙直径比桩径大20 mm。在进行混凝土浇筑前，须进行模板垂直度、中线及净距等参数的复核，确保无误后进行浇筑。采用C30商品混凝土进行浇筑，从两边对称交替进行。为确保混凝土密实度，使用插入式振捣器进行振捣密实作业，要求的振捣间距为600 mm。

将导墙模板拆除后，须重新进行桩位中心点的校核，在导墙顶面上使用红油漆进行标示，将其作为钻机定位时的控制点。

2.3 单桩施工

为确保咬合桩质量，实现连续施工，须确保成桩施工、机械维修及混凝土供应等各工序应有机结合、协调一致。本项目采用的每节套管长7 m。

为保证桩体间形成紧密咬合，须进行严格的孔口定位误差控制。当套管钻机移动就位后，为保证钻进孔位精度，须校核钻机抱管器中心与导墙上的桩位中心点对正。同时，检查在预留定位孔内插入的第一节套管(如图3所示)，进行套管位置调整，保证定位孔内径与套管外壁间空隙的均匀。

插入地面的第一节套管深度达到3 m后，开始使用抓斗从套管内进行取土作业，一边取土一边缓慢匀速下压套管。为确保套管垂直度，要求将取土面始终超前于套管底口的距离控制在2 m。当第一节套管地面以上部分为1.0 m时，进行垂直度检测和调整，必要时采取纠偏措施。再进行第二节套管安装，循环连续进行取土和下压作业，直至达到设计的孔底标高。

B桩使用的钢筋笼采用“整节制作，一次吊放”方式进行安装。钢筋笼为圆形，全长配筋，主筋不均匀分布，焊点交错布置。将钢筋笼缓慢吊放至孔内，须采取有效措施确保钢筋笼标高。

桩体混凝土灌注采用水下混凝土灌注法进行，要求边浇筑边拔套管。采用C30超缓凝混凝土进行A序桩的灌注，采用C35商品混凝土进行B序桩的灌注。在进行浇筑前，应采取有效措施确保导管的密封和抗拉性能。在导管上口设置料斗用于灌注作业(如图4所示)，倒入料斗的混凝土须性能检测合格。在灌注中，须重视首批混凝土灌注数量和质量，以确保导管下口埋入混凝土深度不小于1 m。在灌注过程中，要求套管缓慢匀速拔起，与套管总长、料斗放料斗数等相关参数相协调。

水下灌注桩桩顶标高比设计标高高0.5 m，以保证设计桩顶的混凝土质量。

浇筑完毕后(如图5所示)，导管及套筒要缓慢拔除。

3 关键技术质量控制

在咬合桩施工中，为确保桩体相互咬合获得最大抗弯强度，须重点做好垂直度、混凝土缓凝时间、钢筋笼定位等措施和预防“管涌”，保证成桩质量。

3.1 垂直度控制

在硬切割被咬合的桩时，垂直度控制困难，咬合面厚，强度高于周边土体，套管及钻斗容易跑偏，须采取慢进尺，勤捞土、逐步下管，一般B桩较A桩施工时间偏长。

进行垂直度控制主要有以下措施：

1)检查和校正采用的套管顺直度，将允许偏差控制在1‰～2‰ 范围内。先进行单节套管的检查和校正，再将套管按设计长度接长后进行检查和校正。

2)成孔钻进中的垂直度监测。在对地面以上套管进行垂直度监测时，一般设专人采用经纬仪或线锥不间断进行测定，以便对发现的偏差及时进行调整。

在每节套管压完后，对孔内垂直度检测应在进行下节套管安装前进行，指定专人使用“测环”或“线锥”检查。对发现的垂直度不合格须及时采取纠偏措施，合格后方允许继续施工。

3)在成孔过程中，当垂直度超过允许偏差时，一般可采取以下纠偏措施：

a.直接进行套管垂直度调整。该法一般在偏差较小或套管入土深度不足5 m时采用，使用钻机油缸即可完成。

b.对检查发现的A桩发生较大偏移且入土深度在5 m以上时，先直接使用钻机油缸纠偏。当直接纠偏难以达到要求时，向套管内一边进行砂或黏土的回填，一边进行套管拔起。要求将套管拔起至上次检查合格部位，垂直度检测合格后重新进行下压。

c.对检查发现的B桩发生较大偏移且入土深度在5 m以上时，其纠偏方法与A桩基本相同，不同之处在于采用的回填材料。

B桩回填严禁采用砂或黏土，以免桩间形成土夹层降低防水效果，一般采用与A桩相同的素混凝土。

3.2 超缓凝混凝土施工质量控制

在本项目中，A桩采用素混凝土，B桩采用钢筋混凝土，相邻桩体间相互咬合20 cm。在B序桩成孔时，要求A序桩须具有一定的强度，同时为避免A序桩凝固过快导致的B桩成孔困难，做好A序桩的凝固时间控制就尤为重要。

在施工设计中，须综合考虑施工现场的地质条件、桩长、桩径和钻机能力等因素，合理确定A桩单桩的缓凝时间。一般根据下式进行计算：T=3t+K，其中，T为A桩混凝土初凝时间；K为储备时间，一般取12 h；t为单桩成桩时间。

本项目中，要求A型桩缓凝时间应不小于60 h，B型桩缓凝时间应不小于10 h。

3.3 钢筋笼上浮控制措施

在B序桩施工中，由于钢筋笼与套管内壁的间隙较小，使得钢筋笼容易被带着在套管拔起时一起上浮。

预防措施主要有：须严格进行B桩混凝土中的粗骨料粒径控制，将粒径上限控制在20 mm以内；将一块薄钢板焊接在钢筋笼底部，以有效增强其抗浮能力；严格按规程操作混凝土灌注作业。

3.4 “管涌”处理

在B桩成孔过程中，由于A桩未完全凝固，尚处于流动状态的A桩混凝土可能从咬合部位涌入B桩孔内。

在施工中，使用较多的预防或处治“管涌”的措施主要有：

1)降低A桩混凝土流动性，降低混凝土坍落度，一般要求不超过18 cm。

2)为起到阻止A桩混凝土流动的效果，要求始终保持套管底口超前于取土面一定距离，越大越好，本项目要求不小于2 m。

3)通过向套管内注入一定量的水来平衡混凝土压力，阻止“管涌”发生。

4)在B桩成孔过程中，应指定专人进行相邻两侧A桩混凝土顶面的不间断观测。对A桩顶面出现的下陷，应做到及时发现，及时停工，然后尽量下压套管并注水，直到“管涌”完全停止。

4 结语

钻孔咬合桩实现了软土地质条件下的无泥浆施工，通过相邻桩间的紧密咬合使得传统桩心相切的防水效果差问题得到有效解决，具有施工速度快，施工质量好，防水性能优良的特性。

与灌注桩相比，咬合桩避免了泥浆护壁造成的泥皮和沉渣对桩身承载力的削弱，完全避免了灌注桩可能发生的缩颈、断桩、混凝土离析等质量问题，桩端夯击扩作业时，桩的竖向承载力高，成桩质量稳定，在我国进行推广和应用，具有极大的应用前景。