葛旭锋,陈晓东

(1.杭州余杭林业水利投资有限公司，浙江 杭州 310000；2.浙江元兴工程顾问有限公司，浙江 杭州 310000)

水利工程的施工建设具有规模巨大、施工周期长、施工环节众多以及内容复杂的特点，在实际施工中也容易遇到复杂的施工环境，需要施工单位结合实际情况，做好施工技术的选择和优化，强化基础处理工作。咬合灌注桩是一种新型的排桩式围护结构，对比传统的灌注桩施工技术，咬合灌注桩的施工质量更好，施工速度更快，而且施工成本更低，经济效益良好，在很多工程项目中得到了应用。

1 咬合灌注桩技术概述

咬合灌注桩所在桩和桩之间形成相互咬合排列的结构形式，桩的排列方式采用的是一条不配筋且使用超缓凝素混凝土桩(A桩)与一条钢筋混凝土桩(B桩)间隔布置。在实际施工环节，需要先施工A桩再施工B桩，要求必须在A桩混凝土初凝后终凝前完成B桩的施工。不管是A桩还是B桩，在施工中采用的都是全套管钻机施工，需要将相邻A桩相交部分的混凝土切除以实现咬合。

在对咬合灌注桩进行施工的过程中，需要设置好混凝土导墙以确保咬合桩定位准确，混凝土关注环节，B桩的施工需要对A桩进行切割[1]，而如果A桩混凝土没有达到一定强度，切割作业会导致混凝土损伤。因此，需要延缓A桩混凝土的初凝时间，例如，可以通过掺加SP型缓凝减水剂的方式，将混凝土初凝时间延缓到60h左右，确保后续施工的顺利进行。混凝土灌注采用的是导管法，如果孔底出现大量渗水，涌水量达到了1m3/h以上，则需要采用水下混凝土灌注施工。

2 水利工程基础处理中咬合灌注桩技术的优势

在水利工程基础处理中，咬合灌注桩技术的优势十分明显，一是在施工过程中，设备产生的噪声较小，没有振动，也不存在泥浆污染问题，与干法取土类似，对于周边环境的影响很小；二是沉降变形控制简单，因为设置有保护钢管套，因此可以在靠近建筑基础或者地下管线的区域进行施工；三是采用全套管根管钻进作业的方式，可以穿越饱和含水地层[2]，避免了孔内流沙和涌泥的问题，也可以进行嵌岩作业，施工安全快捷，桩身质量和承载能力可以得到保证；四是第二序列的桩体能够在已经施工完成的第一序列的桩体间进行切割和咬合作业，全套管护孔的方式能够最大限度的保障桩间咬合的紧密性，从而形成整体连续的结构构造；五是不需要对止水帷幕进行施工，对比其他的基础处理方式，在成本造价方面有较为明显的优势。

3 咬合灌注桩技术在水利工程基础处理中的实践

3.1 案例概述

某河道整治工程中，岸线总长6.75km，堤岸采用的是充填袋砂堤心斜坡结构。新的发展环境下，为了能够更好地满足河道防洪需求以及预留船舶停靠需求，将长度约1km的北侧斜坡式堤岸改造成为直立式断面，断面结构如图1所示。

图1 直立式断面结构

3.2 实践要点

3.2.1地质勘察

结合相应的地质勘察报告，工程所处区域内土层结构自上到下依次为淤泥层、粉质黏土、和冲洪积相粘土，上部软土层厚度较大，对于工程基础的施工要求较高[3]。

3.2.2结构设计

一是应该切实做好结构选型工作。结合地质条件分析，工程施工中，需要先在堤岸位置形成斜坡式围堰，形成干地施工条件，然后才能对直立式结构进行改建。从工程特点着眼，针对多个施工方案进行综合评估，最终决定采用双排咬合灌注桩搭配格构式水泥搅拌桩的方式来对地基进行处理；二是应该确定好相应的结构方案。结构桩体的总宽度为6.5m，顶部高程3.7m，双排咬合灌注桩包含了桩基和连系梁，咬合灌注桩的直径为1500mm，咬合厚度300mm，双排桩桩心的间距为4.5m，顶部和底部高程分别为1.5m和-30.0m[4]；三是需要重视相关参数的计算分析。咬合灌注桩参数的计算内容有很多，如桩基嵌固稳定性计算、抗倾覆计算、内力计算、桩体承载力计算等。依照JGJ 120—2012《建筑基坑支出技术规程》的相关规定，咬合灌注桩嵌固稳定性安全系数和抗倾覆安全系数均为2.24，抗隆起安全系数为3.01，都能够满足在规范的要求。双排桩各个结构的内力计算采用的是规范中推荐的平面刚架结构模型，计算结果见表1。

表1 咬合灌注桩结构内力计算结果

3.2.3测量定位

在对咬合灌注桩进行施工前，测量定位不可或缺，要求工程技术人员重视起来，保证测量定位的精度和准确，在桩体顶部设置相应的浆砌石及混凝土导墙。实际施工设计环节，应该做好套管钻机行走面的合理设计，导墙宽度可以依照工程的具体要求确定，做好导墙厚度的精准计算，定位控制的直径也需要保证准确性，通常要超过桩径2cm左右[5]。

纳入标准：①老年高血压患者；②年龄≧60岁；③所有患者主要表现为鼻腔反复出血或一次性大量出血，出血量＞200ml，采用填塞法治疗无效，手术时均在急性出血期；④血常规及凝血时间等指标正常。

3.2.4钻机就位

咬合灌注桩施工搭配的是液压摇动式全套管灌注桩机，设备采用的是管内冲抓出土方式，虽然也就可以使用螺栓式钻机设备，但是会导致施工成本的增大。在技术方面相对先进且性能优越的钻机有旋挖式钻机和回旋式套管钻机，正式施工前，必须对钻机进行检查，确保其状态良好，对钻机的位置进行调整，确保其与标准参数一致。校对环节，需要确保混凝土导墙达到了一定强度等级，然后使用50t级起重设备对套管钻机进行移动，要求主机抱管器中心能够对准桩位中心[6]。

3.2.5开孔清孔

钻机就位后，需要将第一节管吊装到桩机钳口，对其垂直度进行调整，确保出制度达到施工设计标准的要求后，下压桩管，做好压入深度的严格管控，当深度达到2.5m左右时，可以使用抓斗从套管内取土，要求将套管底口超深开挖面控制在2.5m以上，第1节套管全部压入后，可以进行第2节套管的施工。在施工过程中，需要注意，达到设计孔底标高后，需要对孔底进行检查，测量孔的深度和垂直度，做好清孔工作，将虚土浮土全部清除[7]。

3.2.6钢筋笼施工

一是钢筋笼制作，咬合灌注桩的钢筋笼与传统灌注桩的钢筋笼存在一定区别，必须整根进行制作，因此需要在施工现场制作然后借助履带吊放。在施工过程中，必须切实保证钢筋笼的稳定性和牢固性；二是钢筋笼安装，需要对吊点的位置进行合理选择，要求钢筋笼的中心能够对准桩孔中心，保持较高的垂直度，采用正反旋转的方式缓慢下放，达到设计标高后，需要对钢筋笼进行固定。可以依照套管顶端的标高来对钢筋笼吊放的标高进行明确，保证桩顶设计标高，将允许误差控制在±20cm的范围内。若孔底为软土，需要垫上厚度20cm的预制混凝土板或者碎石，以此来避免钢筋笼下沉的问题。

3.2.7混凝土灌注

3.2.8施工工艺

咬合灌注桩传统施工工艺是全套管桩基施工工艺配合超缓凝混凝土构筑素混凝土桩，要求相邻钢筋混凝土桩的成孔可以在素混凝土桩初凝前完成，借助相邻桩间混凝土的初凝时间差，完成相邻混凝土排桩间的圆周相嵌，以此来形成咬合桩。但是结合该工程的实际情况分析，传统咬合灌注桩施工工艺在实际应用方面存在一定的局限性，即施工清障能力不足，在施工环节，需要于混凝土初凝前强度相对较低时进行切削和咬合作业，施工的成效会受到缓凝剂的影响。而单桩缓凝作用会因为成桩条件差异有所不同，导致了咬合灌注桩的施工局限性大，无法很好地保障施工质量，也会增大工程事故发生的概率[9]。

对此，结合该工程的实际情况，在施工中引入了硬法切割咬合灌注桩工艺，不需要添加缓凝剂，因此也不会受到缓凝作用的影响，可以使用多台设备同时进行施工，对比传统施工工艺，能够极大的缩短工期，提高工作效率。硬法切割咬合桩的共同流程为：施工准备阶段，对设备、材料进行检查，做好场地凭证，于桩顶位置浇筑钢筋混凝土导墙(如图3所示)，导墙的尺寸为4m×0.5m(宽×厚)，确保咬合桩孔口位置的精确性，然后在桩位放样验收合格后，进行沟槽的人工开挖。定位成孔以及钢套管接管后，可以进行取土作业，该工程本身处于深厚淤泥地质区域，需要搭配钢护筒护壁工艺，避免出现塌孔和缩颈的问题。在水侧咬合桩素混凝土灌注桩施工中，为了最大限度地保障垂直度和咬合的效果，采用了全钢护筒施工。咬合桩中的钢筋混凝土灌注桩及陆地侧钢筋混凝土灌注桩则根据实际情况，以16m位置为分界线，16m以上使用了钢护筒，16m以下则采用泥浆护壁的形式[10]。

结合图2分析，A类桩为素混凝土桩，B类桩为钢筋混凝土桩，施工顺序为：A1→A2→B1→A3→B2→A4→B3。

图2 试桩桩位及施工顺序

3.2.9质量检测

从验证双排咬合灌注桩及上述硬法切割咬合工艺施工效果的角度，在工程正式施工前，选择典型结构段开展试验，结果表明施工工艺能够很好地满足施工要求。对于前排的咬合灌注桩，钢筋混凝土桩的施工需要在素混凝土桩灌注完成后等待至少5d才能进行，素混凝土灌注桩与钢筋混凝土灌注桩各自的充盈系数为1.46和1.41。依照试验段得到的结论，进行大范围施工，在施工后依照相关规范及工程设计施工要求，针对咬合灌注桩的使用质量进行检测，结果显示，施工质量能够很好地满足要求[11]。

4 结语

总而言之，水利工程项目施工建设中，咬合灌注桩得到了十分广泛的应用，经过不断的调整改进，相应的施工工艺和施工技术得到了优化和完善，不过也需要注意，咬合灌注桩的施工需要对照相关标准以及工程项目的具体情况进行调整，加强施工质量控制。结合该工程的实际情况，采用了双排咬合灌注桩结构，其适用于后方作业空间狭小，软土层厚度大，可以在陆上进行施工的水利工程项目，不需要进行河道的断流以及大面积开挖；硬法切割咬合工艺的应用，使得素混凝土桩不再需要添加缓凝剂，促进了工作质量的提高，而且可以实现多台设备同时作业，工作效率能够得到保证。