维普资讯 http://www.cqvip.com 浙江建筑第２４卷第５期２００７年５月 全钢套管咬合桩在基坑围护工程中的应用 张良军，任立东 （杭州市钱江新城建设开发公司，浙江杭州３１００１６） 摘要：杭州市钱江新城地下通道及停车场基坑围护工程采用全钢套管法咬合桩施工技术，咬合桩加预应力锚杆的方式，不 仅保证了相Ｉ临杭州大剧院工程拱角处基坑的安全，而且止水效果良好。现介绍咬合桩施工中的导墙施工、钻进成孔、钢筋笼制作 与吊放防浮工艺，以及超缓混凝土的配制与灌注技术；同时介绍对于缺陷桩的补强措施。 关麓词：全钢套管；咬合桩；超缓凝混凝土 中图分类号：ＴＵ４７３．１ ４ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００８—３７０７（２００７）０５—００３２—０４ 南紧靠之江路下穿段，西侧为杭州市国际会议中心， ｌ 工程概况 邻近钱塘江，距离钱塘江堤６０ ｍ，地层透水性好，地 杭州市钱江新城地下通道及地下停车场项目一 下水量丰富。 期工程位于浙江省杭州市钱江新城区内。２层地下 （１）根据工程勘察报告，该区域场地工程地质 室，平时作为地下停车场和地下通道使用，战时为人 条件：地面标高在６．５～７．８ ｍ，地下水位在２．５ ｍ 防，建筑面积５２ ６５３ ｍ 。该工程东临杭州大剧院， 左右，场地地层物理力学指标见表１。 表１场地地层物理力学标 （２）基坑围护设计：基坑深度１３～１５ ｍ，经多方 凝土强度等级Ｃ１５，素桩Ａ长１４ ｍ，钢筋混凝土桩Ｂ 案比较，围护体系采用咬合桩４，１ ０００加四道预应力 长２１．６ ｍ，桩身素混凝土采用缓凝时间为６０ ｈ的超 锚杆，靠杭州大剧院拱角处结合钢筋混凝土支撑梁 缓凝混凝土，抗渗等级为Ｓ８。 体系，配合深井降水，围护设计桩采用４，１ ０００ ＠１ ５００ ｍｍ咬合桩，两根钢筋混凝土Ｂ桩之间采用 ２咬合桩施工工艺 素混凝土Ａ桩咬合作为止水帷幕，钢筋混凝土与素 咬合桩是利用超缓凝混凝土的特殊性能，采用 混凝土咬合２５０ ｍｍ，钢筋混凝土强度等级Ｃ２５，素混 高精度的全套管钻机通过钢套管切割超缓凝混凝土 收稿日期：２００７一Ｏｌ—Ｏ６ 作者简介：张良军（１９７５～），男，湖南祁阳人，工程师，从事建筑工程管理工作。 ・３２・ 维普资讯 http://www.cqvip.com 张良军等：全钢套管咬合桩在基坑围护工程中的应用 工艺成孔、成桩的一种特殊桩型，通过桩与桩之间的 时，利用套管钻机的切割能力割掉相邻Ａ桩相交部 分的混凝土，实现咬合，见图２。排桩施工流程为： Ａ１一Ａ２一Ｂ１一Ａ３一Ｂ２一Ａ４一Ｂ３……。上述超缓凝 咬合搭接，可形成挡土截水的连续排桩围护结构或 地下防渗墙。咬合桩的排列形式为一个素混凝土 （Ａ桩）和一个钢筋混凝土（Ｂ桩）间隔，见图１。施 工Ａ桩后施工Ｂ桩，Ａ桩采用超缓凝混凝土，必须 在Ａ桩混凝土初凝之前完成Ｂ桩的施工，Ｂ桩施工 混凝土是咬合桩施工的一个关键，特别是对缓凝时 间的控制。 ｌ， Ｂ１桩定付孔 ｌ Ｉ ， Ｉ ．Ｂ１桩定位孔Ｉ Ｉ ’拨 Ｉ 一 阐｛ 。・Ｉ ｆ 拉 －Ｔ－ ＂ ‘● ’－● 《《 。● ● ● ’ｔＪ ，桩 ＡＩ焦 兰 ● ●● ●● ‘Ａ ＿● － ●● ｊ ｊ 口刃脚 ‘ ．． 叠ｊ ● ‘ ‘ ， ● ● ●● ● ● 牙辱 牙ｊ 季ｊ 盔 … 叠 ●Ｉ Ａ，桩施工 Ａ 桩施工 Ｂ１桩施：￡ 图１ 钢套管切割混凝土示意图 图２排桩施工工艺流程 本工程采用昆明捷程桩工捷程牌ＭＺ全套管钻 机施工咬合桩，钢套筒采用加强型。其单桩施工流 程为：导墙施工一桩机定位一套筒钻进和取土，直到 达到设计深度一钢筋笼吊放一下导管一浇筑混凝 土，同时逐步拔除混凝土导管和套筒一桩体形成。 ２．１ 导墙施工 始终保持在挖土面以下不少于２．５ ｍ，直至达到设 计孔深。本工程施工中，咬合桩的基底落在⑤一２ 灰色粉质黏土层，施工过程中要注意地质变化，防止 穿透透水层。在成孔过程中要保证套筒下压的垂直 度，当垂直度超出标准和设计要求时，应该采取纠偏 措施。 为确保定位精度和钻机的稳定，浇筑了‘１厂’ 形的钢筋混凝土导墙，宽４ ０００ ｍｍ，厚３００ ｍｍ，配 ２．２．１ 垂直度控制 为了确保咬合桩底部咬合量， 应严格控制桩的垂直度，桩的垂直度要求确定为不 大于３‰。垂直度控制要做到几个方面： （１）套管的顺直度检查和校正。咬合桩施工前 在平整地面上进行套管顺直度的检查和校正，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入整根套管（１５～２５ ｍ）， 顺直度的偏差宜小于１０ ｍｍ。检测方法：于地面上 ． ． 筋４，１２＠２００双向双排，混凝土强度等级Ｃ２５。在导 墙施工时应清除地下障碍物，以保证成桩顺利。 ２．２钻进成孔 导墙有足够的强度后，将钻机就位对中，然后套 筒开始下压钻进、取土，一节套筒完成后再接下一节 （地面以上要留１．２～１．５ ｍ，以便于接管）。套筒底 维普资讯 http://www.cqvip.com 张良军等：全钢套管咬合桩在基坑崩护工程中的应用 测放出两条相互平等的直线，将套管置于两条直线 之间，然后用线锤和直尺进行检测； （２）成孔过程中桩的垂直度监测和检查。①地 面监测：在地面选择两个相互垂直的方向采用经纬 的薄钢板以增加其抗浮能力，若遇孔底土层较软时 可在孔底垫上约２０ Ｉ１１的碎石以防止笼子下沉。 ２．４超缓凝混凝土配制和灌注 ４．４．１ 超缓凝混凝土配制 超缓凝混凝土是咬合 桩施工工艺所需的特殊材料，主要用于Ａ桩。其作 用是延长Ａ桩混凝土的初凝时间 以达到其相邻Ｂ 桩的成孔能够在Ａ桩混凝土初凝之前完成，这样便 给套管钻机切割Ａ桩混凝土创造了条件。由此可 仪或线锤监测地面以上部分套管的垂直度，发现偏 差随时纠正。这项检测在每根桩的成孔过程中应自 始至终坚持，不能中断。②孔内检查：每节套管压完 后安装下一节套管之前，都要停下来用测斜仪或 “测环”进行孔内垂直度检查，不合格时需进行纠 偏，直至合格才能进行下一节套管施工。③终孔检 测：每根桩成孔完毕必须进行垂直度检测，选两个相 互垂直的方向进行测量。垂直度必须小于３‰，如 不合格必须纠偏，使垂直度达到要求为止。 ２．２．２纠偏成孔过程中发现垂直度偏差过大，必 须及时进行纠偏，具体可根据套筒人土深度或垂直 度偏差大小来选择不同纠偏方法。纠偏的常用方法 有以下三种： （１）利用钻机油缸进行纠偏：如果偏差不大或 套管人土不深（５ ｍ以下），可直接利用钻机的两个 顶升油缸和两个推拉油缸调节套管的垂直度，即可 达到纠偏的目地。 （２）Ａ桩纠偏：如果Ａ桩在人土５ ｍ以下发生 较大偏移，可先利用钻机油缸直接纠偏，如达不到要 求，可向套管内填砂或黏土，一边填土一边拔起套 管，直至将套管提升到上一次检查合格的地方，然后 调直套管，检查其垂直度合格后再重新下压。 （３）Ｂ桩的纠偏：与Ａ桩纠偏方法相似，不同之 处是不能向套管内填砂或黏土，而应填人与Ａ桩相 同强度的混凝土，否则有可能在桩间留下土夹层，影 响排桩的防水效果。 ２．３钢筋笼制作吊放和防上浮措施 ２．３．１ 钢筋笼制作吊放钢筋笼在环行、圆形模具 上按一节整体制作成型，主筋箍盘焊接成骨架，每隔 ２ ｎｌ设混凝土保护层垫块，以保证５０ ｍｍ厚的保护 层。采用吊机一次吊入孔内就位，确实较长的在一 节成型后截为２节吊放，钢筋笼接头采用挤压套筒 连接，以加快吊放速度。 ２．３．２防上浮钢筋笼措施为了定位准确，在钢筋 笼外侧加焊耳型钢筋。吊放钢筋笼应合理设置吊 点，防止弯曲变形，钢筋笼放下时，应对准孔位中心， 采用正、反旋转慢慢地逐步下放，放至设计标高后立 即固定。为防止钢筋笼在浇注混凝土时上浮，在钢 筋笼底部焊上一块比钢筋笼直径略小，厚约３ ｍｍ ・３４・ 以看出，超缓凝混凝土是咬合桩施工工艺成败的关 键。为了满足咬合桩施工工艺的需要，超缓凝混凝 土技术参数必须达到以下要求。 （１）Ａ桩混凝土缓凝时间 ＞／６０ ｈ，其试验方法如 下。①测定时间：单桩成桩所需时间ｔ应根据工程 具体情况和所选钻机的类型在现场作成桩试验来测 定。试验结果ｔ为１２～１５ ｈ，取上限值ｔ＝１５ ｈ。② 确定Ａ桩混凝土缓凝时间 ：根据下式计算Ａ桩混 凝土的缓凝时间：Ｔ＝３ ｔ＋ 式中：卜Ａ桩混凝土的缓凝时间（初凝时间）； 一储备时间，一般取１．０ ｔ； 一单桩成桩所需时间。 （２）混凝土坍落度：Ａ桩（１６±２）ｃｍ、Ｂ桩（１８ ±２）ｃｍ。确定原则：①满足水下混凝土灌注的需 要。②满足防止“管涌”措施的需要。 （３）混凝土３ ｄ强度值Ｒ３ｄ不大于３ ＭＰａ。其 作用是：在施工过程中遇到意外情况（如设备故障 等）拖延了时间，以致于在Ａ桩混凝土终凝后才施 工Ｂ桩，这时，由于混凝土早期强度不高，使Ａ桩咬 合部分混凝土处理起来方便。 （４）最终强度：满足设计要求２８ ｄ强度，超缓凝 混凝土技术参数见表２。 表２超缓凝混凝土技术参数表 ２．４．２混凝土灌注 采用￣ｂ２５０钢导管，当混凝土 浇捣至一定高度后，即可分阶段拆除各节套筒和混 凝土导管。混凝土导管埋在混凝土内的深度以３～ １０ ｍ为宜，最小不小于２ ｍ，每次导管拆除长度一般 不超过６ ｍ。套筒底始终保持在混凝土面２．５ ｍ以 下，并专门制定混凝土浇捣过程中的导管和套筒的 拆除控制表。 ２．４．３防管涌措施 在Ｂ桩成孔过程中，往往发 维普资讯 http://www.cqvip.com 张良军等：全钢套管咬合桩在基坑围护工程中的应用 生Ａ桩混凝土涌入Ｂ桩孑Ｌ内的管涌现象，可采取以 （２）背桩补强：Ｂｌ桩成孑Ｌ施工时，其两侧Ａ１、 下措施克服和防止管涌。 Ａ２桩的混凝土均已凝固，在这种情况下，则放弃Ｂｌ （１）Ａ桩混凝土的坍落度应尽量小一些，不宜 桩的施工，调整桩序继续后面咬合桩的施工，以后在 超过１８ ｃｍ，以便于降低混凝土的流动性。 Ｂ１桩外侧增加三根咬合桩及两根旋喷桩作为补强、 （２）套管底口应始终保持超前于开挖面一定距 防水处理。在基坑开挖过程中将Ａ１和Ａ２桩之间 离，以便于造成一段“瓶颈”，阻止混凝土的流动，如 的夹土清除喷上混凝土即可。见图３。 果钻机能力许可，这个距离越大越好。该工程施工 中，套筒底始终保持低于挖土面１．５～２ ｍ。 ３缺陷桩的补强措施 在咬合桩施工过程中，因Ａ桩超缓混凝土的质 量不稳定而出现早凝现象或机械设备故障等原因， 造成咬合桩的施工未能按正常要求进行而形成事故 桩。事故桩的处理方法主要分以下四种。 图３ 咬合桩背桩补强示意图 （１）平移桩位侧咬合：Ｂ桩成孑Ｌ施工时，其一侧 （３）预留咬合企口：在Ｂ１桩成孑Ｌ施工中发现 Ａ１桩的混凝土已经凝固，使套管钻机不能按正常要 Ａ１桩混凝土已有早凝倾向但还未完全凝固时，此时 求切割咬合Ａ１、Ａ２桩。在这种情况下，宜向Ａ２桩 为避免继续按正常顺序施工造成事故桩，可及时在 方向平移Ｂ桩桩位，使套管钻机单侧切割Ａ２桩施 Ａ１桩右侧施工一砂桩以预留出咬合企口，待调整完 工Ｂ桩，并在Ａ１桩和Ｂ桩外侧另增加一根旋喷桩 成后再继续后面桩的施工。此砂桩处以后需在外侧 作为防水处理。 增加一根旋喷桩作为防水处理。见图４。 图４预留咬合企口示意图 （４）咬合桩下端开叉或渗水处理：咬合桩下端 好；成孑Ｌ时可做到无泥浆作业，并且可保证无坍孑Ｌ， 开叉严重可采取图３的方法背后旋喷桩加固，若是 振动、噪声小，易于文明施工和控制桩身质量，有利 桩身质量导致渗水可采用桩上打孑Ｌ压注超细水泥止 于保证安全，并可减少对周边环境的影响。这与其 水处理。 他基坑支护类型相比具有许多优点，因此对于地形 ４ 结 语 条件限制较大的基坑或施工场地周边建筑密集的基 坑，采取咬合桩结合钢筋混凝土支撑梁体系，可以很 咬合桩成桩垂直精度高，各桩间咬合防水效果 好地解决基坑施工中遇到的难题。 ・３５・