套管咬合桩在软土区的应用

赵江华

摘要：套管咬合桩在国内部分地区已广泛应用并且取得了良好的技术经济效果，但施工工艺及相关技术措施尚需进一步总结和完善。

关键词：套管咬合桩软土应用

套管咬合桩做为一种新型的支护结构施工方法，是指平面布置排桩，相邻桩之间相互咬合，而形成的钢筋砼“桩墙”，是一项比较成熟的支护结构，施工方法特别适用于淤泥、流砂、地下水富集的软土地区，它与普通的钻孔支护排桩相比，大幅度提高了支护结构的抗剪强度和安全性，同时又具有良好的止水功能。与地下连续墙相比，具有配筋率较低和施工灵活等优点。另外，套管咬合桩无需泥浆护壁，施工速度快，造价低。也满足现代建设中对文明施工及缩短工期的要求。套管咬合桩适用于水利工程、桥梁等项目。现以某水库大坝为实例进行探讨。

工程概况

1．1某水库大坝位于主河道交叉口，基坑呈南北向布置。基坑所在场地，地形较为平坦，地貌单一，基坑采用明挖法，施工主体结构的维护结构采用Ф1000mm的套管咬合桩，桩间距800mm，桩与桩之间咬合200 mm，桩长平均为21 m，围护桩在使用期间通过压顶梁参与上部结构抗浮。

1．2工程水文地质条件

场地地形平坦，人工堆填土1.5m，基坑所在地为软土层，大部分为淤泥粉土，其特点是自稳性差，渗透困难。扰动后易形成流塑状。场地地下水主要有潜水、承压水两种类型，稳定水位埋深0.8~1.8m，相应高程介于5.77~6.85m，潜水位介于1.1~2.1m，承压水位埋深介于2.73~3.9 m。观测结果表明，潜水位与承压水位存在约1.7m的水头差，地下水具有一定的承压性。

套管咬合桩施工

2．1场地清理及地基处理

场地清理及地基处理对于咬合桩施工尤为重要，地下障碍物的挖除及明确地下管线的走向，软硬土的加固硬化，地下沟槽及洞内的回填夯实均是钻孔咬合桩、钻孔作业的前提条件，是钻孔施工和成桩质量的重要保证。

2．2导向墙施工

为了对钻孔咬合桩孔位起到控制、测量放样和稳固机台作用，必须按照设计提供的基坑控制边界，施工钢筋砼导墙，以确保施工质量和安全。

2．3成孔作业

钻机就位后，将第一节套管放入夹管装置，并让其圆心线与柱中心线重合，利用铅锤线或其它测量设备将套管的垂直度调整到规范要求范围（≤0.5%）然后通过转动臂使套管在夹管装置的作用下，在一定范围内来回转动下压。套管主要起到护壁的作用：一方面防止孔径缩小，另一方面切割砼，并防止砼因切割而流失。对于被切割的桩起到保护作用。通过第一节套管的凿桩结构切割土体一定深度后（一般大于2m），用锤式抓斗抓套管中的土体，并不时地转动夹管装置，接套管时要保证其垂直度，并不断进行纠正，直至挖到桩底面标高为止。

2．4安放钢筋笼

钢筋笼经检查合格后，用吊机吊起，吊直后缓慢放入套管内，应避免钢筋笼和筒壁磨擦过大而损害钢筋笼箍筋，钢筋笼下到桩底标高后，应对钢筋笼进行定位、固定，防止钢筋笼偏移。

2．5砼灌筑

本工程钻孔咬合桩钢筋桩采用C30砼，咬合桩素桩采用C30超缓凝砼灌筑（初凝时间60h）。由于该工程地下水丰富，砼灌筑采用水下灌筑施工，施工操作严格按照规范要求进行，砼灌筑前严格检查砼的质量，确保其砼强度等级，坍落度（18~20cm）、和易性符合要求。

2．6施工工序

施工顺序如图所示，C桩为砂桩，起到不同工段的施工衔接作用。A是第一序桩，为素砼桩。B是第二序桩，为钢筋砼桩。施工顺序为A1→C1→A2→B1→A3→B2→A4→B3→A5→B4。当施工中断时，只能把最后施工的素砼桩（A5位置）改为砂桩。因素砼桩在灌筑时加入了了高效缓凝剂，初凝时间为60h，因此单桩成桩时间≤20h，且连续作业。

CA1B1A2B2 A3B3A4 B4A5

3、基坑施工中遇到的问题

3．1成孔过程中涌砂问题

由于地层在距离桩底标高4m以下处为松软淤泥土和粉细砂层，土体极易流失。钻孔成孔后，经过下道工序在灌筑砼前，再测孔深时，发现沉渣厚度较大，一般为2~4m，最大达到5m。经试验，沉渣均为粉细砂，分析认为该现象是由于孔底位于粉土、粉细砂地层中，而且施工工艺采用套管护壁、抓斗挖土成孔，故孔内水头高度不够，套管内外水头压差较大，从而导致粉土粉细砂在地下水作用下涌入孔内使得套管内容易产生涌砂现象。

3．2砼严重超灌

正常情况下，由于全套管的钻孔咬合桩在全部桩长范围内有钢套管护壁，理论上不应有过大的超灌量而实际上在该工程中由于地下水位高，再加上采取了超挖控制涌砂等措施，故在有些桩中发现超灌量过大。其原因为下部粉土粉细砂地层在开控过程中产生涌砂现象。但这种涌砂被开挖过程所掩盖，未被及时发现。由于周边砂土涌起，孔内土被挖走，造成套管外地层松散，甚至形成孔洞。在灌筑时，提拔外套管形成砼灌筑面下沉，砼填充套管外孔洞。另一原因是由于压水操作不当，套管外的流砂在压力作用下从套管底部涌出被抽砂管抽出地面，使套管外靠近套管砂层和土层的位置出现孔洞。土体被破坏后，压力条件改变，流砂体极不稳定，在套管不断磨擦砂体和动水冲击下，孔洞向四周扩散逐步扩大，从而引起超灌。

3．3拔桩现象频繁

拔桩现象在钻孔咬合桩灌筑过程中，经常遇到当砼浇筑到一定高度后，提拔套管，将套管连同灌筑的砼和钢筋笼整体拔出，这种现象主要发生在灌筑后期。同时与长时间灌筑、砼质量、以及拔导管的时间也有关系。根据施工现场情况分析，主要原因有①在套管内灌筑砼，由于套管的约束作用，砼压力垂直集中于桩底部，随着灌筑高度的增加，压力增大，底部砼在压力作用下产生泌水现象，形成“硬板”与钢筋连接成一体，致使提拔套管时，将套管内砼及钢筋笼一起拔出。②套管埋深大，在实际砼灌筑过程中，由于单方面追求灌筑速度而使外套管埋深过大（不大于2m），造成拔桩事故常有发生。

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注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。