咬合桩施工工艺的探讨

王淑新 蒋柏文 周小艳

【摘要】本文主要就是通过对咬合桩的优缺点的描述，介绍咬合桩的施工工艺及其控制要点，体现咬合桩在基坑围护中运用价值。

【关键词】咬合桩；围护结构；施工工艺

引言

咬合桩为近年来在国内新出现的一种桩型，在部分城市地铁围护结构中已取得了成功的经验。不但有传统钻孔灌注桩特点，还兼有搅拌桩的隔水特点，重操旧业钻孔咬合桩作为一种新型的围护结构，由于其桩心相互咬和，解决了传统的桩心相切桩防水效果差的毛病。

1.咬合桩的定义

钻孔咬合桩是采用全套管钻机钻孔施工，在桩与桩之间形成相互咬合排列的一种基坑止水挡土围护结构。桩的排列方式为钢筋（圆笼）混凝土A桩和钢筋（方笼）混凝土或素混凝土B桩间隔布置。施工时，先施工B桩，后施工A桩，在B桩混凝土初凝之前完成A桩的施工。A桩施工时切割掉相邻B桩相交部分的混凝土，从而实现咬合。相邻混凝土排桩间部分圆周相嵌，并于后序次相间施工的桩内置入钢筋笼，使之形成具有良好防渗作用的连接挡土支护结构。由于其特点为桩间的相互咬合，故称为咬合桩。

2.咬合桩的特点

2.1优点

（1）机械设备噪音低、无震动、无泥浆污染近似于干法取土，对周围环境影响小。

（2）对沉降及变形容易控制，由于有钢套管的保护能靠近临时建筑物、地下管线施工。

（3）全套管的跟管钻进，能顺利穿越饱和含水地层，有效的防止了孔内流沙、涌泥，并可进行嵌岩，施工较为安全、快捷，对桩身质量能较好的控制，保证了桩承载力。

（4）第二序次施工的桩在已有的第一序次两桩间实施切割咬合，全套管的护孔方式保证了桩间紧密咬合，形成良好的整体连续结构。

（5）不需要在施工止水帷幕，同其他围护结构相比，采用咬合桩围护在造价上有一定优势。

2.2缺点

（1）咬合桩的桩径受限制，因此一般施工单位缺乏经济实力购置多种直径的套管。

（2）无水挖掘时需要注意防止缺氧、有害气体等发生。

（3）灌注混凝土后，有时会发生钢筋笼上升的事故。

3.咬合桩施工工艺

3.1工艺原理

围护咬合桩一般分A、B型两种，间隔分布，B型桩钢筋笼为圆形，全长配筋，主筋不均匀分布，A型桩为第一序桩，B型桩为第二序桩。先行施做第一序桩（A型），在完成前后两根A桩后，施做第二序桩（B型），在第一序桩混凝土灌注20小时至50小时范围内（混凝土初凝前），施工第二序桩，使之嵌入第一序桩体内，成为一个整体。

3.2单桩工艺流程

咬合桩设计分为A、B桩两种形式，其中A型单桩施工工艺流程如下图所示：

图1单桩施工工艺流程图

除施工先后顺序外，B型单桩施工工艺与A型桩相同。

4.钻孔咬合桩施工技术要点

咬合桩是通过桩体咬合而达到结构自防水的目的，通过桩体内钢筋不均匀分布而达到在相同配筋量的情況下，获得最大抗弯强度，从而获得较好的经济利益。因此，咬合桩的技术要点可归结为垂直度、混凝土的缓凝时间、混凝土材料的均一性和钢筋笼的定位等。

4.1桩位的控制

为了保证钻孔咬合桩有良好的咬合效果，应严格控制孔口的定位误差，孔口定位误差的允许值应符合设计和规范要求。

4.2单桩垂直度的控制

为了保证钻孔咬合桩底部有足够的咬合量，除严格控制孔口定位误差外，还应对其垂直度进行严格控制。

成孔过程中要控制好桩的垂直度，必须抓好以下3个环节：

（1）套管的顺直度检查和校正。

钻孔咬合桩施工前应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行整根套管的顺直度检查和校正。

（2）成孔过程中桩的垂直度监测和检查。

①地面监测。

②孔内检查。每节套管下压完成后安装下一节套管之前，可视施工过程中桩孔垂直度的变化规律，定期安排一定频次的抽样检查，即停下来用测斜仪进行孔内垂直度检查。

（3）纠偏。

成孔过程中如发现垂直度偏差过大，必须及时纠偏，一般是利用钻机的套管驱动器来进行切削钻进纠偏即可。

4.3超缓凝混凝土的缓凝时间要求

A桩混凝土缓凝时间应根据钻机施工咬合桩工序要求时间来确定，单桩成桩时间又与地质条件、桩长、桩径、钻进能力及操作工艺水平等有直接的关系。因此，A桩混凝土缓凝时间主要根据以下因素来确定：

（1）根据工程的具体情况和所选钻机的类型在现场做成桩试验来测定A、B桩单桩成桩所需时间tA、tB。

（2）A桩混凝土的缓凝时间可根据下式计算

T=k（2tA+tB）

式中T——A桩混凝土的缓凝时间（初凝时间）；

k——不可预见因素影响系数，k=1.20；

tA、tB——A、B型桩单桩成桩所需时间。

4.4克服桩内“混凝土管涌”

在B桩切割两侧A桩成孔过程中，由于A桩混凝土尚未凝固，还处于流塑状态，因此A桩混凝土可能从A、B桩相交处涌入B桩孔内，称为“混凝土管涌”。克服“混凝土管涌”主要采取以下措施：

（1）控制A桩混凝土的坍落度，不宜超过14cm。

（2）套管底口应始终超前于开挖面2.5m以上，如果钻机能力许可，这个距离越大越好。

（3）必要时可向套管内注入一定量的水，使其保持一定的反压来平衡A桩混凝土的压力，阻止“混凝土管涌”的发生。

4.5预防“浮笼”

由于套管内壁与钢筋笼外缘之间的间隙较小，灌注桩芯混凝土起拔套管的时候，钢筋笼有可能被套管带着一起上浮形成“浮笼”。一般用振动锤起拔套管时因高频振动的液化减摩效应，“浮笼”现象极少发生。此外，尚可采取如下预防措施：

（1）确保灌桩混凝土的和易性良好，其粗骨料粒径满足<20mm的要求；

（2）钢筋笼的加工尺寸应确保精确，在转运、吊装过程中采取可靠措施防止钢筋笼扭曲变形；

（3）在钢筋笼底部加焊一块比钢筋笼略小的薄钢板，增加其抗浮能力。

4.6分段施工节点连接技术

往往一台钻机施工无法满足工程进度要求，需要多台钻机分段施工，这就存在首尾段之间的节点连接问题。节点连接一般采用砂桩过渡的方法，即先施工段的端头设置一个砂桩用以在相邻的A桩预留出咬合企口，待后施工段到此节点时在砂桩桩位重新成孔挖出砂并灌上混凝土即可。

4.7钻孔咬合事故桩的处理措施

在钻孔咬合桩施工过程中，有可能因A桩超缓凝混凝土的质量不稳定出现早凝现象或机械设备故障等原因，使施工未能按正常要求进行而形成事故桩。事故桩的处理主要分以下几种情况：

（1）平移桩位单侧咬合。

B1桩切割咬合施工时，A1桩的混凝土已经凝固，使钻机不能按正常施工条件切割咬合A1、A2桩完成B1桩。在这种情况下，可向A2桩方向平移B1桩桩位，使钻机单侧切割A2桩，以后在A1与B1桩外侧另增加一根旋喷桩作为过渡处理。

（2）用后压浆技术，旋喷补强技术等法处理排桩之间的缺陷是十分有效的方法。

结束语

随着城市化的不断进行，以及地下工程的发展，导致基坑向深、大方向发展成为必然趋势，研究新型的基坑支护形式成为当前研究的热点问题，对于基坑支护形式而言， 钻孔咬合桩作为这样的一种新型围护结构之一，其安全、防水、经济、合理的特点越来越多地被应用到城市建设工程中。

参考文献

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