套管钻孔咬合桩在基坑围护结构体系中穿越砂层的控制技术

・９２・　２０１５年４月　科技创新　工程技术　套管钻孔咬合桩在基坑围护结构体系中穿越砂层的控制技术　郭辉　高　瑞　（１．中铁电化集团南京有限公司，江苏南京　２１　００４８；　２．中铁一局集团铁路建设有限公司，陕西成阳　７１２０００）　摘　要：本文以长江三角某城市地下车站围护结构施工的实例，主要介绍钻孔咬合桩在基坑施工中的关键工艺及穿越粉细　砂层地质单元时所采用应对措施。　关键词：基坑；咬合桩：工艺；砂层：措施　中图分类号：ＴＵ７４　文献标识码：Ａ　文章编号：ｌ６７１．５５８６（２０１５）０７．００９２．０１　前言　套管钻孔咬合桩（以下简称咬合桩）是近二十年在国内外　发展起来的一项新的深基坑支护技术，其采用无筋混凝土桩　（简称无筋桩或Ａ桩）与钢筋混凝土桩（简称有筋桩或Ｂ桩）　交错并相互咬合的布置形式，在Ａ桩初凝前完成Ｂ桩的施工，　两桩之间形成无缝连接的连续桩墙，桩与桩之间可传递剪力。　２钻孔咬合桩穿越砂层难点及应对措施　某地铁线车站围护结构采用钻孔咬合桩，在穿越砂层地质　单元时，主要存在以下问题：砂土管涌问题：在咬合桩成孔过　程中，桩体周围的砂性土体大量涌入，造成套管不封闭，引起　桩体周围土体流失，造成邻近桩体破坏及混凝土灌注过程中的　断桩问题。有筋桩钢筋笼上浮：混凝土灌注过程中随着护筒的　上提，钢筋笼出现“上浮”现象，造成桩体破坏。　２．１原因分析　据地质资料显示，②．１ｃ２—３粉土夹粉砂，灰色，稍密一中　密，中压缩性，含贝壳碎屑及少量腐植物，夹粘性土薄层，摇　振反应迅速，切面粗糙无光泽反应，低干强度，低韧性，分部　范围为遍布，层底埋深４．４ｍ－１５．８０ｍ，厚度为２．００ｍ－１３．６０ｍ。　有筋桩体钢筋笼上浮原因分析：由于桩体穿透厚砂层，在　灌注混凝土过程中，随着套管上拨过砂层位置孔口收缩，经挤　压钢筋笼卡在套管底边，当套管继续上提时，钢筋笼随之上提。　砂层位置土体松软，而咬合桩施工时采用干孔成桩，存在内外　压力差，极易造成砂层涌砂，钢筋笼出现“上浮”。　现场将上浮破坏的钢筋笼拔出，发现在厚砂层位置带有部　分细砂，通过理论分析，结合实际验证，我们认为：钢筋笼“上　浮”是由于两种原因综合造成，厚砂层施工时，由于存在压差，　在厚砂层位置出现涌砂，砂将钢筋笼与护筒之间的间隙挤压密　实，导致在灌注混凝土提拔套筒时钢筋笼随之上浮。　２．２采取的应对措施　为解决在成孔过程中出现的砂土管涌与混凝土灌注过程中　钢筋笼上浮问题，通过以下方式进行：　成孔过程中：随时观察孔内地下水和穿越砂层的动态，按　少取土多压进的原则操作，做到套管超前，充分发挥全套管跟　进的钻孔工艺特点。依据套管的最大切割下压能力，做到套管　始终超前，抓土在后，抓土面离套管底的最小距离应保持在　ｌｍ以上，使孔内留足一定厚度的反压土层，防止管涌的产生。　图１咬合桩平面示意图研究　图２咬合桩图片　１咬合桩施工工艺简述　钻孔咬合桩主要机具设备是摇动式全套管钻机，其它设备　同一般钻孔灌注桩。施工准备阶段与普通混凝土灌注桩基本一　致，其主要施工工艺流程如下：　由于咬合桩采用摇动式全套管钻机，设备重量大，为确保　孔口定位精度提高钻机就位效率，在桩顶上部施作钢筋砼导墙，　导墙旌工完成后即进入成桩阶段。　１．１套管成孔阶段　钻机就位：导墙有足够的强度后，校核排桩中心位置，标　识钻机定位控制点。用起重设备（一般采用５０ｔ履带式吊机）　移动套管钻机至正确位置，套管钻机抱管器中心对应定位在导　墙孔位中心，孔口定位偏差控制于于１０ｍｍ内。　机械成孔：咬合桩的成孔由主机液压油缸将套管（约７ｍ／　节）压入地层，利用冲抓设备在管内取土成孔。钻机就位后，　吊装首节管到钻机钳口中，找正桩管垂直度，磨桩下压桩管，　压入深度约２．５～１．５ｍ；然后用抓斗从套管内取土，边抓土边　继续下压套管（压深约２５ｃｍ／次），且始终保持套管底口超前　开挖面深度术１．５ｍ。当首节套管压入土中后（地面以上要留　１．２～１．５ｍ，以便于接管），检测垂直度，如不合格则进行纠　偏调整，反之则安装第二节套管，如此循环往复，直至达到设　往孔内灌水，直灌到相当于承压水头的高度后再钻进。　２．２．１混凝土灌注过程中：　采用导管法浇筑水下混凝土灌注，导管直径应进行计算，　导管要求连接顺直、光滑、密闭、不漏水，使用前先进行压力　试验；　在浇筑过程中，随时检查是否漏水，第一次浇筑时，首次　用量进行计算，确保混凝土埋深控制在２～４ｍ范围。同步提　升套管和导管，采用测绳量严格控制其埋深和提升速度，严禁　将套管和导管拔出混凝土面，防止断桩和缺陷桩的发生。　水下混凝土要连续浇筑不得中断，在计算超灌量（一般为　设计标以上６０ｃｍ）同时，应考虑套管上拨后桩体的扩孔下附量，　保证桩体顶部混凝土质量。　３结论　计孔深。　有筋桩钢筋笼“上浮”是由于干孔成桩时内外压差导致厚　１．２吊放钢筋笼阶段　砂层位置出现“涌砂”状况，将钢筋笼与套筒间隙填满，钢筋　成孔后，Ａ桩需吊放钢筋笼，Ｂ桩直接灌注混凝土。成孔　笼随着套筒的上升而“上浮”，用泥浆将孔充满后，孔的内外　至设计标高后，检查孔的深度、垂直精度、清除孔底浮渣，检　压差减小，即使有少量的砂也不会导致钢筋笼卡在护筒上。这　查合格后利用起重设备吊放Ａ桩钢筋笼。　种方法既节约成本，又节省时间，同时工艺简单，可广泛应用　１．３混凝土施工阶段　利用于类同工程。　孔内无水时采用干孔导管法流态混凝土灌注施工。孔内　参考文献　有水时采用水下混凝土灌注施工。灌注混凝土采用拔管成桩，　［１】朱悦明，庞振勇，江彬文，刘继兵：《套管咬合桩支护技术　由于咬合桩采用全套管钻机成孔的，在灌注混凝土时应一边　在地铁工程中的设计与应用》［Ｊ］都市快轨交通，２０１２（０４）：　浇筑混凝土一边拔套管，并应注意始终保持套管底低于砼面　７９．　术２．５ｍ。同时，混凝土的灌注时间、混凝土面的高度、导管埋深、　［２】李宗．南京市地铁３号线秣周路站钻孔咬合桩施工技术【Ｊ】．　拆卸、拔套管时间和套管埋深以及异常情况等，应指定专人记　铁道建筑技术，２０１２（７）：１１９－１２２．　录并整理。