全套管灌注咬合桩-论文发表

全套管灌注咬合桩
章伟智1 夏能武2
1、前言
桩的应用迄今至少有12000多年的历史，从木桩发展到现在的钢、水泥、混凝土和钢筋混凝土，主要在近代运用钢筋、水泥、混凝土为材料的桩。
桩基础应用已是一种比较广泛，比较成熟的一种工艺。我国于二十世纪七十年代开始引进，九十年代中期昆明捷程桩工公司首先在我国开发研制出MZ系列全套管钻机，简称磨桩机。钻孔咬合桩是一种新型的基坑围护结构形式，在深圳、南京地铁工程运用较为广泛，目前杭州地铁基坑围护也运用咬合桩。
2、咬合桩施工工艺、施工技术、施工中出现的问题及解决方法
2.1 咬合桩的施工工艺
咬合桩就是通过使相邻桩桩身相交，形成封闭体系，从而做到止水作用。全套管咬合桩的施工顺序通常是施工第一序列桩（A桩），然后施工第二序列桩（B桩），并且使第一、第二序列桩相互搭接，形成一个整体。图1就是典型的全套管咬合桩施工顺序图。

钻孔咬合桩施工在施工时不仅要考虑第一序列桩的缓凝时间控制，注意相邻第一序列桩和第二序列桩施工时间的安排，还需控制好桩的垂直度，防止第一序列桩凝固时间过快造成第二序列桩无法施工，或因第一序列桩垂直度没有控制好搭接成问题，导致后期基坑漏水现象的发生。因此对于咬合桩的施工要合理安排时间，做好记录，方便施工的正常进行。
2.2 咬合桩施工技术
（1）导墙施工控制重点
为了保证咬合桩底部有足够的咬合量，应对其孔口有严格的控制，有效提高孔口的定位精度，以杭州地铁1号线某车站为例导墙定位孔一般比桩径大10mm-20mm，提高导墙的强度不至于在钻孔时发生导墙破裂。在测量放样过程中对特征点桩用全站仪坐标法放样，轴线桩用经纬仪放样，这样可以提高轴线精度，提高底部咬合量。在正常施工过程中要对导墙有严格的变形监测，以致不给后续施工带来不必要的麻烦。
（2）桩身垂直度控制
为保证钻孔咬合桩底部足够厚度的咬合量，除对其孔口定位误差有严格控制外，还应对其垂直度有严格的控制，根据我国《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299-1999）第3.1.5条规定，桩的垂直度允许偏差在3‰。
相邻桩之间的咬合厚度d根据桩长来选取，桩越短咬合量越小，但不宜小于100mm，桩越长咬合量越大，可按公式1来进行计算。
d-2(kl+q)≥50mm (1)
其中：l-桩长，m
k-桩的垂直度；
q-孔口定位容许误差，mm；
d-钻孔咬合桩的设计厚度，mm；
从上式可以看出，垂直度于孔口误差对于桩底部的咬合量有最直接的关系，但要保证桩底部的最小咬合厚度不小于50mm。
在我们正常施工过程中都用两台经纬仪全过程监测，全套管内人工测斜的内外双向控制法对套管进行垂直度控制。在此许多时候都会对仪器过于依靠，往往很多时候我们所用的经纬仪会有问题，其自身存在着较大的指标差，导致我们在施工过程中底部无法咬合，或者咬合量满足不了规范要求，所以我们要注意对仪器进行定期的检查。
（3）钢筋笼的定位控制
1）防止钢筋笼上浮
由于套管内壁与钢筋笼外缘的间隙较小，因此上拔套管时，钢筋笼很有可能被套管带着上浮。预防方式有：
Ⅰ、第二序列桩的混凝土骨料在设计要求范围内尽量小些
Ⅱ、在套管上拔时反复转动套管，减少管壁于混凝土之间的摩擦力
Ⅲ、在钢筋笼底部焊上小于钢筋笼直径的铁板或焊上混凝土块
Ⅳ、在钢筋笼外侧加焊定位耳形钢筋，一利于定位，二可保证保护层厚度，减少钢筋笼于套管上拔时的摩擦力
2）防止钢筋笼扭转变形
起吊钢筋笼时，一般采用六点起吊，头、中、尾三点，防止钢筋笼扭转变形
3）防止钢筋笼下沉
桩底由于抓斗作用扰动，砾质粘性土遇水容易软化，在套管入土深度达到设计高程后，清除孔底虚土及沉渣，投放20mm-30mm碎石。
2.3咬合桩在施工中出现的问题及解决方法
（1）管涌现象的发生
钻孔咬合桩主要应用于软土层及地下水位较高的土层中，且在第二序列桩（B桩）成孔过程中第一序列桩（A桩）处于未初凝状态，在成孔过程中由于套管内外压力差的作用，极易发生管涌现象。当管涌时，应采取以下措施避免水土流失：
1）加大套管超前深度。以杭州地铁1号线某车站咬合桩实际施工为例，根据不同土质，淤泥质土层中施工套管底部低于开挖面2米以上；含水量大的砂型土层中，套管底部低于开挖面3米以上，增加地下水的渗透路径，减小管内外的压力差；
2）采取压水措施，即在挖土的过程中向管内注水或泥浆，借以平衡管外的压力，再用水下冲抓方式进行取土（说明：采用此方式可能取土量较小，只能达到无水抓土方式的15%-20%左右，比较缓慢）；
3）在第二序列桩（B桩）施工过程中，第一序列桩（A桩）处于未初凝状态，随着钻孔的加深，第一序列桩（A桩）可能出现混凝土管涌现象，要克服第二序列桩（B桩）在施工过程中第一序列桩（A桩）发生混凝土管涌现象，需合理配置第一序列桩（A桩）的塌落度，一般要把第一序列桩（A桩）混凝土塌落度小于20cm，控制混凝土的流动性；
（2）在第二序列桩（B桩）的施工过程中，第一序列桩（A桩）混凝土已凝固状态
1）导致这种情况的发生原因可能有：一、第一序列桩（A桩）混凝土质量不稳定造成；二、由于机械设备的故障或施工时间安排不妥造成。
2）第一序列桩（Ai桩）凝固，（Ai+1桩）未凝固，在施工第二序列桩（Bi桩）时，我们一般不切割（Ai桩），切割（Ai+1桩）进行咬合，然后在（Ai桩）于（Bi桩）采用单旋喷桩或多根选喷桩进行止水。见图2

3）第一序列桩（Ai桩），（Ai+1桩）均凝固，在施工第二序列桩（Bi桩）时，我们一般不切割（Ai桩），（Ai+1桩）进行咬合，然后在（Ai桩）、（Ai+1桩）于（Bi桩）之间采用多根旋喷桩进行止水。见图3

（3）套管接头密封不理想
套管接头密封问题是全套管灌注咬合桩施工中不可避免的一个问题，在套管入土的加深会穿过一定厚度的透水层，如果套管接头密封不好，会导致地下水通过套管接头向套管内流，引起抓土量下降，施工进度减慢，甚至会引起地下土随地下水一起向套管内涌，导致水土流失，周边环境受到较大的影响。
我们一般可以在套管接头放皮圈，皮圈要通过压力测试，不同深度皮圈受到的外界压力不一样。
（4）混凝土超缓凝问题
超缓凝混凝土主要用于第一序列桩（A桩），其作用是使第一序列桩（A桩）混凝土初凝时间延长。以达到相邻第二序列桩（B桩）成桩能够在第一序列桩（A桩）初凝前完成。A桩混凝土缓凝时间可以按下式控制：
T=2Ta+Tb+K
其中：
T——A桩混凝土初凝时间；
Ta——A桩成桩时间；
Tb——B桩成桩时间；
K——储备时间，一般取Ta+Tb。
超缓凝混凝土质量的控制直接影响着我们施工单位在咬合桩施工过程中的成败。其技术指标主要有以下四种：
Ⅰ、强度：
Ⅱ、初凝时间：混凝土初凝时间不得早于60个小时，终凝时间不宜迟于72小时；
Ⅲ、塌落度：施工要求塌落度控制在180mm-200mm；
Ⅳ、和易性：粘聚性、保水性好，混凝土灌注前后不得有明显的离析、泌水现象；
（5）咬合桩在成孔过程中对周边环境的影响及处理
在咬合桩成孔过程中对周边环境的影响是较大，特别在市政设施较多的地段更应注意，在咬合桩施工过程中会引起市政管线的破裂，甚至导致断裂，后果不堪设想。主要因素有：一、套管入土时对周边土体有较大的扰动；二、冲抓取土时对周边土体有较大的震动。
成桩引起的环境病害是由打桩振动、挤土作用以及土中孔隙水压力上升等诸多因素造成。
防治措施：
1）减小振动：设置隔振沟
2）减小套管摩擦：在入土过程中使套管转动从力学角度考虑可以减小一定的摩擦
3）减小孔隙水压力：井点降水、预钻排水孔
参考文献：
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[2]王平卫.全套管灌注桩承载性状及施工工艺的研究:[中南大学博士学位论文]【M】
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[5]吴沛，牟松.杭州解放路延伸工程全套管灌注咬合桩施工技术【J】.隧道建设，2005，25（4）：41-43
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作者简介：
章伟智出生：1983年09月25日学历：专科单位：浙江省大成建设集团有限公司
夏能武出生：1985年01月09日学历：专科单位：浙江省大成建设集团有限公司