钻孔咬合桩关键施工工艺及质量控制方法概论

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　　摘 要 咬合桩在我国应用历程相对较短，属于一类新兴围护结构工艺技术。咬合桩在深基坑维护结构施工的案例在国外较为多见。结合地铁工程挡土结构的施工实践，探讨了挡土结构的相关技术及施工质量控制要点，为类似工程挡土结构的施工提供参考。
　　关键词 地铁车站;钻孔咬合桩;围护结构;施工技术;质量控制
　　1 工程概况
　　沈阳地铁1号线城市段起于红河区张市站，止于大东区黎明文化宫站。正线长约22km。线路为东西走向，全部采用地下线路，设18个车站。其中沈阳太原街站位于中华路与南京南街交叉路口附近，在中华路的北侧，有三个出入口，一个在国美电器西侧，一个在中国建设银行东侧，该地铁车站支护结构由钻孔咬合桩组成[1]。
　　2 主要施工工艺
　　（1）工艺原理。咬合桩是一种连续的防水支护结构，具有良好的抗渗性，通过桩与桩之间边嵌相邻的混凝土排桩的原理，形成互锁结构。该结构是由超缓凝素混凝土桩（A桩）和钢筋混凝土桩（B桩）的相间布置。在施工过程中，先施工A桩，再施工B桩，B桩施工在A桩混凝土初凝前完成。
　　（2）施工工序。①施工导向墙。为了保证钻孔咬合桩孔的精度，稳定钻机，提高生产效率，在咬合桩顶部设置混凝土导墙。②钻机就位。当导墙强度达到100%时，重新定位桩的中心位置，并将该点倒转至导墙顶部作为钻机的定位控制点，将套管钻机移动到正确的位置，使套管钻机管座中心与为导墙孔设计的桩位中心相对应。③取土成孔。桩机就位后，用桩机将第一根套管立起，套管的垂直度校正后，在套管压入深度约为1.5米处时，开始从套管中抓土，随抓随压，保持套管底部超前于开挖面的深度不小于2米。第一节套管压入土中后，进行垂直度检测，不合格时要进行纠偏，合格后安装第二节套管，继续抓土直至设计孔底标高。④钢筋笼制作与安装。钢筋笼制作应符合《钢筋焊接及验收规范》的要求，安装时应控制好钢笼的高程和中线偏差。⑤灌注混凝土。采用导管法灌注水下混凝土时，导管埋置深度应保持在2-6米之间，严禁将导管置于混凝土表面或埋得太深，一次性拔出的导管高度不应超过4米，临近结束时要严格控制桩顶标高，虚桩长度不得小于0.5米，确保桩顶混凝土密实。⑥分段施工接头的处理方法。多台钻机分段施工时，第一施工段存在接头问题，处理方法是在施工段的末端设置一个砂桩，当施工段到达该缝时，挖除砂并向其内灌注混凝土[2]。
　　3 关键技术的质量控制办法
　　（1）孔口定位误差的控制。钻孔咬合桩顶部导墙中的定位孔应比桩直径大20-40 mm，钻机就位后调整套管使套管与定位孔间隙均匀。（2）桩的垂直度的控制。施工前要检查校正套管在平整地面上的直线度，首先检查并校正单个套管段的直线度，然后根据桩长将套管连接在一起，进行整体检测和校正，套管直线度偏差控制在1‰-2‰内。在钻进过程中，用经纬仪或线锥监测套管的垂直度随时校正偏差。在安装下一段套管之前，在每段套管被压下后，都要检查已成孔的垂直度，如果不合格时，必须纠正偏差，合格后方可进行下一段套管施工。（3）纠偏。若偏差值较小或套管入土较浅时，可以直接用钻机的提升、牵拉油缸，实现对套管垂直度的合理调控，若桩入土5米以下垂直度产生较大偏差时，用钻机油缸进行纠偏并上拔套管，同时填入适量砂石至套管内，填砂与拔套管同步进行直至把套管提升至上一次检查合格的方位，继而调整套管的垂直度，在垂直度合格后再次下压。（4）混凝土的质量控制。A桩混凝土的缓凝时间应根据单桩成桩时间确定，单桩成桩时间与地质条件、桩长、桩径、钻机能力有关。根据咬合桩A桩的施工工艺：初凝时间宜为t=3t+k。式中：t—單桩成桩时间一般为12小时;k—预留时间，取24h;因此，A桩初凝时间初定为60小时，可根据现场情况进行调整[3]。（5）咬合厚度的控制。相邻桩之间的咬合厚度d根据桩长来选取，桩越短咬合厚度越小反之越大，按下式进行计算：2（kl+q）≤d-50mm（即保证桩底的最小咬合厚度不小于50mm）。式中：l—桩长;d—咬合桩设计咬合厚度;k—桩的垂直度;q—孔位误差允许值;
　　4 常见事故的预防及措施
　　（1）预防“管涌”的方法。如果A桩混凝土未凝固，仍处于塑性流动状态，则A桩混凝土可从A桩与B桩相交处倒入B桩孔内，称为“管涌”。预防“管涌”现象主要采取以下措施：①控制A桩混凝土坍落度不超过14cm。②套管底部应始终低于开挖面不小于2.5米。③套管内可注入一定量的水，保持一定的反压，以平衡A桩的混凝土压力，防止“管涌”的发生。（2）预防钢筋笼上浮的方法。由于套管内壁与钢筋笼外缘间隙小，在灌注混凝土拔出套管时，钢筋笼可能与套管一起浮起。为防止施工中钢筋笼上浮可采取以下措施：①确保灌桩混凝土的和易性良好，其粗骨料粒径小于20mm。②钢筋笼加工尺寸应准确，并采取可靠措施，防止钢筋笼在转运和吊装过程中变形。③在钢笼底部焊接一块比钢笼稍小的薄钢板，以增加其浮动阻力。（3）事故桩的处理措施。施工中常因B桩超缓凝混凝土过早凝结或机械设备故障，致A桩无法下压此时可采取以下措施进行补强。①若A桩两侧B1、B2桩的混凝土在钻孔施工时已固化，处理方法为放弃A桩的施工，继续后面咬合桩的施工，施工后在A桩外侧增加3根咬合桩及2根旋喷桩进行加固。②若A桩钻孔时，B1桩一侧混凝土已凝固，无法对B1桩进行切割时，处理方法为向B2桩方向平移A桩桩位，使套管钻机单侧切割B2桩，施工A桩并在B1桩和A桩外侧另增加1根旋喷桩进行处理。
　　5 结束语
　　钻孔咬合桩在地铁工程施工中取得的成效已得到肯定，该技术应用期间具有施工噪声低、成本低及对周边环境影响较小等优势，在不断实践中成桩技术日趋成熟，桩体施工质量稳定且有一定可控性，围护结构安全可靠，为地铁工程持续发展做出一定贡献。
　　参考文献
　　[1] 郑邦友，刘晓丽，王承科，等.强风化板岩地基明挖地铁车站钻孔咬合桩围护结构渗漏治理技术[J].施工技术，2018，47（03）：93-95，100.
　　[2] 郭胜忠，张建军.钻孔咬合桩钢筋笼浮笼问题的研究分析[J].山西建筑，2016，42（27）：65-66.
　　[3] 王贝.钻孔咬合桩在水利工程基坑围护结构中的运用[J].山西建筑，2016，42（06）：90-91.
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