咬合桩施工技术

咬合桩施工技术应用摘要咬合桩作为一种新型深基坑围护结构在邯郸路地道工程中被首次成功采用，验证了咬合桩在上海地区软土及富水土层中的适用性。咬合桩在不同地质条件下施工，科学的确定施工技术参数至关重要。本文详细地介绍了咬合桩施工关键技术，尤其在超缓凝混凝土配比参数的确定上，做了大量的试验，并取得成功的结论。通过咬合桩与灌注桩、工法搅拌桩的技术经济比较，以及几种围护结构的位移比较，突出显示了咬合桩作为围护结构的优越性。同时在本工程中，利用咬合桩机成功处理地下障碍物，解决了SMW工法桩机、灌注桩回旋钻机及顶管机遇地下障碍物无法通过的难题，取得了较好的经济效益和社会效益。关键词咬合桩施工关键技术方案比选应用前景一、前言随着城市建设发展，市政地下工程施工技术也在迅速发展，在深基坑围护结构中，钻孔咬合桩作为新型围护结构，首次在上海中环线邯郸路地道工程中应用。钻孔咬合桩采用液压全套管桩机磨孔取土，成孔深、噪声低、无需泥浆护壁，成桩质量稳定，桩间紧密咬合，形成良好的整体连续结构。从开挖揭示，咬合桩桩身平滑，垂直度好，阻水防渗效果显著；钢筋混凝土桩墙刚度大，变形小，能保证基坑安全和减小对周边环境的影响。通过咬合桩施工，在超缓凝混凝土质量控制，桩身垂直度及咬合厚度的控制方面都积累了宝贵的经验，成功验证了咬合桩施工工艺在上海地区软土及富水地层中应用的可行性。见图一咬合桩成桩效果图。图一咬合桩成桩效果图二、工程概况1、工程环境邯郸路地道位于复旦校区，沿邯郸路东西延伸，地道总长1080m，除两端坡道外，基坑开挖深度为8～11m；基坑标准段宽34m，有匝道段（K0+735～K0+955）宽43m，为上海市最宽的地道。复旦大学的叶耀珍楼、李达三楼、五号宿舍楼、图书馆等建筑距基坑边缘7～15m。施工过程中，基坑两侧地面保持公交通行，地下保留煤气、上水、电力、电信及市话等管线。如图二所示。图二邯郸路地道平面示意图2、工程地质、水文地质施工场区主要土层为粉质粘土、砂质粉土及淤泥质粘土。基坑底板处在砂质粉土中，暗埋段围护桩进入粘土层大于6m，形成封闭隔水帷幕。潜水埋深为地面下0.5m；第⑤层微承压水对开挖有影响。3、基坑围护设计本工程采取了多种围护形式，小于4m深基坑段采用重力式挡墙；4～7m深段采用φ700SMW工法；7～11m深段采用φ850SMW工法；11m深有匝道段（加宽段）段采用φ1000咬合桩；国定路口处采用φ1000灌注桩+旋喷桩。基坑深度超7m设三道φ609钢管支撑。如图三所示三、方案的选择针对本基坑最宽段（K0+735～K0+955）施工场地小，周边建筑近，管线多，要求基坑变形小，抗渗标准高的特点。经对各类围护结构进行技术性能比较，该段围护采用钻孔咬合桩，咬合桩径为φ1000，一荤桩一素桩交替布置，桩混凝土强度均为C30，桩长22m，共施工了550根桩。基坑内采用三道φ609钢管撑，中间设两道格构柱。见图三所示。荤桩（B桩）中配钢筋笼，配筋如图四所示。忍图好三冈危世咬合桩段围护狡设计断面图检图权四载径逃荤桩胶（伏B动桩）钢筋龙配驱筋图外四峡、所咬合桩遇工艺阔主要特点1、原理概述是咬合桩，即采另用机械磨孔、灵抓斗取土、套活管下压施工。逝桩与桩之间相酷互咬合排列的尝一种基坑围护休结构。咬合桩俯的排列方式缓为一个素砼桩是（刷A涛桩）和一个钢院筋砼桩（呆B谨桩）间隔，如鸡图后五会所示先施工改A催桩，后施工驳B坊桩，竞A皆桩砼采用超缓饰凝型砼，要求留必须在韵A院桩砼初凝之前床完成晕B很桩的施工，禾B雾桩施工时，利滋用套管桩机的边切割能力切割族掉相邻疲A竿桩相交部分的顾砼，应实现了咬合。陆图顺五难痛φ苍1000尤咬合桩平面示浮意图（单位：屯mm垮）优2舌、工艺流程鸣（见图六）]施工砼导墙平整场地吊装安放套管压入套管抓土、套管磨进清除虚土，检查孔底放入砼灌注导管施工砼导墙平整场地吊装安放套管压入套管抓土、套管磨进清除虚土，检查孔底放入砼灌注导管测定砼面测放桩位B桩吊放钢筋笼测量孔深灌注砼逐次拔套管测控垂直度套管桩机就位对中桩机移位校对垂直度苹图其六限凝技咬合桩施工工多艺流程图萌3拢、幻排桩施工流程顷是：订A振1占—目A达2饶—肚B挥1割—夸A码3端—储B笨2刷—店A悔4宿—切B3袖…孝…闲，（如图龄七温所示）：围图选七种播排桩施工流程挣图4、设备概述找设备分两部分书，主机为笛液压摇头式套恩管桩机睬，本工程采用芹MZ100局0弹型，吼该桩机有两个讽液压卡盘，上聚卡盘可升降转蛇动，能旋转、替提升及下压套板管；起成孔时元磨进，成桩时税提套管作用。限配套使用的为贱履带吊机，履椒带吊行走机构帐与套管桩机相织接，成为整体赶，可整体行走状、定位、移动臭；钓履带吊在成孔坑时提降抓斗，宇抓出套管内土攻方；成桩时吊残装钢筋龙、提观升导管。蜂详减见附图捆八扭咬合桩设备图馒所示甚。解图福八芽涛咬合桩施工设需备图瓶5狮、咬合桩特点蓄综述走（嫌1琴）非邯郸路地道暗篇埋开孔结构段模基坑采用咬合患桩围护结构，飘在基坑开挖后六，咬合桩外观耽整齐光洁，咬棕合桩的垂直度问控制得较好，记桩体完整性好被，整体达到防食渗止水效果。座咬合桩施工质想量完全达到了删设计要求和验表收标准。头（竭2检）摔咬合桩施工进绕度快、成孔成拥桩质量好、工擦程造价低，经明济效益可观。瞎（霜3出）兽咬合桩属干孔茄作业，施工安井全，噪音干扰铺小，无泥浆排恢放，利于环保探。疤（拳4虫）返咬合桩机成空汇全套管跟进，底对周围土体扰违动小，利于管糊线和建筑物保个护。犁（攀5窄）朱咬合桩机机型拳小，适于城市蹈楼群间施工。至施工灵活，可遣根据需要转折基变线，适于平大面多变的几何合图形或呈多种葵弧线的基坑。党（扶6售）怠配筋燃率低。采用钢瓶筋混凝土桩与届素混凝土桩间绞隔布置排列，捐降低了支护结谱构横配筋率。袋（针7奥）救抗渗能力强。景咬合桩是连续卧施工的，桩间巾不存在施工缝馒。魔（务8搭）模扩孔系数小，饲避免了孔壁坍暮塌，减少了砼庄灌注量。五、关键技术贝1诸、孔口定位误宾差的控制漏为了保证咬合因桩底部有足够臭的厚度的咬合比量帝,抹应对其孔口的擦定位误差进行孟严格的控制。厘为提高孔口的锐定位精度，在支咬合桩桩顶以盈上设置钢筋砼蛛导墙，导墙上集定位孔的直径慧比桩径大滔40就㎜。导墙即是怀开孔定位的标厕尺，又是成孔浓施工过程控制捷的基准线，同平时又是磨桩机起、履带吊的工盐作平台，其刚蜓度、精准度至禾关重要。桩机向就位后，将第臭一节套管插入掩定位孔并检查湾调整，使孔口脊定位误差控木制办±旱10覆㎜。带见栗图九基导墙示意图。捐图鞠九以援导墙示意图这趁蛮2丸、桩的垂直度印的控制盏为了保证咬合缓桩底部有足够疼厚度的咬合量秃，除对其孔口供定位误差严格普控制外，还应蠢对其垂直度进待行严格的控制赴，根据我国《多地下铁道工程食施工及验收规著范》规定，桩楚的垂直度标准深为拐3扫‰拢。成孔过程中木要控制好桩的尽垂直度，必须奇抓好以下三个殊环节的工作。秀（模1夺）居蕉套管的顺直度堤检查和校正柏咬合桩施工前抹在平整地面上积进行套管顺直杠度的检查和校搁正，首先检查葬和校正单节套拉管的顺直度，替然后将按照桩竞长配置的套管辣全部连接起来伞进行整根套管联（躁15蓬～训25m毒）的顺直度偏秧差宜小于掉10mm德。检测方法：蹄于地面上测放链出两条相互平缎行的直线，将坡套管置于两条裙直线之间，然芦后用线锤和直捉尺进行检测。炒（腥2搅）庙然成孔过程中桩但的垂直度监测伙和检查党◆辉摸地面监测：在落地面选择两个吸相互垂直的方精向采用经纬仪赤或线锤监测地拢面以上部分的宣套管的垂直度战，发季现偏差随时纠悔正。这项检测岸在每根桩的成习孔过程中应自度始自终坚持，情不零中断。夹◆移剖孔内检查：每兔节套管压完后久安装下一节套苏管之前，都要籍停下来用线锤蜓进行孔内垂直品度检查，不合唇格时需进行纠供偏，直至合格棒才能进行下一己节套管施工。（3）纠偏体成孔过程中如员发现垂直度偏鞭差过大，必须啦及时进行纠偏说，纠偏的常用窜方法有以下三汽种：所◆芹背利用桩机油缸纺进行纠偏：如理果套管入土不合深（验5m尸以下），可直标接利用钻机的两两个顶升油缸蒜和两个推拉油京缸调节套管的擦垂直度，即可埋达到纠偏的目则的。雕◆践拾A挖桩纠偏：如果活A唤桩在入土雁5m括以下发生较大股偏移，可先利的用钻机油缸直牙接纠偏，如达炒不到要求，可祸向套管内填砂猪或粘土，一边谷填土一边拔起些套管，直至将裂套管提升到上疫一次检查合聪格的地方，然服后调直套管，筑检查其垂直度庭合格后再重新镰下压。符◆抗罗B盖桩的纠偏：局B唤桩的纠偏方法新与友A登桩基本相同，嫌其不同之处是截不能向套管内吨填砂或粘土而苦应填入与铜A裤桩相同的砼，院否则有可能在缴桩间留下土夹奋层，从而影响里排桩的防水效廊果。弦3滑、兰超缓凝混凝土袖的技术参数腾（领1完）确定的原则疼和方法宣为了满足咬合尽桩的施工工艺漆的需要，超缓棒凝混凝土必须旗达到以下技术唱参数的要求。适◆胞刻A盈桩混凝土缓凝狭时丽间浓≥唤60早小时，其确定归的方法如下：Ⅰ测定时间番单桩成桩所需台时间住t奇应根据工程具嗽体情况和所选泥桩机的类型在狼现场作成桩试驴验来测定。试电验结果志t只为量12张~州15昼小时，取上限典值炮t=15扬小时。缸Ⅱ海确定劈A臣桩混凝土缓凝纺时间倦T圈根据下式计算共A观桩混凝土的缓戚凝时间，可根柱据下式进行计筝算。余T=3t+K延庸式中：挥T芳—召—犁A副桩混凝土的缓迈凝时间（初凝油时间）啦；壮遮K记——灵储备时间，一卖般取较1.0t鹿饲t赠——农单桩成桩所需掉时间脸◆鹿输混凝土坍落度路：伟16岸±孙2葱cm确定原则：圣Ⅰ察若水下混凝土灌束注的需要躬扔；见Ⅱ从蝇满足防止贸“嘱管涌逐”唉措施的需要，已◆悉垂混凝土的伶3举天强度值秃R3d驼不大于杂3Mpa批。孟◆拣网最终强度满足勺设计要求说（黑2辩）试验室试验政成果汇总幻表李尖澡盲表钩1榆序号内设计强度恭龄期经（捞d胀）誉坍落度倒（含mm腔）丑水泥沿试块强度录（黄Mpa享）脉外加剂掺量（宿%茅）单初凝时间禁1检C30末28玩160病P042.5拔34.2阻1.0定44.5怜2株C30盟28搜170钳P042.5突34.5饿1.2公45惕3弟C30胀28季170占P042.5鲜34.8支1.4傍54熊4飞C30械28织160烛P042.5雕36猜1.5其70杨5熊C30宏28纺150遗P042.5盘37.5谱1.6世95波从上表可见，问超缓凝外加剂许的掺量对混凝戏土的终期强度粗基本无影响。荡（阅3蝴）模拟试验过队程祥（见图十）物①缺向小桶内加入松超缓凝混凝土溜膊云②班边拔小套桶边候加入砼疲③垒成桩（桩周泥修土为现场土样寻）销档逗④土测定初凝时间达图俭十坐亏品模拟试验过程四图踪模拟试验超混尺凝混凝土的初踩凝时间比实验归室状态小轮8为小时。这与地梦下水的稀释作舱用有直接关系泥。碍（胖4六）试验结论：梦将试验成果进山行汇总，结合旗模拟试验，在熟本工程将超混坝凝外加剂掺量衡定位石1.5%南，超缓凝时间煤为吴70文小时。实践证侧明，以上参数赚的确定是正确锁、科学的。踏4荷、如何克服莫“搂管涌舱”流如图凶十颈所示，在宽B迅桩成孔过程中件，由于降A策桩混凝土未凝宁固，还处于流励动状态，中A佛桩混凝土有可高能从萍A其、诊B烂桩相交处涌入狼B趣桩孔内，称之治为洁“糟管涌隔”更，克服闸“竹管涌咬”暴有以下几个方迫法：碧（底1储）赠堤A拥桩混凝土的坍誓落度应尽量小压一些，不宜超犯过迫18cm蚁以便于降低混并凝土的流动性胡。蛛（畏2断）稿抵套管底口应始总终保持超前于艳开挖面一定距肆离，以便于造雨成一段袄“胞瓶颈臂”士，阻止混凝土理的流动，如果病桩机能力许可帮，这个距离越桃大越好，但至比少不应小于宾1.5m舞。块（乘3朴）堪愈如有必要（如孙遇地下障碍物遍套管底无法超折前时）可向套完管内注入一定碌量的水，使其和保持一定的反衬压力来平衡似A织桩混凝土的压告力，阻止轻“芳管涌卡”茅的发生。难（流4泉）择抓B老桩成孔过程中留应注意观察相佣邻两侧眨A寸桩混凝土顶面苦，如发现班A驻桩混凝土下陷缓应立即逝停止监B卖桩开挖，并一李边将套管尽量短下压。一边向露B乳桩内填土或注捞水，直到完全邮制止住中“辣管涌难”耐为止。海如图物十一托所示。秤图十捷一驶尚亭B非型桩施工过程迅中的砼管涌现绿象示意图州5投、洗分段施工接头院的处理方法派往往一台桩机贼施工无法满足柱工程进度，需雨要多台桩机分王段施工，这就让存在与先施工递段的接头问题坟。采用砂桩是辛一个比较好的耕方法，如图范十仁二射所示。在施工呆段与段的端头照设置一个砂桩认（成孔后用砂孔灌满），待后季施工段到此接少头时挖出砂灌紧上砼即可。后图糠十袋二柱锁倦分段施工接头酱预设砂桩示意烈图锡6医、事故桩的处新理方法甘在咬合桩施工狼过程中，因练A席桩超缓混凝土互质量不稳定出私现早凝现象或胡机械设备故障任等原刊因，造成咬合住桩的施工未芹按正常要求进照行而形成事故奥桩。事故桩的司处理主要分以比下几种情况：令（肝1宴）垃眯平移桩位侧咬识合劫如图承十汇三惑所示潜,B极桩成孔施工时遍,弟其一侧肃A1鱼桩的砼已经凝各固安,私使套管桩机不绘能按正常要求状切割咬合则A1译、库A2婶桩。在这种情错况下，宜向欺A2单桩方向平移创B浇桩桩位，使套茫管桩机单侧切黑割猪A2归桩毁施工或B晕桩，并在珠A1怕桩和啦B烈桩外侧另增加接一根旋喷桩作膜为防水处理。刘图振十舒三厚票答平移桩位单侧企咬合示意图漠（包2凝）湖陈背桩补强邀如图苗十府四畅所示，首B适1龙桩成孔施工时坏，其两侧孟A秀1处、档A贵2牌桩的混凝土均予已凝固，在这巧种情况下，则钱放弃壮B深1姐桩的施工，调祥整桩序继续后愤面咬合桩的施段工，以后在励B晃1磁桩外侧增加一技根咬合桩及两狐根旋喷桩作为扭补强、防水处革理。在基坑开互挖过程中将注A葬1景和鞭A粱2垫桩之间的夹土膀清除喷上混凝意土即可。础图十售四访己披背桩补强示意糠图谱（额3慎）吼劲预留咬合企口饥如图继十蒸五自所示，在裕B县1狗桩成孔施工中您发现抹A夕1云桩砼已有早凝散倾向但还未完纵全凝固时，此寻时为避免继续拐按正常顺序施争工造成事故桩窗，可及时在彼A拥1偿桩右侧施工一则砂桩以预留出陵咬合企口，待纹调整完成后再壤继续后面桩的智施工。泰图十谎五畏鼠避预留咬合企口馆示意图口溪六参、挪本工程中咬合休桩与其它围护透桩结构的性价哲比谈1喘、咬合桩与工怎法桩及灌注桩卫等围护结构技日术比较，见鹅表画2卷。骤围护结构莲技术梯比较表衫啦表百2伴比较项目绳灌注碰桩茶+登旋喷夜桩连（拜Ⅰ飞）月咬合桩（弱Ⅱ剖）足SM谈W遮工法拦（轨Ⅲ钓）鄙备舱候侍注超施工工艺玻需两种工艺浓工艺先进，无扁需泥浆护壁，搞扩孔系数小呜构造简单，防扇渗性好者施工方便性员占用场地较大拔设备相对矮小奔灵活，犬占用场地小挎机架高大，孔占用场地写较大居受环境的影响厨程度顽较高的架空线用不必搬迁展较高的架空线痛不必搬迁妨架空线必须搬巾迁堵技术可行性旁灌注桩咐技术成熟倚；旋喷桩质量甩受地下障碍物德影响狗能有效垫应对地质变化顶，些能清除地下障除碍物肆水泥土技术有念待进一步成熟六，地下不能有吧障碍物纸施工进度返灌注桩一台比3仓～眼4羞根饱/城天，两种工艺债需单独占用工厦期绪每妈台践3六～言4猴根矮/秒天愚单机进度快，天1桑5票～球1触8公米赴/恶台壮.再天笛安全可靠性智刚度较大炒整体性好，刚朋度较大朝柔性支护，对棉支撑的依赖性埋高技文明施工笔有泥浆杆排放窄无泥浆模有泥浆赞排放玉与结构的关系绪只做围护结构雷，能承担部分齿水土压力邻只做围护结构灭，能承担部分象水土压力烦只做围护结构安抗渗性牲有多处渗漏戒连续施工无渗蝇漏肝有个别渗漏督墙体最大位移欲51.67m粘m维32.3mm检72.2mm掉附墙体位移图潮十六捉2桨、咬合桩夺与工法桩及灌羞注桩等围护结鸟构经济比较，彩见附表狱3洞。淡乘围护结构叹经济福比较表珍章表肃3陪然违（档取径200模m出长毙，拨20网m荷深）色比较项目条灌注香桩帐+咽旋喷桩宁（柳Ⅰ抹）临咬合桩吓（薪Ⅱ样）磁SM专W救工法征（被Ⅲ好）把备谎哨燕注叛工程量张（寻m耍3拢）什钢砼暮2884需旋喷临桩钟4020深钢粘砼良1梦862星超缓凝应砼绸1痰862双型钢水泥爆土档3437垄综合单价为实投际成本价。制括号内单价及领合价为谣本辆工程币型钢适水泥土含型唉钢租金千后价格荣。飘综合单价（元膊）资桩此混敞750飘旋喷桩沃420耽800缝6联3却0侵（鸟1090极）鼻合价逢（万元）低3铺85效300颠2妙34仿（婚37习5竿）夕经济合理性汗价格较高籍介于灌注桩与届工法桩戚之间购型钢拨如能及时那回收，途价格最厨经济慈3讲、珠SM木W潜工法桩、咬合川桩及灌注桩桩孔体位移比较图寄邯郸路地道监瞎测土体位移最殖终曲线图大CX35养（鹰K0+695托南侧）工法桩寺CX44悠（躺K0+850绵南侧）咬合桩蒙CX57绣（主K1+060继北侧）灌注桩级深度项(还H)杆累计变化开挖面开挖面顷钢深度雁(爷H)爷累计变化脂迁深度财(主H)豆累计变化第一道撑第一道撑奉跟屯挥第二道撑突第二道撑夹验勾划第三道撑料第三道撑颠尸躁好开挖面速开挖面肆茅叼王统颈顷录艘澡导三皆桂科解肠骗前递裕丘苏绒恼问污尿绑伸直旨逗滔坦评已村逐胃颜药扔鸦轰夹抚省料谎辆后省陡淡绵汇迷响舍捐公楼眼烧夫怖捞伴0.5奸5.44路毛私0.5风0.93教胀0.5王0.64琴1坏6.25第一道撑郑第一道撑融第1浴5.53铺绒1舟2.88晨1.5午8.23丢勇军1.5看9.26第一道撑第一道撑惊扰1.5塞4.96酿2套12.84凯街拉2领12.11旅弄2挖6.60嗓2.5宰15.91璃该碰2.5忠15.04兽事2.5武8.72叮3注19.30勤京孔3虫17.26咱坦3佩10.75怕3.5距22.65乞胀没3.5介20.76同趁3.5喷12.45悟4撕27.67第二道撑傻第二道撑能其4狭22.81第二道撑第二道撑弄僚4慈14.18估4.5间30.98肌晶傅4.5瑞26.34争谈4.5赔16.01凶5养35.00洗抢构5小27.49肯劳5信17.90持5.5选39.38凭酬条5.5包28.55泰只5.5底20.04姐6河42.65目顷汤6在30.56员块6贝23.13级6.5倘49.84第三道撑腿第三道撑伍技6.5俱30.89呈包6.5吴27.04你7项53.14钻锤拉7鸟31.04第三道撑第三道撑亿堤7奏29.56闻7.5变58.23勺术杠7.5毫31.81胡情7.5伴32.70盒8盛62.35松闹劈8皮32.02薪曲8秤36.30特8.5序66.20这敢息8.5旨32.33蓝忌8.5瓶39.84暂9诱68.50申澡述9诞32.15戚脸9道43.43木9.5存70.63股伐眼9.5砍33.13国庭9.5郑46.47障10楚71.92竖秋嘉10齐32.99钩闸10钥48.99竹10.5趁72.20搜慌找10.5膀32.82开挖面开挖面四读10.5妈50.10问11淋71.72呢酿匙11吴32.19闷趣11么51.67声11.5巷71.22恐集闸11.5汉31.12搂醉11.5挠49.60争12诉70.09脊滩种12演29.29膏窃12稼45.78办12.5守68.30颗柿厉12.5仁27.83住负12.5散42.46长13赢66.37优芬运13摩26.27行皂13槽40.86截13.5杰63.88知袍末13.5佣25.08钩境13.5物39.28泰14这59.11吩刷螺14延24.10忘扭14弹36.28仔14.5搭56.84欣浓姻14.5花22.53其痒14.5艘34.59冶15聪52.23叹剧章15芦20.71赢丰15纪33.23顾15.5京47.65扫宽薪15.5任19.43弱戚15.5廉32.11类16值44.19士蠢趣16螺18.15违平16侮29.53捆16.5凭39.15棉迈松16.5英16.73词巡16.5膝27.22弃17新36.52扁王奏17颜14.89影著17粪25.16逢17.5终29.64喷折碍17.5摊13.64茎黑17.5对21.12僵18闲25.82土包砖18窄12.33馆定18益17.28肃18.5胡21.00心18.5掌10.