全套管钻孔咬合灌注桩施工工法

图2 MZ全套管钻孔咬合桩的施工工艺流程图
对Ａ桩的施工只要严格按照单桩施工工艺流 程作业，确保垂直精度就能满足要求。对Ｂ桩的 施工，除了确保垂直精度、使桩体能充分咬合 外，还涉及施工过程中切割的挤压、摩擦等产 生对已成桩（Ａ桩）的损害。为克服这一难题， 采用在混凝土中加入超缓凝剂，使Ａ桩混凝土在 未初凝状态前就施工Ｂ桩，消除对Ａ桩的危害。

全套管钻孔咬合桩按第 二序列桩切割第一序列 桩时，第一序列桩混凝 土凝固情况可分为硬切 割全套管咬合桩和软切 割全套管咬合桩

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Construction Technology
施工技术

在桩位放样线符合要求 后即可进行沟槽的开 挖，采用人工开挖施工




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从表１对比表明，在软土地区５种常用的挡 土围护结构中全套管钻孔咬合桩的综合技术特 性显优。
捷程MZ全套管软切割钻孔咬合桩与 全套管硬切割钻孔咬合桩比较
全套管钻孔咬合桩又称全套管切割桩 （Ｃａｓｅｄ Ｓｅｃａｎｔ Ｐｉｌｅ）。

表1 软土地区5种常用挡土结构技术特性比较

挡土结构

技 术 特 征

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施工技术

灌注混凝土 孔内有水时，采用水下混凝土法灌注施 工。孔内无水时，采用干孔灌注施工，此时需 振捣。开始灌注混凝土时，应先灌入２￣３ ｍ３混 凝土（约２ ｍ左右深时），然后将套管搓动后提升 ２０￣３０ ｃｍ，以确定机械上拔力是否满足要求。 不能满足时，则应采用起重机辅助起吊。灌注 过程中应确保混凝土高出套管端口不小于２ ｍ， 防止上拔过快造成断桩事故。 拔管成桩 一边灌注混凝土一边拔管，应注意始终保 持套管底低于混凝土面２．５ ｍ以上。

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图1 单桩施工工艺流程图

物，填平碾压地下管线迁移的沟槽。如遇到杂 填土层，应采用置换素土的方法，导墙制作完 成后，孔内土层应夯实。②测放桩位：根据设 计图纸提供的坐标按外放１００ ｍｍ。③导墙沟 槽开挖：在桩位放样线符合要求后即可进行沟 槽的开挖，采用人工开挖施工。开挖结束后， 立即将中心线引入沟槽下，以控制底摸及模板 施工，确保导墙中心线的正确无误。④钢筋绑 扎：沟槽开挖结束后绑扎导墙钢筋。⑤模板施

与主体结构抗浮无关 低

与主体结构抗浮 无关 低

钻孔灌注桩加止水措 施形成的组合桩 ６～１５ 一般 较大 较简单
泥浆对环保影响大
较大 一般 一般 熟练 可作为永久结构的一 部分 与主体结构拉结，对 主体结构抗浮有利 一般

捷程ＭＺ系列全套管 软切割钻孔咬合桩
１０～２０ 一般 小 较复杂 噪声低，无泥浆， 对环保影响小 较大 好 好 熟练 可作为永久结构的一 部分 与主体结构拉结，对 主体结构抗浮有利 一般
全套管钻机咬合桩的排桩施 工工艺流程
总的原则是先施工Ａ桩，后施工Ｂ桩，其 施工工艺流程是：Ａ１—Ａ２—Ｂ１—Ａ３—Ｂ２—Ａ４— Ｂ３……Ａｎ—Ｂｎ－１，如图２所示。
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水泥土搅拌桩

经济开挖深度 ｍ

６～１０

现场要求

较少

施工占地

较大

施工工艺

较简单

环保要求

废土外运少， 对环保影响较小

整体刚度

一般

抗渗漏性

较好

桩（墙）体质量

较好

技术成熟程度

熟练

ＳＭＷ工法桩
６～１４ 较少 小 较复杂 废土外运少，对 环保影响较小 较大 较好 好 熟练

与永久结构关系

临时结构

临时结构

与结构抗浮关系 费用

地下连续墙
２０～４０ 较高 大 复杂
泥浆对环保影响大
大 好 好 较熟练 永久结构或永久结构的 一部分 与主体结构拉结，对主 体结构抗浮有利 高

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全套管钻孔咬合桩按第二序列桩切割第一 序列桩时，第一序列桩混凝土凝固情况可分为 硬切割全套管咬合桩和软切割全套管咬合桩。 硬切割全套管咬合桩指在第一序列桩混凝土硬 化后，实施第二序列桩对第一序列桩进行切 割；软切割全套管咬合桩指在第一序列桩混凝 土初凝前，实施第二序列桩对第一序列桩进行 切割。
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施工技术
桩基础施工新技术专题讲座（五）
全套管钻孔咬合灌注桩施工工法
□ 沈保汉 北京市建筑工程研究院

捷程ＭＺ全套管软切割钻孔咬合灌注桩是一 种新型的围护结构形式。２０００年国内首次成功 地将钻孔咬合桩应用于深圳地铁一期工程会购 区间。至２００９年１２月已有３９项地下围护结构工 程采用本工法。

高，可靠性高。 全套管的护孔方式使第二序列 施工的桩在已有的第一序列的两桩间实施软切 割咬合，能保证桩间紧密咬合，并且咬合桩的 混凝土终凝出现在桩咬合之后，成为无缝的连 续“桩墙”，从而形成良好的整体连续结构。
软土地基5种常用的挡土围护结构技 术特性比较
软土地区５种挡土围护结构技术特性比较见 表１。
欧洲硬切割全套管钻孔咬合桩采用双旋转 动力头全套管护壁长螺旋钻成孔，是在第一序 列桩灌注混凝土若干天后，即已获得相当强度 后，再设置与其咬合的第二序列桩，这可能在 切割过程中产生裂缝，也可能会产生施工缝， 甚至会产生渗水或漏水现象。
捷程ＭＺ系列全套管钻孔咬合桩属于软切割 方式全套管咬合桩，是利用超缓凝混凝土的特 殊性能，采用高精度的捷程ＭＺ系列全套管钻机 按专门工艺成孔、成桩的一种特殊桩型，通过 桩与桩之间的咬合搭接，可形成挡土截水的连 续排桩围护结构或地下防渗墙。
捷程ＭＺ全套管钻孔咬合桩施工有３大关键 因素：即第二序列桩（Ｂ桩）对第一序列桩（Ａ 桩）进行软切割，咬合桩孔垂直度的保证和超 缓凝混凝土的配制。已有工程开挖结果表明， 桩身咬合良好，无渗漏水现象。

施工工艺流程
捷程MZ全套管钻孔咬合桩施工工法 捷程ＭＺ全套管钻孔咬合桩施工工法包含 咬合桩的单桩施工工艺流程、咬合桩的排桩施 工工艺流程、导墙施工方案、孔口定位误差的 控制——孔口定位误差允许值的规定、桩垂直 度控制的３个环节（含采用“测环法”检测钻 孔咬合桩垂直度的方法）、咬合桩的咬合厚度 的确定、克服“管涌”的技术措施、遇地下障 碍物的处理方法、克服钢筋笼上浮的方法、分 段施工接头的处理方法以及事故桩的处理方法 （平移桩位侧咬合，背桩补强及预留咬合企口 等）。 全套管钻孔咬合桩的单桩施工工艺 流程 图１为单桩施工工艺流程。当第一序列桩为 素混凝土桩时，则无图１中吊放钢筋笼的工序。 导墙施工 导墙材料及厚度 导墙材料一般为混凝土 或钢筋混凝土。导墙厚度为３５０ ｍｍ（地表层土 较好）或最小为４５０ ｍｍ（地表层土为软土，需回 填后分层碾压）。 导墙施工步骤 ①平整场地：清除地表杂
工法特点
施工特点 采用全套管钻机，在成孔成桩过程中始终 有超前钢套管护壁，所以无需泥浆护壁，因而 也无须排放泥浆，近于干法成孔；机械设备噪 声低、振动小，大大减少工程施工时对环境的 污染；对沉降及变位容易控制，能紧邻相近的 建筑物和地下管线施工；能有效防止孔内流 砂、涌泥，并可嵌岩，成桩质量高；能起到完 全止水的作用；混凝土强度可按设计要求提
纠偏 成孔过程中如发现垂直度偏差过 大，必须及时进行纠偏调整，纠偏的常用方法 有以下５种：①发现钢套管有倾斜趋势时，立即 通过反复摇动、微量扭、挪套管支座等将套管 倾斜消除在初始状态。②利用钻机液压缸进行 纠偏，如果桩孔偏差不大或套管入土不深（５ ｍ 以下），可直接利用钻机的２个顶升液压缸和２ 个推拉液压缸调节套管的垂直度，即可达到纠 偏的目的。③Ａ桩孔纠偏方法：如果Ａ桩套管在 入土５ ｍ以下发生较大偏移，可先利用钻机液 压缸直接纠偏，如达不到要求，可向套管内充 填砂土或粘土，一边填土一边拔起套管，直至 将套管提升到上一次检查合格的地方，然后调 直套管，检查其垂直度合格后再重新下压。④Ｂ 桩孔纠偏方法：Ｂ桩孔的纠偏方法与Ａ桩孔基本 相同，不同之处是不能向套管内填土而应填入 与Ａ桩相同的混凝土，否则有可能在桩间留下土 夹层，从而影响排桩的防水效果。⑤无法利用 套管钻机重新成孔时，在待处理桩位的两侧注 浆，形成隔渗帷幕拦截地下水，做人工挖孔咬

工：模板采用自制整体木模，导墙预留定位 孔，模板直径为套管直径扩大３０￣５０ ｍｍ。模板 加固采用钢管支撑，支撑间距不大于１ ｍ，确保 加固牢固，严防跑模，并保证轴线和净空的准 确。⑥混凝土浇注施工：采用商品混凝土，混 凝土浇注时两边对称交替进行，严防走模。如 发生走模，应立即停止混凝土的浇注，重新加 固模板。振捣采用插入式振捣器，振捣间距为 ６００ ｍｍ左右。⑦当导墙有足够的强度后，拆除 模板，重新定位放样排桩中心位置，将点位反 到导墙顶面上，作为钻机定位控制点。

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表2 孔口定位误差允许值

１０ ｍ以下
±１０ ±１５ ±２０

１０～１５ ｍ
±１０ ±１０ ±１５

单位：mm
１５ ｍ以上
±１０ ±１０ ±１０

每节套管压完后安装下 一节套管之前，都要停 下来用测锤、测环或测 斜仪进行孔内垂直度检 查，不合格时需进行纠 偏，直至合格才能进行 下一节套管施工

咬合桩施工前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（１５～２５ ｍ）的顺直度检查，其 偏差宜小于１０ ｍｍ。检测时，于地面上测放出 两条相互平行的直线，将套管置于两条直线之 间，然后用线锤和直尺进行检测。成孔过程中 对桩的垂直度进行监测和检查。地面监测：在 地面选择两个相互垂直的方向采用经纬仪或线 锤监测地面以上部分的套管的垂直度，发现偏 差随时纠正。孔内检查：每节套管压完后安装 下一节套管之前，都要停下来用测锤、测环或 测斜仪进行孔内垂直度检查，不合格时需进行 纠偏，直至合格才能进行下一节套管施工。
适用范围
全套管钻孔咬合灌注桩可用于基坑工程的 挡墙结构、止水帷幕或主体承重结构。配合各 种类型抓斗，可在各种土层、强风化与中等风 化岩层中施工；适用于直径为０．８ ｍ、１．０ ｍ、 １．２ ｍ和１．５ ｍ，深度在４５ ｍ以下的桩孔施工； 合理的基坑开挖深度一般不大于２０ ｍ。
工艺原理
利用全套管施工法制作的钻孔灌注桩互相 咬合，使相邻桩在初凝之前部分相嵌，使之 具有良好的防渗作用，从而形成整体连续的基 坑支护结构和止水帷幕，还可兼作主体承重结 构。
捷程MZ全套管钻孔咬合桩施 工要点
孔口定位误差的控制 为了保证钻孔咬合桩底部有足够的咬合量， 孔口定位误差的允许值可按表２来进行选择。 桩垂直度的控制 控制桩垂直度的环节 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为３‰。钻孔

桩 长 咬合厚度 １００ １５０ ２００
全套管钻孔咬合桩的单桩施 工要点
钻机就位对中 待导墙有足够的强度后，移动套管钻机， 使套管钻机抱管器中心对应定位在导墙孔位中 心。定位后，在导墙孔与钢套管之间用木塞固 定，防止钢套管端头在施压时位移。 吊装安放第一、第二节套管 埋设第一、第二节套管的垂直度，是决定 桩孔垂直度的关键，在套管压入过程中，用经 纬仪或测锤不断校核垂直度。当套管垂直度相 差不大时，固定钻机下夹具，利用钻机上夹具 来调整垂直度；当套管垂直度相差较大时，一 般应拔出套管来重新埋设，有时也可将钻机前 后左右移动一下使之对中。 取土成孔 先压入带刃尖的第一节套管（每节套管长 度为８ ｍ），压入深度约２．５￣３．０ ｍ，然后用抓 斗从套管内取土，一边抓土，一边下压套管， 要始终保持套管底口超前于取土面且深度不小 于２．５ ｍ；第一节套管全部压入土中后（地面以 上要留１．２￣１．５ ｍ，以便于接管）检测成孔垂直 度，如不合格则进行纠偏调整，如合格则安装 第二节套管。下压取土，直到设计孔底标高。 吊放钢筋笼 如为钢筋混凝土桩，成孔至设计标高后， 检查孔的深度、垂直度、清除孔底虚土，检查 合格后用起重机吊放钢筋笼；安放钢筋笼时应 采取有效措施保证钢筋笼标高。