咬合桩在深厚岩层基坑围护结构中的应用研究

第43卷第35期 山西建筑V d.43 No.35
2 0 1 7 牟 1 2 月 SHANXI ARCHITECTURE Dec.2017 • 59 •文章编号：1009-6825 (2017)35-0059-03
咬合桩在深厚岩层基坑围护结构中的应用研究
张亚峰吴祥郭振华王晓菲
(中国水利水电第十一工程局有限公司，河南郑州450000)
摘要:通过深圳地铁9号线海上世界基坑咬合桩围护结构的工程实例，介绍了旋挖钻机和冲击钻配合施工咬合桩的硬咬合施工 技术原理，论述了主要施工工艺、控制要点以及质量控制措施，并和类似施工方法进行对比分析，为咬合桩围护结构施工提供了经 验，并有一定的推广价值。

关键词:咬合桩，深厚岩层，围护结构，应用研究
中图分类号:TU473.1 文献标识码:A
〇引言
随着城市化的不断进行，地铁、地下车站等多种地下设施不 断增加，基坑向深、长方向发展，基坑的支护结构显得尤为重要。

深基坑支护中，地下连续墙、钻孔灌注桩加桩间止水帷幕可以满 足要求，但由于地质原因，对于岩石比较厚的基坑围护，桩间加止 水帷幕达不到基坑止水效果，地下连续墙造价相对较高，因此，为 保证建设工程顺利进行，必须大胆引进新的工艺方法，硬咬合桩 施工工法是比较适合的工法之一。

本文结合工程实例，对旋挖钻机和冲击钻配合硬咬合桩施工 工艺进行详细介绍，对施工效果进行了评价，为类似工程施工提 供了参照。

1工程概况
车站基坑总长为386.2 m,标准宽度为20. 10 m,深约为17.1m~ 18.0 m，支护安全等级为一级。

地面高程一般在4.57 m~ 5.25 m之间。

低洼地段覆盖有残 积物、冲洪积物。

该地貌大部分已被城市开发推平。

上覆第四系 土层主要为人工填土层，全新统冲洪积层、上更新统冲洪积层，下 伏基岩为燕山期粗粒花岗岩，岩石出露面比较高,局部位置距离 地面1m〜2 m0
基坑主体围护结构选用咬合粧的结构形式，由钢筋混凝土 桩+素混凝土粧相互咬合组成，粧中心距7〇〇 mm，相邻两桩咬合 300 mm。

2工艺原理
主要采用旋挖钻机和冲击钻机配合施工，冲击钻施工素桩，旋挖钻施工钢筋混凝土桩，在素桩达到一定强度后，施工钢筋混 凝土桩，使钢筋混凝土桩与素桩相互咬合，形成具有防渗效果的 基坑围护结构。

咬合桩的具体成桩顺序，先施工A1素桩，再施工 A2素桩，后施工B1桩(钢筋混凝土桩），形成桩间互相咬合，成桩 顺序:A l—A2—Bl—A3—B2—A4—B3如此循环，如图1所示。

咬合粧施工顺序图
3施工工艺流程及操作要点
3.1 施工工艺流程
[施工，准备|
|测量*放样|
i
|导墙施工|
1
管线勘探|^护筒埋设|
|钻机’就位|
|渣土外运卜—|钻进至设计标^
泥浆制备、循环1
|钢筋笼制作|~吊装^筋笼|
|导管‘安装|
1'
|水下混凝土灌$1]
|移至一桩位|
图2咬合桩施工工艺流程图
3.2主要■施工要点
1)咬合桩施工前，需将车站周围的拆迁、管线迁改和交通疏
解工作进行完成，并探明施工范围内管线，按照要求做好试桩
试验。

钻孔桩施工放线根据围护结构平面图，核对无误后方可施
工。

围护结构施工放线时，根据相关规范适度外放，以保证限界
和结构厚度。

2) 结合旋挖钻机和冲击钻的施工特点，按照设计图纸要求，在咬合桩桩位设置C20钢筋混凝土导墙，导墙厚度为200 mm,高
1 500 mm,保证钻机在施工过程中，导墙应具备足够强度、刚度及
稳定性，导墙预留孔位直径大于钻孔桩外壁直径20 m m~ 40 m m
(见图3)。

3) 埋设整体式钢护筒，埋深2. 0 m，护筒上设2个溢水口，该项 目咬合桩护筒直径有两种类型，分别为直径1020 mm和1220 mm，
反铲配合人工开挖护筒基坑，直径比护筒大20 mm。

4)咬合桩施工采用膨润土泥浆进行护壁。

具体泥浆性能指 标见表1。

表1护壁泥浆性能指标
项目比重粘度/s含砂率
参数 1.2-1.518 ~22不大于4%测定方式泥浆比重计漏斗粘度计含砂率测定仪
深厚岩石咬合桩施工工艺具体见图2。

5)素桩采用冲击进行钻孔，钢筋桩采用旋挖钻机进行钻进，
收稿日期:2017-10-04
作者简介:张亚峰（1980-),男，工程师
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60 •
第43卷第35期20 1 7年 1 2月
山西建筑
700 700
800x 3
IC 20混凝土
C 20混凝土
a )导墙平面图（比例:1:200)
S 3?
图4钢筋笼吊放示意图
9)清孔、下钢筋笼后，采用导管法浇筑咬合桩灌注混凝土。

坍落度控制在18 cm ~ 22 cm 之间，初盘混凝土浇筑量必须保证埋 人灌注导管不小于1 m ,每根桩的浇筑时间按照初盘混凝土的初 凝时间控制，灌注必须连续作业，尽量缩短时间,控制桩顶标高比 设计标高高出60 cm ~ 80 cm 。

4质量控制
1) 施工中，严格控制施工导墙的中心位置，保证导墙中心和
桩心偏差在1 cm 以内，导墙直径与桩直径允许偏差为0 m m ~20 mm 。

2)
成孔时，施工中钻杆中心、钻头中心、护筒中心三者应在同 一铅垂线上，及时调整钻进垂直度,并用侧锤及经纬仪在相互垂 直的方向上进行检测，以保证钻进的垂直度;成孔施工过程利用 设备自带的垂直度显示仪表和自动纠偏装置控制成孔垂直度;成 孔后采用超声波成孔检测仪进行检测，如垂直度不满足要求,进
200 200
b )导墙大样图
图3导墙不意图
6)
咬合桩施工设计高程后，分两次清孔，在钢筋笼插人孔内 前，进行第一次清孔，第二次为钢筋笼、导管下后进行一次清孔， 旋挖机采用孔内钻斗来掏除钻渣，清孔时必须免压慢转，冲击钻 采用泥浆循环进行清孔。

7)
钢筋笼采用全自动滚焊机现场集中加工制作，分段制作的
钢筋笼，其接头采用焊接或机械式接头（钢筋直径大于20 mm ),
焊接采用C 02保护焊进行焊接，主筋与螺旋筋点焊连接。

盾构端 为满足盾构机始发条件及结构要求，区间洞门区域钢筋采用玻璃 纤维筋。

8) 提前对钢筋笼加工质量进行检查，成孔检查合格后，人工 配合25 t 汽车吊车安装钢筋笼，吊装时严格控制钢筋笼垂直度。

为避免混凝土浇灌过程中钢筋笼上浮、下沉，应设置钢筋笼定位 固定器，由测定的孔口标高来计算定位筋的长度，反复核对无误 后焊接定位(见图4)。

支承枕木
_
悬吊钢管
钢筋桩在钻机钻进过程中，中、微风岩层主要采用牙轮钻进行钻 进，土层及全、强风化岩石采用截齿钻进行钻进，钻进过程中,不 断的注人新鲜合格泥浆，进行护壁，泥浆面不低于护筒顶下 〇. 5 m ，根据现场情况适当调整泥浆比重，成孔时做好记录，并采 用雷达测斜仪时刻检查钻孔的垂直度。

行二次修孔。

遇有孔壁坍塌事故发生，应及时分析原因，妥善 处理。

3)
施工过程中将现场施工实际情况与地质勘察资料进行核
对,若有变化应立即通知监理。

4) 加工完成后的钢筋笼半成品堆放时，制作型钢支架，顶部 采用彩条布进行覆盖。

5) 钢筋原材按照设计和规范要求进行取样，现场规范堆放。

6)
咬合桩施工时，局部位置需要穿过砂层，钻进砂性土层后，
适当放慢成孔速度，确保砂层段泥皮形成,使该段泥皮具有较好 的护壁功能;适当加大泥浆密度，不要使进尺过快或空转时间过 长;轻度班孔，加大泥浆密度和提高浆位;严重坍孔，用粘土泥膏 投人，待孔壁稳定后采用泥浆低速钻进。

7) 咬合桩施工，如果遇到岩石比较硬或者软弱岩石交替，容 易出现偏桩现象，为保证施工质量，需采用旋挖钻机进行钻进，如
果出现严重偏孔现象，则回填高标号混凝土，重新钻孔。

8) 咬合桩成桩过程中，素混凝土桩施工完成3 d ~ 5 d ,混凝土 强度达到60%左右时，才能施作钢筋混凝土桩，不然，容易出现偏
桩现象，影响施工质量。

9)
施工期间护筒内的泥浆面应高出地下水位1.0 m 以上，在
受水位涨落影响时，泥浆面应高出最高水位1.5 m 以上;在清孔
过程中，应不断置换泥浆，直至浇筑水下混凝土;浇筑混凝土前， 孔底500 mm 以内的泥浆比重应小于1.25;含砂率不得大于8% ; 粘度不得大于28 3;在容易产生泥浆渗漏的土层中应采取维持孔 壁稳定的措施。

10) 钻孔桩粗骨料可选用卵石或碎石，其骨料粒径不得大于 钢筋间距最小净距的1/3。

直径大于1 m 或单桩混凝土量超过
25 m 3的桩，每根桩桩身混凝土应留有1组试件。

11) 为保证后期压顶梁施工，预埋钢筋、钢筋接驳器的尺寸规 格、水平与竖向定位请按照钻孔桩配筋相关图纸进行。

12) 咬合桩混凝土灌注时，必须有灌注记录,并要求记录详 细;若发现导管漏水、堵塞或混凝土内混人泥浆，应立即停灌并进 行处理，做好记录。

13) 选择不小于10%数量的钻孔钢筋混凝土桩，每个钢筋笼 均匀布置笼3根全长声测管，与钢筋笼绑扎连接，顶部注满水密 封，用于检测桩身质量。

5与其他技术的对比分析
经调研，目前国内类似工程的围护结构施工工艺主要有人工
挖孔桩、钻孔桩+止水帷幕、地下连续墙、咬合桩。

经过对比分析：1)
人工挖孔桩危险性较大，需要大量劳动力，施工进度较慢;
采用钻孔桩+止水帷幕止水效果一般，施工进度慢;地下连续墙 造价高，施工占地较大。

2) 采用咬合桩能形成良好的挡土及止水效果,造价低(如表2 所示）。

表2
围护结构施工方法优缺点分析表
围护结构施工方法
优点
缺点
人工挖孔桩
单桩承载力高，成桩
质量容易控制和保证危险性大，需要大量劳动力钻孔桩+止水帷幕
费用低，技术熟练止水效果一般;施工进度慢地下连续墙
抗渗性好;墙体质量局， 刚度大;适用于多种土层
造价高，对环境 影响较大，施工占地大咬合桩
适用于多种土层，工艺简单，
抗渗性好;墙体质量高，刚度大
技术推广范围相对较小
6结语
1)以该车站为例，采用旋挖钻机和冲击钻配合硬咬合桩施工
支承枕木//悬吊钢管v >◊'1 .x /l 7,丨 \1 '：
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1
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文章编号：1009-6825 (2017) 35-0061-03
某发电工程主厂房地基加固设计
王凤珍徐永贵康建强
(中国能源建设集团山西省电力勘测设计院有限公司，山西太原030001)
摘要:结合工程实际，对某发电工程主厂房产生地基不均匀沉降后，如何因地制宜地进行专项治理进行了现状调查、原因分析和
专题研究,实施的效果达到了设计预期，取得了良好的经济效益和社会效益。

关键词:不均匀沉降，地基加固，注浆，袖阀管双液压力注浆法
中图分类号:TU472
文献标识码:A 1工程概况
近年来对煤层气的综合利用发展迅猛,对环境治理的成效也
十分显著。

某煤层气综合利用发电工程位于山西介休市义棠镇
1号风井工业场地内，于2015年1月顺利实现并网发电，装机容 量39 MW 。

主厂房采用柱下独立基础，基础埋深-2.0 m ,基底换 填1.5 m 厚的3:7灰土垫层。

主厂房东北侧于2016年1月发生 不均匀沉降，厂房内填充墙多处产生“倒八字”裂缝，裂缝最大宽 度为5 m m ~9 mm ,裂缝走向为由东至西向。

2沉降观测
受业主委托，设计院于2016年3月10日对主厂房建立沉降
变形观测系统，布设观测点15个，并于3月23日进行了首次观 测，至2016年9月6日，共进行了 7次观测，观测结果表明：
1)
主要沉降区位于1号点、2号点、3号点、4号点、12号点、
13号点、5号点附近，以4号点的沉降最大。

2) 在枯水季节建筑物沉降较小，沉降速率接近稳定标准。

但 在雨季，以上各点的沉降速率及沉降量明显增大。

3不均匀沉降分析
设计单位于2016年3月对沉降较大的几个位置布设人工探
井勘察，通过探井取样分析得出建筑物不均匀沉降的主要原因有工艺，不用安装全套筒，而且此施工工艺采用的是普通混凝土而 不是超缓凝混凝土。

因此该施工工艺就省去了安装与拆卸全套 筒的时间，同时避免了因为超缓凝混凝土凝固时间不确定而造成 的施工停滞的情况，故工作效率大大提高；
2)在地质条件相同条件下，采用硬咬合桩施工工艺，与地下 连续墙相比，钢筋用量减少，造价减少28. 2万元，劳动组织简单， 给工程建设带来了显著的经济效益，有较好的应用前景。

参考文献：
以下几点：
1) 地基持力层和原勘察资料有一定出人。

该煤层气综合利用发电工程《岩土工程勘察报告》表明，主厂 房地段原基础持力层为②层湿陷性粉土，湿陷等级为I 级（轻
微），地基处理设计为换填1. 5 m 厚3: 7灰土垫层。

现通过探井 情况表明，在T 5号，T 6号探井（余热锅炉东侧）灰土垫层下仍存 在5 m 厚人工填土，该层土为平场时人工堆填所致，该层填土未 经处理直接作为地基持力层。

2) 地基土含水量变化的影响。

根据现场走访了解，主厂房原地貌类型属冲沟地貌,主厂房 横跨于原冲沟的两侧黄土塬上，中部沟心位置最大深度约8 m ，后 期因场地平场需要回填，回填土在自重固结过程中产生一定量的
下陷，导致厂房内出现过排水沟开裂、储水池漏水的情况;主厂房
回填土范围为原冲沟位置，雨季来临时，大气降水也会积聚、下
渗，特别是该地段原为冲沟沟心部位，属于自然汇水和排水的汇
集地，现人为回填阻碍了原有的排水渠道，造成排水不畅，产生积
水现象。

积水大部分下渗，通过人工探井试样发现填土呈饱和状 态，地基土浸水增湿，引起土体结构发生改变，导致地基土承载力 和变形指标的下降，从而加剧了地基土的不均匀沉降。

在附加荷 载作用下，产生竖向压缩变形的同时还伴随有一定的侧向挤出变[1]
张佐汉，刘国楠，胡荣华.深圳地区钻孔咬合桩围护结构施 工技术的研究[J ].铁通建筑,2010(5) :37-42.
[2] 刘国彬，王卫东•基坑工程手册[M ]•第2版.北京：中国建
筑出版社,2009.
[3] 屠春军.硬切割法钻孔咬合桩施工技术的应用[J ].建筑施
工,2010,32(11): 1130-1132.
[4] 左文荣，洪明坚.旋挖硬切割法施工咬合桩在深基坑支护工
程中的应用[J ] •福建建筑,2015(6):64-66.
The application of occlusion piles in the
surrounding structures of deep rock formations
Zhang Yafeng Wu Xiang Guo Zhenhua Wang Xiaofei
(China Water Conservancy and Hydropower Engineering Co . , Ltd , Zhengzhou 450000, China )
Abstract ： Through the sea of Shenzhen m etro line 9 world occlusal pile retaining structure of foundation pit engineering example , introduced the
rotating drill and im pact drill w ith construction principle of the hard bite bite pile construction technology , discussed the m ain technology of con ­struction ,control points and quality control measures , and carries on the com parative analysis and sim ilar construction method , provides the oc ­clusal pile retaining structure construction experience , and has certain popularization value .Key words ： occlusal pile , the deep rock , retaining structure , application research
收稿日期=2017-10-08
作者简介:王凤珍（1966-),女，高级工程师。