咬合桩施工工法

旋挖钻机在现代地基基础施工中的优势已经是耳熟能详了，但旋挖钻机在工民建及地下工程开挖领域的基坑支护方面的巨大潜力,对习惯于传统设计理念和施工方法的设计和施工人员来说，是一个值得关注和尝试的新课题。笔者结合三一重机生产的SR220C、SR180旋挖钻机在中东海湾地区参与重大工程项目建设的实践，并参考国内外地铁工程和高层建筑基坑围护工程中钻孔咬合桩施工工法应用的成功经验，对在工民建及地下工程开挖领域的基坑支护工程中，如何合理、有效地使用旋挖钻机进行钻孔咬合桩施工以及咬合桩施工工艺和管理规范，进行基本的探讨和归纳。

1 咬合桩施工工法的现状

基坑工程是一个古老而又有时代特点的岩土工程课题。放坡开挖和简易木桩围护可以追溯到远古时代。20世纪以来，随着大量高层，超高层建筑及地下工程的不断涌现，旋挖钻机，特别是钻深不超过40m的中小吨位旋挖钻机替代套管钻机、循环钻机以及螺旋桩机，用钻孔咬合桩施工工法来完成主体基坑支护工程，得到了广泛的应用，并逐渐从理论和概念上得到完善和成熟，形成一种新的现代基础施工工法: 钻孔咬合桩基坑支护工法，

如图1所示。

2 工法特点

(1) 采用旋挖钻机施工，在成孔过程中对易于坍孔的部分采用钢套管(一般直径略大于桩孔直径)护壁，这样可避免孔壁坍垮问题，且成孔垂直度能由旋挖钻机垂直度控制系统自动调整和保证。如三一重机生产的SR220C旋挖钻机可实现垂直度误差不大于2‰的控制精度。因此，咬合桩终端持力层处错位交叉的偏离精度可控、桩型标准。用旋挖钻机在桩身混凝土处于塑性状态下完成切割咬合过程形成的排桩围护结构整体性状好、支护强度大、防渗效果佳。一些厂家生产的旋挖钻机甚至可通过驾驶室内的HMI操控系统，清楚地判定和记录所穿越地层的土质情况及桩底持力层情况，因此成桩过程比较容易控制。

(2) 施工机械化程度高、成孔速度快、桩机就位迅速、成桩效率明显高于其他类型灌注桩。

(3) 施工无噪声、无振动，对地层及周边环境影响小，少泥浆作业，施工现场洁净。

(4) 钻孔咬合桩围护结构适用地层范围广，尤其在富水软地层中施工的排桩围护结构防渗效果好，无需另外增加辅助截水帷幕等防水措

施，与其他达到相同工程要求的围护结构形式(如人工挖孔排桩、地下连续墙及泥浆护壁钻孔排桩等)相比造价低。

(5) 旋挖钻机施工钻孔咬合桩技术通用性强、易掌握，利于推广。

(6) 便于施行其他后处理技术，如后压密注浆技术、锚杆支护技术、旋喷加固技术等。

3 适用范围

该工法适用于风化石灰石岩层，砂砾石层及软土地层深基坑围护结构的施工，尤其在饱和富水软土层施工中最能体现其优越性。

4 工艺原理

钻孔咬合桩是用旋挖钻机钻孔，桩与桩之间相互咬合排列的一种基坑围护结构，如图2所示。

为便于切割咬合，桩的排列方式一般设计为一个素混凝土桩或异型钢筋混凝土桩(A桩)和一个钢筋混凝土桩(B桩)间隔布置。为了减少施工过程中相邻孔间的扰动，一般采用隔4孔为一个单元序列施工工法。即施工时，先施工A1桩，再施工A2桩。紧跟着施工相邻的B桩。A桩用超缓凝型混凝土，要求必须在A桩混凝土凝结之前完成B桩的施工，以便在B桩施工时，利用旋挖钻机切割掉相邻A桩1/4弱直径相交部分的混凝土，实现A桩与B桩的咬合。

5 施工工艺

5.1 导孔的施工
旋挖钻机就位以后，先预钻一个深3m左右的导孔，导孔的直径只要能顺利放入套管护筒即可。

5.2 单桩的施工工艺流程

(1) 压入护筒并取土成孔。为了保证进入桩位预孔内护筒的垂直度要求，先用旋挖钻机的护筒驱动器驱动第一节套管(每节套管长约7～

8m)压入1.5～2.5m，然后用短螺旋钻斗(或土斗等)从套管内取土，一边卸土、一边继续下压护筒没入土中，第一节套管按要求压入土中后，地面以上要留1.2～2.0m，以便于接管。此后要视桩位的地质情况来决定需要接入钢护筒的节数或长短，以及压入钢护筒的方法: 对于地质条件优越的桩孔(护壁性能好，质地均匀等)可考虑不再接入第二节护筒即用直接取土法施工。在需要长套管护筒护壁时，除用护筒驱动器压入外，也可考虑用振动锤下护筒来提高作业效率。

(2) 垂直度的检测。在用驱动器压护筒时，桩位垂直度的检测一般为抽样检查。

(3) 吊放钢筋笼。对于需放置钢筋的桩孔，成孔检查合格后进行安放钢筋笼工作。安装钢筋笼时应采取有效措施保证钢筋笼标高的正确。

(4) 灌注桩芯混凝土。如孔内有水时需采用水下混凝土灌注法施工；如孔内无水时则采用干孔灌注法施工，此时应加强振捣。

(5) 拔管成桩。一边灌注混凝土一边拔管，此时常用振动锤拔起护筒套管。

(6) 预置二次灌浆导管。在预置灌浆导管时，不但在桩芯要预置一次灌浆导管，在桩的咬合相交部分，还应布置直径为50mm左右的PVC 导管(二次灌浆导管)，为事后压密注浆提高排桩承载力和防渗效果做事前准备。

(7) 成桩维护。灌注后的单桩或排桩总会存在缩颈、搭接错位、承载力不足等等缺陷，对其进行事后补救维护是必须的。

5.3 排桩的施工工艺流程
钻孔咬合桩施工总的原则是先施工被切割的A桩，紧跟着施工B桩，其施工工艺流程是:

A11→A12→A21→A22→B1→B2→B3→……，如图4所示。

5.4 施工过程控制的管理
现场施工过程控制管理的要点如图5所示。

(1) 施工准备阶段的导孔施工，可采用导墙法替代。即在桩顶上部施作混凝土或钢筋混凝土导墙，导墙必须有足够的强度，以避免因旋挖钻机辗压或纠偏作业等而损坏。导墙的施工场景可参考图6(导墙法多用于少水干法施工时)。

(2) 成桩以后，尚有大量的维护事项。如排桩错位搭接不足时，就必须用压密注浆法进行二次灌浆，提高承载性能、防渗性能等。