灌溉排水学报浅析咬合桩基坑止水支护工程

　　【摘 要】随着建筑市场的不断扩大，技术力量等方面的竞争逐渐激烈，建筑公司的发展需要四新(新技术、新工艺、新材料、新设备)充分运用，才能在施工中降低造价、缩短工期、提高施工质量。在金龙皇家广场施工中，我们积极运用咬合桩基坑止水支护新工艺、新技术，使用新设备旋挖钻机进行桩基成孔，使得承德地区工程原本使用机械打桩进行桩基成孔的造价降低，缩短了工期，也是承德市首例进行咬合桩基坑止水支护成功的典范。

　　【关健词】咬合桩　基坑　止水　支护　施工

　　一、工程概况

　　2009年10月由承德金龙集团金源房地产开发有限公司开发建设的承德金龙皇家广场开工。此工程是承德有史以来开发建设的最大的集商贸于一体的商业中心，地理位置优越，位于承德市东大街北侧，避暑山庄丽正门南侧，武烈路西侧，老市政府院内，东侧紧邻武烈河，透水系数高，地形相对平坦，最大高差为5.0m，地貌单一。建筑场地地貌单元属武烈河冲洪积阶地。地面相对标高为91.8-96.1m之间。基坑开挖最大深度均为10.5m。

　　1、工程范围：基坑止水帷幕及基坑支护设计、基坑止水帷幕及基坑支护施工、基坑内部降水施工、土方施工等。

　　2、工程量：素混凝土咬合止水桩567根，钢筋混凝土支护桩568根，预应力锚索约15456米，工程降水井38口，备用降水井8口，土钉墙约2270平米，钢腰梁约58吨。

　　3、地质条件：

　　(1)地层分布如下：一层杂填土(Qml)：杂色，稍密，稍湿。主要由炉渣、砖块、碎石块、建筑垃圾及粉土组成。二层圆砾(Q4al+pl):黄褐色，中密，粒径大于2cm的颗粒约占55%-65%，最大可达80mm，局部可达150mm，呈亚圆状，混乱排列，局部交错排列，分选性差。三层安山岩强风化层：灰褐色，半晶质斑状结构，块状结构，表面风化裂隙发育。

　　(2)地下水：属潜水类型，实际测量稳定水位为327.69—326.50m之间，场地水位年变化幅度为2.0-4.0m，近五年内最大水位变化幅度为2.5m，场地地下水对混凝土、钢筋混凝土中的钢筋均无腐蚀性。圆砾层渗透系数为100m/d。

　　二、总体施工部署

　　本工程基坑开挖深度10.5m，土方开挖总数为3.72万立方米。本工程土方开挖共分为三步：第一步，基坑顶部2.2m土方开挖，同时修坡进行顶部土钉墙施工，支护桩止水咬合桩施工，基坑内部降水施工，帽梁及第一道预应力锚索施工。第二步，2.2m-6.5m土方开挖，同时进行第二道预应力锚索、腰梁施工。第三步，6.5m-10.5m土方开挖，土方开挖至设计深度。顶部2.2米厚度杂填土采用1∶0.25坡度放坡进行土方开挖，同时设置简易土钉墙进行支护。

　　护坡桩采用旋挖钻机成孔。成孔时先进行中间咬合止水桩施工，待施工完毕混凝土强度达到30%后进行相邻的钢筋混凝土支护桩施工。同时为保证顶部不塌孔，现场预备钢管套8套，遇到特殊情况采用钢管护壁后再进行钻机成孔施工。

　　护坡桩及止水桩设计及施工，支护桩参数采用桩径800mm，桩间距1.60m，顶部设置900×600帽梁，与地面以下2.5m及6.5m处分别设置一道预应力锚索。第一道锚索锁定值280KN(设计值530KN)，第二道锚索锁定值480KN(设计值870KN)。

　　护坡桩帽梁截面为900(宽)×600(高)，混凝土C25，配筋为420(基坑侧)+420(主体侧)+414(帽梁上下架立筋)，主筋通长配置，箍筋8φ200(如下图所示)。

　　入岩深度要求护坡桩入中风化岩石深度不小于1.0m，咬合止水桩入岩石不小于400mm。本工程采用咬合桩止水工艺，基坑外侧不需进行降水施工，但场地内地下水仍需进行降水施工。降水井施工同护坡桩施工同步进行。

　　桩型和平面布置：咬合桩采用排列方式，为一个素混凝土桩A1-n，和一个钢筋混凝土桩咬合B1-n(如下图)。

　　本工程咬合桩数量较多，为了满足工期的要求，我们安排多台咬合桩桩机同时施工，因咬合桩桩机较大，相邻两台桩机施工时，必须考虑有足够的安全距离，安排桩机1、桩机2相隔一定的距离同时施工。

　　三、质量控制措施

　　1、旋挖钻机操作中关于质量控制的措施

　　(1)桩位放样：在进行场地整平后，组织有资格的和具备测量员上岗资格的测量放样人员将所有桩位放出，钉好十字保护桩，做好测量复核，并记录放样数据备案。(2)埋设护筒：用拉线法检查桩位偏差，应满足现行施工规范要求和设计要求。(3)成孔：采用钻头钻进，根据不同层次的土质结构选择不同的转盘转速和进尺进行控制。设置专人看护，每根桩建立数据档案，以便进行研究分析。在砂层钻进和进入强风化层后，因土层太硬会引起钻锥跳动及偏斜、加大钻杆摆动，故应选择低档慢速，转盘转速参数取值13～40v/min，成孔深度按设计要求进行控制。(4)钢筋笼制安：旋挖机挖土清渣达到设计要求后，开始下放钢筋笼，其制安必须严格按照设计图纸进行，主筋、箍筋应焊接均匀，搭接长度及焊缝应符合规范要求，安装时应安装护块，以确保周正及保护层厚度，钢筋笼的制作偏差应符合设计及规范要求。(5)混凝土浇注：在导管接驳完毕后，将混凝土隔水栓吊放在临近泥浆面的位置，导管底端到孔底距离控制在0.4m左右，以便能顺利排出混凝土隔水栓。开始灌注前储料斗内储备的混凝土量应不少于1.0m3，以便在混凝土隔水栓被挤出导管后能将导管底端一次性埋入水下混凝土中0.8m以上;适时提升或拆卸导管，确保导管底端埋入混凝土面以下1～4m，灌注应连续进行。一旦发生机具故障或停电停水及导管堵塞或进水等事故时，应采取有效措施进行处理，以便尽快恢复灌注混凝土，同时做好记录。灌浆采用注浆泵，起始压力控制在1.0Mpa，接着每增加0.1-0.3Mpa的压力使浆体渐渐均匀上冒。

　　2、旋挖钻机操作中关于孔内事故预防措施：

　　(1)选择有经验、责任心强的施工队伍，保证操作人员的素质。

　　(2)加强钻具检查，对加工不良的钻具严禁使用。

　　(3)对孔内水头高度、泥浆的相对密度和粘度经常观察和检测，发现问题及时解决，尤其在钻孔排渣、提锥除土或因故停钻时应保持孔内规定水位和规定的泥浆性能指标，以防坍孔。

　　(4)钻孔作业应分班连续进行，在土层变化处捞取渣样判明土层，并与地质资料核对，根据土层情况采取相应措施，保证施工质量。

　　(5)升降钻锥须平稳，钻锥提出井口应防止碰撞护筒或孔壁，防止钩挂护筒底部，钻杆的拆装应迅速。

　　3、旋挖钻机操作中须注意的问题：

　　(1)土层中成孔与钢护筒安设的垂直度对桩体垂直度影响巨大。

　　(2)定位用的混凝土护筒与钢护筒合理配套使用，能有效缩短钻机定位时间，提高施工效率。

　　(3)软岩及土层中使用旋挖斗一次成孔;硬岩中先用螺旋钻头钻成小孔，然后用旋挖斗进行扩挖成孔。

　　4、旋挖钻机的一些细部处理：

　　(1)泥浆处理：由于本工程地下水位高且地层中大多存在淤泥层、粉砂、细砂层，施工时，需采用静态泥浆护壁，保证孔壁的稳定。在现场每个墩身位置根据泥浆用量设置了一个泥浆拌合池和泥浆存放池。废弃的泥浆，存于场内的泥浆池内，用泥浆罐车倒运到指定的弃渣场。

　　(2)桩基检测：桩基灌筑完毕后，对各墩台钻孔桩采用无破损法逐根进行完整性检测。

　　四、锚索施工

　　锚索是通过从咬合桩中的钢筋混凝土支护桩外端向基坑外侧钻孔固定于坡面，另一端锚固在滑动面以内的稳定岩体中穿过边坡滑动面的预应力钢绞线，直接在滑面上产生抗滑阻力，增大抗滑摩擦阻力，使咬合桩中的钢筋混凝土支护桩处于压紧状态，以提高边坡岩体的整体性和刚性，从而有效地控制支护桩的位移，促使其稳定，达到基坑支护的目的。

　　施工工艺及流程如下：钻孔→锚索制作→锚索安装→锚固法注浆→立锚敦→锚索的张拉→封孔注浆→外部保护。

　　1、钻孔：钻孔是锚索施工中控制工期的关键工序。为确保钻孔效率和保证钻孔质量，采用潜孔冲击式钻机(型号为QZB-100B)潜孔冲击成孔。钻机钻井时，钻孔深度要超出锚索设计长度0.5m左右，钻孔结束，将冲击器清洗好备用。

　　2、锚索制作：锚索在钻孔的同时于现场进行编制，内锚固段采用波纹形状，张拉段采用直线形状。钢绞线长度=锚索设计长度+工作锚的厚度+千斤顶长度+工具锚+锚头高度+张拉操作余量的总和。在每段分别作出标记;在内锚固段的范围内穿对中隔离支架，间距60—100cm，两对中支架之间扎紧固环一道;张拉段每米也扎一道紧固环，并用塑料管穿套，内涂黄油;最后，在锚索端头套上导向帽。

　　3、锚索安装：检查定位止浆环和限浆环的位置，检查排气管的位置和畅通情况。

　　4、锚固法注浆：空气压向孔底，由孔底进入排气管排出孔外，上倾和水平孔，砂浆由孔口注入;下倾的孔，注浆管插至孔底，砂浆由孔底注入，空气由锚索孔排出。所以锚固法注浆采用排气注浆法施工。锚索孔注浆采用注浆机，注浆压力保持在0.3--0.6 MPa。

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