林國清

(福建省閩東南地質大隊，泉州，362021)

鉆孔咬合樁是在平面上沿一條軸線設置單排鉆孔樁，相鄰的樁互相搭接形成支護結構，是一種新型的圍護結構形式。由于其止水效果好，施工快，目前在各個領域的工程建設中得到廣泛的應用，但大多數(shù)采用沖、鉆孔灌注咬合樁[1]。隨著施工技術的發(fā)展，旋挖灌注咬合樁也逐步得到應用，主要為了解遇到軟弱松散地層、砂卵石層等問題，以及確保施工時不發(fā)生涌水冒砂、塌方、地面沉陷等事故。筆者以長沙市人民東路電纜隧道的施工為例，闡述旋挖灌注咬合樁在城市建設施工中的應用。

1 工程概況

該項目位于長沙市的人民東路北側，電纜隧道長度260 m，由隧道口明挖段(明洞)、隧道口暗挖段(斜井)、電纜隧道、措施井(豎井)與安全孔等組成。電纜隧道口明挖段設計長度26.739 m，設計開挖斷面為2.9 m×3.25 m，底板面標高為18.46～18.326 m；隧道口斜井段設計長度17.261 m，底板面標高為18.326～13.50 m。地面高程32～33 m，隧道底高程為12～13.5 m，平均埋深16 m。由于電纜隧道受到周圍環(huán)境及位置的限制[2]，周邊均為高層建筑、馬路，施工環(huán)境復雜，地質構造軟弱而且松散，緊靠人民東路側無法按設計1∶0.5坡率放坡，且要穿過4 m多厚的富含水層(砂卵石層)，施工難度很大。為保證基坑邊坡及臨近地面建筑物的安全和止水效果，經協(xié)商提議后，設計方同意變更設計電纜隧道口明挖段由原設計26.739 m變更為11.739 m，坡度0.5%變更為1.12%；斜井往東移15 m，其余不變；電纜隧道相應增加15米，坡度0.69%變更為0.67%。其中變更后電纜隧道口明挖段長度11.739 m范圍內采用旋挖灌注咬合樁與樁間二次支護作為基坑支護結構，樁長13～20 m(圖1，2)。

2 場地地質特征

①雜填土1.00～1.20 m；

②粘土層4.00～4.50 m；

③細砂0.80～1.00 m；

④卵石層2.80～3.50 m，卵石粒徑一般為2～5 cm，最大7 cm；

⑤強風化粉砂巖1.00～3.00 m，局部達5.30 m；

⑥中風化粉砂巖16.50～23.00 m。

3 旋挖灌注咬合樁施工原理及工藝流程

3.1 施工工藝原理

旋挖灌注咬合樁的相鄰兩樁分別為一根不配筋的超緩凝素混凝土樁(以下簡稱素樁)與一根鋼筋混凝土樁(以下簡稱鋼樁)，其中心距小于單樁樁徑。施工時素樁與鋼樁按間隔布置，先施工兩側素樁，后施工鋼樁，鋼樁應在素樁混凝土初凝之前鉆孔，切割掉相鄰素樁相交部分的混凝土后，下鋼筋籠及灌注混凝土，從而實現(xiàn)咬合。旋挖灌注咬合樁是通過樁體咬合而達到結構自防水的目的，通過樁體內鋼筋不均勻分布而達到在相同配筋量的情況下，獲得最大抗彎強度[3-6]。

3.2 施工工藝流程

施工時，旋挖鉆機在預先施作的咬合排樁混凝土導墻上先跳樁施工素樁(A樁)，在素樁灌注超緩凝混凝土后，且在混凝土初凝前，鋼樁(B樁)緊跟完成鉆進切割素樁混凝土的作業(yè)，然后灌注鋼樁的混凝土，使素樁與鋼樁的混凝土融合在一起呈嵌入咬合狀態(tài)，而形成一個連續(xù)、整體的排樁結構。在該工程中，旋挖灌注咬合樁先行施工A1～A5素樁后，才開始B1～B4鋼樁與B26砂樁(接頭樁)的施工， 其中B1～B4鋼樁成孔后統(tǒng)一下鋼筋籠、澆筑混凝土， B26樁在成孔后先用砂灌滿，接著再施工A6～A10素樁，按此循環(huán)，向前施工。作為接頭樁的B26樁在最后等相鄰的A26素樁施工后，再下鉆頭挖出砂，同時切割與A26樁相交部分的混凝土再次成孔，并下鋼筋籠、澆筑混凝土，至此施工結束 (圖3)。

4 旋挖灌注咬合樁施工設備

施工設備的選擇是否合理關系到整個工程的質量與進度，選擇施工機械設備主要是根據工程地質條件、工期以及周邊環(huán)境情況等來選擇。采用三一重工生產的SRC280型履帶式旋挖鉆機(最大加壓力為230 kN)鉆進成孔，鉆機自帶柴油發(fā)電機(261 kW)，鉆頭采用FZ80鉆頭與子彈頭截齒，吊運鋼筋籠的吊車選擇采用徐工25 t吊車QY25K-1(額定功率為213 kW)。

5 旋挖灌注咬合樁施工要點

5.1 控制孔口定位誤差

嚴格控制護筒埋設的精準度與樁機對中的準確度。樁位偏差不大于±50 mm，在護筒定位準確不變位的情況下使樁機第1節(jié)套管周圍與護筒之間的空隙保持均勻即可。

5.2 樁體垂直度控制

樁體垂直度控制是關鍵，垂直度偏差過大不但影響到樁的承受力，而且還直接影響到止水效果，偏差超過咬合厚度意味著止水失敗。因此機械垂直度不大于1%，旋挖鉆機可以將垂直偏差精度控制在0.3%以內。

5.3 混凝土緩凝時間控制

應根據單樁成樁時間來合理確定素樁混凝土緩凝時間，單樁成樁時間與施工現(xiàn)場地質條件、樁長、樁徑和鉆機能力等因素相關。連續(xù)施工鉆孔后要及時灌注混凝土，防止塌孔。一般在連續(xù)施工5～7根素樁后可再行施工5～7根鋼樁，素樁初凝時間宜為55 h，鋼樁初凝時間宜為10 h?；炷恋奶涠葢刂圃?80～220 mm。

5.4 鋼筋籠的定位

為了保證鋼筋籠定位準確且監(jiān)測鋼筋籠是否上浮，在鋼筋籠四周應設置定位U形卡并綁上測繩。

5.5 咬合厚度的確定

相鄰樁之間的咬合厚度應根據樁長來確定，隨著樁長的增加，垂直方向位移偏差會逐漸加大，因此樁越長，設計的咬合厚度應越大，為保證止水效果和支護安全咬合厚度一般控制在200～300 mm，在鉆機垂直度控制精度較高的情況下咬合厚度可以為150 mm。

5.6 施工接頭的處理

為防止施工接頭處素樁混凝土凝固無法作業(yè)，接頭處須預設一個砂樁來處理，處理接頭時，若發(fā)現(xiàn)樁間有滲水時應先引出排掉，再采用樁間二次支護措施前后封堵。

6 施工效果

該工程旋挖灌注咬合樁累計進尺700 m，施工后對所有樁均進行了低應變檢測，其中Ⅰ類樁占80.77%，Ⅱ類樁占 19.23%，沒有Ⅲ類樁與不合格樁，質量滿足設計要求。隨后進行了明挖段的施工，按照信息化施工的原則，基坑施工過程中進行了各項監(jiān)測。

(1)支護系統(tǒng)土體深層的位移監(jiān)測CX1=8.1 mm(位于0.5 m處)、CX2=18.3 mm(位于5.0 m處 )、CX3=27.2 mm(位于5.5 m處)、CX4=13.7 mm(位于0.5 m處 ) ，由監(jiān)測數(shù)據可以得出其土體深層位移累計變化量均沒有超出設計的預警值30 mm。

(2)支護坡頂部水平位移監(jiān)測，變化最大的點為S2點，累計變化量為26 mm，變化最小的點為S4點，累計變化量為2 mm，其他各點的變化量介于二者之間，水平位移量大的點對應的測斜管的變化量也較大，均沒有超過設計預警值30 mm。

(3) 基坑坡頂沉降監(jiān)測，變化最大的點為S2點，累計變化量為13.4 mm；變化最小的點為S5點，累計變化量為4.8 mm，其他各點的變化量介于二者之間，沉降位移量大的點對應的水平位移變化量也較大。在基坑施工期間，基坑坡頂沉降監(jiān)測數(shù)據表明其變化量滿足設計要求。

(4)圍護樁應力監(jiān)測，在開挖及結構施工過程中對其進行了跟蹤監(jiān)測，總共監(jiān)測了68次，監(jiān)測的精度均滿足規(guī)范的要求，應力監(jiān)測點的累計變化量在-18.066～18.830 MPa，各監(jiān)測點均未超過設計預警值。

(5) 基坑水位監(jiān)測與基坑周邊道路管線及建筑沉降監(jiān)測，在開挖及結構施工過程中對其進行了跟蹤監(jiān)測，總共監(jiān)測了68次，監(jiān)測的精度均滿足規(guī)范的要求, 各監(jiān)測點均未超過設計預警值。以上檢測與監(jiān)測結果均滿足設計要求,達到了設計預期效果。

7 旋挖灌注咬合樁特點

(1)實踐證明旋挖灌注咬合樁具有工藝可靠，施工速度快、適用性廣，節(jié)能環(huán)保的特點，是一項在市政支護工程中特別適用、值得推廣的新技術。

(2)旋挖灌注咬合樁與沖鉆灌注樁結合攪拌樁或旋噴樁的支護結構相比，具備了同樣的強度和防水作用，卻節(jié)省了施工用地和水泥用量。此外，機械設備噪音低、震動小，在采用干法施工的情況下，幾乎無泥漿污染，對周圍環(huán)境影響小[7]。

(3)施工安全系數(shù)高，采用鋼套管的保護，能靠近建筑物、地下管線施工。適應地層范圍廣，施工過程可以全孔套管跟管鉆進，可有效防止孔內流沙、涌泥，輕松打穿富水地層，并可進行嵌巖，能較好控制樁身質量，保證樁的承載力。

(4)旋挖機械自帶柴油發(fā)電機組，供電需求小，具有履帶自行走裝置，移動便捷，同時施工速度快，可有效縮短工期。

(5)操作流程全程電腦控制，實時掌控鉆機垂直度與鉆進深度，渣土隨鉆隨取，直觀準確地掌握孔內地質情況，在與地勘報告偏差較大的情況下可及時修正施工方案。

(6)設備造價貴，無水挖掘時需防止有毒、有害氣體等漏出。

8 結論

綜上所述，咬合樁圍護結構繼承了排樁及地下連續(xù)墻的一些優(yōu)點[8]，在城市建設施工中，采用旋挖灌注咬合樁施工，可有效地起到基坑支護、止水作用，避免了涌水冒砂、塌方、地面沉陷等事故，圓滿地解決了在不良地質地段，施工場地受限等施工難的問題，節(jié)省了造價，降低投資。對于現(xiàn)代城市發(fā)展中在高鐵站、地鐵站等隧道口，高層建筑的深基坑等相似工程地質條件下工程施工，具有明顯的優(yōu)勢。因此，在城市建設施工中采取旋挖灌注咬合樁維護法是可行的，有著良好的發(fā)展前景和廣闊的發(fā)展空間，值得進行推廣運用。但由于咬合樁在我國的應用起步較晚，尚存在以下問題有待同仁研究完善。

(1)施工方法還不夠成熟，施工機械的研制也落后于發(fā)達國家，國內的相關研究主要集中在咬合樁的施工技術以及超緩混凝土的性能方面，對咬合面的抗彎承載力性能及素樁的作用的研究尚未見完善。

(2)目前咬合量主要還是靠經驗確定，需要根據咬合面的受力狀態(tài)，研究咬合量的計算方法，以方便今后指導設計與施工。

(3)研究咬合樁如何作為永久結構的一部分，以及在抗浮問題的地下結構中發(fā)揮作用，以便節(jié)省投資。

1 何少鋒，黃文欽，揚靜.咬合樁發(fā)展綜述.福建建材，2015，07.

2 王根 . 咬合樁的設計與施工. 山西建筑，2010，22.

3 李旭 . 高壓噴射注漿止水帷幕在隧道豎井施工中的應用. 中小企業(yè)管理與科技，2011，1.

4 王守勇.淺談咬合樁的施工技術.中國科技博覽，2013，36.

5 周海娜.鋼筋混凝土鉆孔咬合樁的施工實踐及方法介紹.特征結構，2013，12 .

6 韓軼群 . 全套管咬合灌注樁在基坑支護工程中的應用. 四川建材，2010，2.

7 王長勇. 沖孔咬合樁在基坑支護中的應用. 中華建設，2011，5.

8 楊建學，侯偉生，鄭陳旻，等.沖孔咬合樁在某鄰海深基坑圍護中的工程應用. 巖土工程學報，2010，7(增刊).