顏佩君

（上海市浦東新區(qū)建設(shè)工程安全質(zhì)量監(jiān)督站，上海市200135）

0 引言

隨著城市建設(shè)的發(fā)展和地下空間的開(kāi)發(fā)利用，咬合樁作為一種新型的圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工工法，是指混凝土樁相互咬合搭接形成的具有擋土和止水作用的連續(xù)樁墻。在北京、上海、廣州、深圳等城市的市政、地鐵和地下工程中廣泛應(yīng)用，施工工藝也日趨成熟。本文以咬合樁在上海楊高路改建工程基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用情況作介紹和分析。

1 工程概況

1.1 隧道圍護(hù)結(jié)構(gòu)

楊高路改建工程1標(biāo)位于楊高南路花木行政中心，線路呈西南-東北走向，屬于楊高路商務(wù)走廊核心路段。楊高路主線為地下隧道，工程基坑安全等級(jí)為一級(jí)，基坑全長(zhǎng)720 m，寬度28～44 m，開(kāi)挖深度2.4～17.1 m。基坑采用明挖法施工。隧道圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用地下連續(xù)墻，墻長(zhǎng)21.5～32.5 m，沿基坑深度方向設(shè)置1～4道支撐，其中分為2道鋼筋混凝土支撐和2道鋼管支撐。

Y19節(jié)段基坑長(zhǎng)度14.46 m，寬度28 m，開(kāi)挖深度16.3 m，圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用地下連續(xù)墻，地連墻作為主體結(jié)構(gòu)側(cè)墻的一部分、與內(nèi)襯墻共同受力。圍護(hù)結(jié)構(gòu)選用800 mm厚地連墻，采用鎖口管接頭，墻長(zhǎng)32.5 m，混凝土標(biāo)號(hào)水下C35 P8，共計(jì)16幅地連墻?；拥撞康鼗庸滩捎?50@600 mm三軸水泥土攪拌樁，水泥摻量20%，采用裙邊加固，厚度4 m，寬度3.85 m。

1.2 Y19節(jié)段污水管道概況

Y19節(jié)段基坑內(nèi)留有1根現(xiàn)狀污水管道，與基坑軸線斜交，污水管為1 500 mm混凝土管，管內(nèi)底標(biāo)高-2.2 m，管道埋深約6 m。由于該污水管道為花木行政區(qū)域的主管道，不能中斷污水運(yùn)行。為保證污水管道順利改接，在圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工前，將現(xiàn)狀污水管道翻排至Y18節(jié)段主體結(jié)構(gòu)混凝土中板上進(jìn)行改接，然后將污水管道廢除。

在Y19節(jié)段基坑外兩側(cè)污水管道位置，新建2座SMW工法井。工法井圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用700@500SMW工法樁，內(nèi)插H500×300×11×18型鋼，雙軸水泥土攪拌樁，水泥摻量13%。在污水管道位置處，H型鋼插至污水管管頂，采用水泥土攪拌樁加固；同時(shí)在污水管道下部采用MJS全方位高壓噴射注漿加固，樁徑3 000 mm，搭接650 mm，水泥摻量40%，注漿深度至污水管底以下18 m。污水管道工法井與基坑地墻間凈距為25cm，該空隙頂端采用高壓旋噴樁進(jìn)行止水。

Y19節(jié)段基坑內(nèi)污水管道廢除后，由于土體經(jīng)過(guò)MJS全方位高壓噴射注漿加固與雙軸水泥土攪拌樁加固，導(dǎo)致Y19節(jié)段2幅地連墻無(wú)法正常施工，形成地連墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)不能連續(xù)封閉，單側(cè)斷開(kāi)間隔長(zhǎng)度為3.8 m。

圖1為Y19節(jié)段基坑平面布置圖。

1.3 Y19節(jié)段咬合樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)

Y19節(jié)段圍護(hù)結(jié)構(gòu)封閉是明挖法施工的前提條件，單側(cè)3.8 m長(zhǎng)度圍護(hù)結(jié)構(gòu)無(wú)法封閉，其一土體會(huì)因?yàn)闊o(wú)支護(hù)體系而坍塌，其二止水帷幕不封閉，基坑內(nèi)外承壓水將在此范圍內(nèi)貫通，影響基坑施工安全。因此需要選擇一種既安全又可靠的施工工藝，封閉圍護(hù)結(jié)構(gòu)。經(jīng)過(guò)參建各方討論后，最終選擇全套管護(hù)壁咬合樁圍護(hù)方案來(lái)封閉基坑。

圖1 Y19節(jié)段基坑平面布置圖

Y19節(jié)段基坑污水管道位置未封閉區(qū)域單側(cè)長(zhǎng)3.8m，設(shè)置5根咬合樁，兩側(cè)共設(shè)置10根位于地連墻未封閉處。咬合樁樁徑1 000 mm，樁長(zhǎng)均為32.5 m，咬合樁分Za、Zb兩種樁型相互交替，間距800 mm，兩個(gè)樁相互咬合200 mm，咬合樁與地墻咬合200 mm，其中Za樁為圓形鋼筋籠、Zb樁為方形鋼筋籠，混凝土采用水下C35混凝土（見(jiàn)圖2）。

圖2 咬合樁平面示意圖

1.4 地質(zhì)與水文

該工程所在區(qū)域地貌類型為濱海平原，沿線地勢(shì)平坦，各勘察點(diǎn)地面標(biāo)高為3.82～5.29 m。沿線場(chǎng)地內(nèi)自上而下可劃分為7個(gè)大層及若干亞層，共計(jì)10層。各土層分別為①1層填土、②層褐黃～灰黃色粉質(zhì)黏土、③層灰色淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土、③T灰色砂質(zhì)粉土、④層為淤泥質(zhì)黏土、⑤層灰色粉質(zhì)黏土、⑥1層暗綠色粉質(zhì)黏土、⑥2層草黃色粉質(zhì)黏土加砂質(zhì)粉土、⑦1層草黃色砂質(zhì)粉土、⑦2層灰色粉細(xì)砂（未揭穿）。

場(chǎng)地地下水由淺部土層中的潛水和深部粉（砂）性土層中的承壓水組成，地下水補(bǔ)給來(lái)源主要為大氣降水與地表涇流，地下水與地表水水力聯(lián)系密切?？辈鞙y(cè)得場(chǎng)地地下潛水位埋深為0.9～2.8 m（高程 1.21～4.26 m）；所揭露的承壓水為⑦層承壓水，勘察測(cè)得場(chǎng)地⑦層承壓水埋深約6.23～6.31 m（高程 -2.28～-2.22 m）。

2 咬合樁工法簡(jiǎn)介

咬合樁采用全套管護(hù)壁施工，相鄰混凝土排樁間部分圓周相嵌，并于后序次相間施工的樁內(nèi)置入鋼筋籠，使之形成具有防滲漏作用的整體連續(xù)防水和擋土雙重功能的圍護(hù)結(jié)構(gòu)。施工主要分為硬法切割和軟法切割。咬合樁的排列方式采用為一根素混凝土樁或有筋樁（簡(jiǎn)稱B樁）和一根鋼筋混凝土樁（簡(jiǎn)稱A樁）間隔。硬法切割先施工B樁，等B樁強(qiáng)度達(dá)到30%后，再施工A樁；軟法切割先對(duì)B樁采用超緩凝混凝土進(jìn)行施工，要求在B樁混凝土初凝前完成A樁施工。兩種施工方法均在A樁施工時(shí)，利用全套管鉆機(jī)切割掉相鄰B樁相交部分的混凝土，從而實(shí)現(xiàn)樁與樁的咬合。該項(xiàng)工程楊高路Y19節(jié)段咬合樁采用硬法切割。

3 咬合樁施工工藝

3.1 施工流程（見(jiàn)圖3）

圖3 咬合樁施工流程圖

3.2 導(dǎo)墻施工

為提高咬合樁孔口的定位精度和就位效率，在咬合樁施工前，在樁頂上部沿咬合樁兩側(cè)先施作鋼筋混凝土導(dǎo)墻。導(dǎo)墻寬度2.5m，厚度500 mm。相鄰樁位時(shí)保證搭接長(zhǎng)度200 mm。導(dǎo)墻內(nèi)配16@250雙向鋼筋，導(dǎo)墻的混凝土等級(jí)C25。導(dǎo)墻模板采用自制泡沫模板，導(dǎo)墻預(yù)留定位孔模板直徑為鋼套管直徑。模板定位牢固，嚴(yán)防跑模，并保證軸線和孔徑準(zhǔn)確，混凝土澆注前對(duì)模板的垂直度、中線、孔徑凈距等進(jìn)行驗(yàn)收。圖4為導(dǎo)墻平面示意圖，圖5為導(dǎo)墻施工之實(shí)景。

圖4 導(dǎo)墻平面示意圖

圖5 導(dǎo)墻施工之實(shí)景

3.3 樁位施工順序

該項(xiàng)工程咬合樁單側(cè)5根，兩側(cè)共計(jì)10根。咬合樁分為Za樁和Zb樁。Za樁、Zb樁均采用普通水下混凝土，首先施工Zb樁，等Zb樁強(qiáng)度達(dá)到30%后，再施工Za樁。Za樁對(duì)相鄰Zb樁混凝土進(jìn)行硬切割成孔，同時(shí)對(duì)地下連續(xù)墻混凝土進(jìn)行切割，形成封閉止水效果。施工順序?yàn)?→4→3→1→5。咬合樁樁位順序示意圖見(jiàn)圖6所示。

圖6 咬合樁樁位順序示意圖

為保證基坑封閉止水效果，咬合樁與地連墻處留有200 mm咬合量；由于地下連續(xù)墻已提前施工完畢，在地連墻相鄰的Za樁施工時(shí)，需等Zb樁混凝土強(qiáng)度達(dá)到100%后，再同時(shí)切除地連墻混凝土與Zb樁混凝土，確保樁身垂直度和咬合效果。

3.4 全套管施工設(shè)備

根據(jù)該項(xiàng)工程咬合樁的情況，采用全套管全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)（型號(hào)盾安DTR1505）進(jìn)行咬合樁施工（見(jiàn)圖7）。整套設(shè)備包括全回轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置、液壓動(dòng)力鉆、鉆機(jī)、鋼套管、錘式?jīng)_抓斗、鉆架等組成。全回轉(zhuǎn)動(dòng)力設(shè)備夾緊鋼套管進(jìn)行360°回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，在壓入力和扭矩的共同作用下將1 000 mm鋼套管壓入土層，首節(jié)套管帶高強(qiáng)度合金刀頭,在鉆進(jìn)的同時(shí)可切割混凝土。

圖7 全套管全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)施工設(shè)備作業(yè)平面布置圖

3.5 鋼套管安裝

全套管護(hù)壁采用1 000雙壁鋼套管，在成孔套管使用前，進(jìn)行套管順直度的檢查和校正。首先檢查和校正單節(jié)套管的順直度，然后檢查按樁長(zhǎng)配置的全長(zhǎng)度鋼套管的順直度，并對(duì)各節(jié)套管編號(hào)，做好標(biāo)記，按序拼裝。鋼套管為雙壁式，標(biāo)準(zhǔn)段每節(jié)6 m，底管7 m，短節(jié)3 m，均采用螺栓接頭連接而成。在鋼套管底部安裝刀頭，刀頭上的高強(qiáng)合金齒可用于切割土層、混凝土及其他障礙物。圖8為鋼套管及其構(gòu)造示意圖。

圖8 鋼套管及其構(gòu)造示意圖

3.6 咬合樁成孔

將鉆機(jī)設(shè)備的鉆桿中心與咬合樁樁位中心對(duì)齊，并調(diào)整設(shè)備的水平度，保證導(dǎo)桿及鋼套管的垂直度。在導(dǎo)墻上統(tǒng)一編寫(xiě)樁號(hào)，鉆機(jī)移動(dòng)調(diào)平支穩(wěn)，使樁機(jī)中心準(zhǔn)確對(duì)準(zhǔn)樁位中心，以免造成重樁和漏樁。

樁機(jī)就位后，先進(jìn)行垂直度復(fù)測(cè)，復(fù)測(cè)用兩臺(tái)經(jīng)緯儀雙向復(fù)測(cè)或吊線錘，滿足要求后開(kāi)始成孔，保證進(jìn)入樁位預(yù)孔的垂直度要求。先埋設(shè)第一節(jié)鋼套管（每節(jié)套管長(zhǎng)約6 m）壓入2 m～3 m，然后用沖抓斗從鋼套管內(nèi)取土，一邊卸土、一邊繼續(xù)下壓鋼套管埋入土中，第一節(jié)鋼套管按要求壓入土中后，地面上預(yù)留2 m，以便于接管。再用驅(qū)動(dòng)器壓鋼套筒時(shí)，樁位垂直度的檢測(cè)一般為抽樣檢查。在咬合樁施工時(shí)必須使鋼套管的深度比鋼套管內(nèi)的土面深3～4 m，切割咬合時(shí)，要控制垂直度，放慢鉆進(jìn)速度，防止鉆進(jìn)時(shí)鉆頭的鈦合金磨損太快而無(wú)法切割至樁底部。

鋼套管下壓鉆進(jìn)和取土，一節(jié)套管完成后再接下一節(jié)，直至成孔深度達(dá)到設(shè)計(jì)要求樁長(zhǎng)。在成孔過(guò)程中要保證套筒下壓的垂直度，當(dāng)垂直度超出標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)要求時(shí)，要采取糾偏措施。

3.7 鋼筋籠安裝

該項(xiàng)工程咬合樁鋼筋籠分為圓形和方形鋼筋籠。鋼筋籠分為4節(jié)吊裝，主筋連接采用單面搭接焊。采用搭接焊的其焊縫長(zhǎng)度單面焊大于10 d，并保持鋼筋的同軸性。在吊裝鋼筋籠前，對(duì)鋼筋籠進(jìn)行檢查。檢查內(nèi)容包括：長(zhǎng)度、直徑，焊點(diǎn)是否變形等。完成檢查后開(kāi)始吊裝，吊裝采用履帶吊雙勾多點(diǎn)緩慢起吊，筋籠吊運(yùn)時(shí)應(yīng)防止扭轉(zhuǎn)、彎曲，緩慢下放，避免碰撞鋼套管壁。

3.8 混凝土灌注

混凝土利用導(dǎo)管灌注，導(dǎo)管口距混凝土表面的高度保持在2 m以內(nèi)，在施工中連續(xù)灌注，中斷時(shí)間不得超過(guò)45 min。澆筑混凝土應(yīng)連續(xù)澆搗，導(dǎo)管隨澆隨提。鋼套管隨混凝土灌注逐段上拔，起拔套管應(yīng)搖動(dòng)慢拔，保持套管順直，嚴(yán)禁強(qiáng)拔。導(dǎo)管直徑為300 mm，導(dǎo)管連接順直、光滑、密閉、不漏水。在澆注過(guò)程中，隨時(shí)檢查是否漏水。第一次澆注時(shí)，導(dǎo)管底部距孔底30～50 cm，澆注混凝土量經(jīng)過(guò)計(jì)算確定，在澆注中導(dǎo)管下端埋深控制在2～4 m范圍。提升套管和導(dǎo)管時(shí)，采用測(cè)繩測(cè)量，嚴(yán)格控制其埋深和提升速度，嚴(yán)禁將套管和導(dǎo)管拔出混凝土面，防止斷樁和缺陷樁的發(fā)生?；炷烈B續(xù)澆注不得中斷，邊灌注邊拔套管和導(dǎo)管，并逐步拆除?；炷凉嘧⒅猎O(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高以上1 m（超灌量1 m），完全拔出套管和導(dǎo)管。樁頂混凝土不良部分要鑿掉清除，要保證設(shè)計(jì)范圍內(nèi)的樁體不受損傷，并不留松散層。

4 技術(shù)質(zhì)量控制措施

4.1 控制樁位

為了保證咬合樁具有良好的咬合效果，應(yīng)嚴(yán)格控制孔口的定位誤差，將套管鉆機(jī)對(duì)準(zhǔn)樁位，調(diào)平鉆機(jī)機(jī)身以控制樁位；同時(shí)，要使得動(dòng)力頭、攪拌頭、樁位線三點(diǎn)一線。鉆機(jī)定位后的鋼套管中心與樁中心偏差不應(yīng)大于±10 mm。

4.2 垂直度控制

為了保證咬合樁底部有足夠的咬合量，除嚴(yán)格控制孔口定位誤差外，在成樁過(guò)程中，設(shè)置兩臺(tái)經(jīng)緯儀對(duì)鉆桿的垂直度進(jìn)行觀察，同時(shí)用水平尺附掛在鋼套管的兩正交方向上，通過(guò)觀察水平尺上的豎直氣泡居中。兩種方法同步控制樁身垂直度，并根據(jù)設(shè)計(jì)要求控制樁的垂直度允許偏差不得大于1/300。成孔過(guò)程中如發(fā)現(xiàn)垂直度偏差過(guò)大，可利用鉆機(jī)油缸及時(shí)進(jìn)行糾偏調(diào)整。樁位成孔后，采用全自動(dòng)超聲成孔檢測(cè)儀對(duì)垂直度進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)。

4.3 預(yù)防“浮籠”

由于鋼套管內(nèi)壁與鋼筋籠外緣之間的間隙較小，灌注樁芯混凝土起拔套管的時(shí)候，鋼筋籠有可能被鋼套管帶著一起上浮形成“浮籠”。應(yīng)采取如下預(yù)防措施：

（1）確保灌樁混凝土的和易性良好，其粗骨料粒徑滿足＜20 mm的要求；

（2）鋼筋籠的加工尺寸應(yīng)確保精確，在轉(zhuǎn)運(yùn)、吊裝過(guò)程中采取可靠措施防止鋼筋籠扭曲變形；

（3）在鋼筋籠底部加焊一塊比鋼筋籠略小50 mm的薄鋼板，增加其抗浮能力。

4.4 咬合時(shí)間控制

該項(xiàng)工程咬合樁采用硬法切割施工，先施工Zb型樁，在Za型樁咬合時(shí)，應(yīng)使Zb樁的強(qiáng)度達(dá)到30%方可施工，且不得小于C10混凝土強(qiáng)度。

4.5 高強(qiáng)度合金齒控制

該項(xiàng)工程咬合樁采用硬法切割施工，不僅需咬合樁身，同時(shí)咬合地下連續(xù)墻，對(duì)第一節(jié)鋼套管的高強(qiáng)度合金齒質(zhì)量要求較高。在鉆進(jìn)過(guò)程中，需放慢鉆進(jìn)速度，防止合金齒磨損太快而無(wú)法切割至樁底部；同時(shí)，要避免發(fā)生高強(qiáng)度合金齒根開(kāi)裂、合金齒磨圓、合金齒掉落等情況。如發(fā)現(xiàn)此類情況，應(yīng)及時(shí)更換合金齒，確保施工周期。

5 施工效果

由于Y19節(jié)段基坑內(nèi)留有污水管道，故地下連續(xù)墻和咬合樁分為二次施工。首先施工的是地下連續(xù)墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)，隨后挖除污水管道，再采取咬合樁方式進(jìn)行封閉基坑。因?yàn)榈貕εc咬合樁接縫處為二次施工，存在施工冷縫。在基坑開(kāi)挖過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)該處交界面冷縫部位，有二處輕微滲漏水現(xiàn)象，施工人員及時(shí)進(jìn)行了封堵注漿處理，采用雙快水泥做封堵材料，注漿采用水泥水玻璃雙液漿，經(jīng)封堵注漿處理后效果明顯，有效地控制了冷縫位置的滲漏現(xiàn)象。

除上述因地連墻和咬合樁未連續(xù)施工所引起的冷縫交界面滲漏外，從Y19節(jié)段基坑開(kāi)挖出的咬合樁，樁體外觀整齊光潔，并通過(guò)鉆孔取芯、超聲波檢測(cè)，以及混凝土試件的試驗(yàn)檢測(cè)，在樁身垂直度、樁身完整性、樁芯混凝土質(zhì)量、樁身咬合量、擋土止水等方面均達(dá)到了預(yù)期的效果，未發(fā)現(xiàn)樁間漏水情況。同時(shí)，后期通過(guò)對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)深層水平位移，頂部水平位移，坑邊地表豎向位移、水位觀測(cè)等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)看，也達(dá)到了理想的效果。

6 結(jié)語(yǔ)

楊高路咬合樁基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工技術(shù)的成功應(yīng)用，為今后其他同類基坑咬合樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工提供借鑒。結(jié)合咬合樁施工技術(shù)總結(jié)以下幾點(diǎn)：

（1）咬合樁作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)具有防滲能力強(qiáng)、無(wú)需泥漿護(hù)壁、擴(kuò)孔（充盈）系數(shù)小、配筋率低，在穿過(guò)軟弱富水地層時(shí)無(wú)需增加其它輔助措施。

（2）咬合樁采用全套管護(hù)壁鉆進(jìn)及其取土方法，避免了塌孔、縮徑等質(zhì)量通病，有效防止孔內(nèi)流砂、涌砂現(xiàn)象；同時(shí)，全套管護(hù)壁方式保證了成樁質(zhì)量，樁間緊密咬合，形成整體連續(xù)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)；對(duì)該項(xiàng)目緊鄰的外側(cè)污水管道起到很好的安全保護(hù)作用。

（3）在全套管咬合樁施工中，可干孔作業(yè)，無(wú)須排放泥漿，機(jī)械設(shè)備噪聲低，振動(dòng)小，大大減少工程施工時(shí)對(duì)環(huán)境的污染，有利于文明施工。

（4）嚴(yán)格控制好咬合樁樁體的垂直度是保證咬合樁的關(guān)鍵，在施工前要制訂完善的垂直度控制及糾偏措施。

（5）咬合樁施工的薄弱環(huán)節(jié)是樁與樁之間的咬合搭接面，因此需要保證足夠的咬合量，并使混凝土在咬合搭接面相互嵌入、緊密黏結(jié)。這是咬合樁結(jié)構(gòu)有效防水的關(guān)鍵所在。