北京中车重工机械有限公司 北京 102200
摘要：随着中国城市化、工业化的快速推进，基础设施建设持续蓬勃发展，咬合桩越来越多的应用于深基坑和地铁围护结构中。本文对咬合桩的应用发展及施工工艺进行了系统阐述，提出了中车旋挖钻机配新型套管驱动装置施作咬合桩施工技术。并根据大连地铁5号线梭鱼南站维护工程的施工效果，证明了所设计施工技术的适应性和合理性，为钻孔咬合桩的施工提供了新颖思路。
关键词：咬合桩；中车旋挖钻机；施工技术；围护工程
0引言
旋挖钻机作为高效、安全、环保、适应性广的桩工机械，十几年来在基建方面得到广泛的推广和应用，成为钻孔灌注桩的首选施工设备。自2004年第一台中车重工旋挖钻机下线以来，北京中车重工依托中车集团强大的整体资源和平台，持续研发创新，相继研发量产四代旋挖钻机。中车旋挖钻机在国内外多项重大工程中担任重要角色，在中大吨位旋挖钻机的市场占有率超过30%。
北京中车重工通过技术创新，研发TR360F强入岩型旋挖钻机，并配备新型套管驱动装置，可实现套管驱动、钻孔取土一体化作业，完成全套管施工，如图1所示。通过加装驱动器装置，驱动厚壁套管的埋设，实现超前全套管护壁的施工。
图1 中车旋挖钻机咬合桩施工场景
1 咬合桩施工工法介绍
咬合桩是相邻混凝土排桩间部分圆周相嵌，形成相互咬合的排列，并于后序次相间施工的桩内放入钢筋笼，使之形成具有良好防渗作用的整体连续防水、挡土围护结构，如图2所示。
图2 咬合桩基坑围护实例
咬合桩的排列方式为一条不配筋并采用超缓凝素混凝土桩（A桩）和一条钢筋混凝土桩（B桩）间隔布置。先施工A桩，后施工B桩，在A桩混凝土初凝之前完成B桩的施工，切割掉相邻A桩相交部分的混凝土，实现咬合。
2 咬合桩的应用发展简介
钻孔咬合桩最早在深圳地铁工程中使用，并先后在北京、上海、杭州、南京、苏州、大连等地区的地铁工程和基坑围护工程中得到成功应用，犹在杭州地铁一号线中应用较多。
钻孔咬合桩是一种相对较新的桩型，相对于现浇混凝土地下连续墙和SMW工法桩，钻孔咬合桩的应用只占了很小的比例。而据以往的施工经验，钻孔咬合桩的功能优点是：外型标准、防渗能力强、无需泥浆护壁、充盈系数小、配筋率低，在穿过软弱、富水地层时无需其他辅助措施、施工速度快、造价相对较低，技术经济性较好。
3 旋挖钻机咬合桩施工工艺
3.1单桩的施工工艺流程
1）导墙施工
为了保证孔口定位的精度并提高桩体就位效率，应首先在桩顶部两侧施作混凝土导墙或钢筋混凝土导墙。
2）压入护筒并取土成孔。
为保证护筒的垂直度要求，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4-6m）压入1.5-2.5m，然后用钻斗从套管内取土，同时继续下压套管，第一节套管按要求压入土中后，地面以上要留1-2m，以便于接套管，同时检测垂直度。
3）垂直度的检测
在用驱动器压套管时，可采用经纬仪或测斜仪附贴在套管外壁进行垂直度监测，发现偏差及时纠正。
4）吊放钢筋笼
需要放置钢筋的桩孔，成孔检查合格后进行安放钢筋笼工作。
5）灌注混凝土
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，此时应进行振捣。
6）拔管成桩
一边灌注混凝土一边拔管，可使用旋挖钻机起拔套管。
7）成桩维护
灌注后的单桩或排桩可能存在缩颈、搭接错位、承载力不足等缺陷，对其进行事后补救维护是需要的。
3.2 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，在B桩混凝土初凝之前完成A桩的施工。其施工工艺流程是：A11→A12→A21→A22→B1→B2→B3……，B桩一般不配筋并采用超缓凝混凝土，A桩采用全套管钻机，切割掉相邻B桩相交部分的混凝土，实现桩的咬合。
4 关键技术的质量控制
4.1孔口定位误差的控制
在钻孔咬合桩桩顶以上设置混凝土导墙或钢筋混凝土导墙，导墙上设置定位孔，其直径宜比桩径大20～40mm。钻机就位后，将第1节套管插入定位孔并检查调整，使套管周围与定位孔之间的空隙保持均匀。
4.2桩的垂直度的控制
根据《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299—1999），桩身垂直度偏差不大于3‰。
1）套管的顺直度检查和校正
施工前，将按照桩长配置的套管全部连接起来，套管顺直度偏差控制在1‰～2‰。检测方法为：在地面上测放出两条相互平行的直线，将套管置于两条直线之间，然后用线锥和直尺进行检测。
2）成孔过程中桩的垂直度监测和检查
地面监测：在地面选择两个相互垂直的方向，采用经纬仪监测套管的垂直度，随时纠正。这项检测在每根桩的成孔过程中应自始至终进行，不能中断。
孔内检查：每节套管压完后，安装下一节套管之前，都要停下来用线锥进行孔内垂直度检查。
3）纠偏
成孔过程中如发现垂直度偏差过大，必须及时进行纠偏调整。
① B桩纠偏：向套管内填砂或黏土，一边填土一边拔起套管，直至将套管提升到上一次检查合格的地方。然后调直套管，检查其垂直度，合格后再重新下压。
② A桩纠偏：向套管内填入与B桩相同的混凝土，方法与B桩基本相同，
4.3超缓凝混凝土的施工质量控制
B桩混凝土缓凝时间应根据单桩成桩时间来确定，单桩成桩时间与施工现场地质条件、桩长、桩径和钻机能力等因素相关。一般初步控制B桩初凝时间为60h，在施工中根据现场情况进行调整。
5 旋挖钻机在咬合桩施工中的使用
大连地铁5号线梭鱼南站地铁基坑围护工程，典型场地条件主要由粉砂、粉土、为主，下伏灰岩层。由4台中车TR360F旋挖钻机担纲主力，实现套管驱动、钻孔取土一体化作业。TR360F旋挖钻机采用钢丝绳加压方式，高配加压卷扬马达和减速机，实现超大加压力和起拔力。该项目使用此施工工法极大提高了施工效率，且在施工效率、地下水控制及对周边环境影响的控制方面效果明显，技术先进，故有明显的社会和经济效益。
参考文献：
［1］曾国熙等.桩基工程手册［M］.北京：中国建筑工业出版社，1995
论文作者:黄志文
论文发表刊物:《建筑模拟》2019年第17期
论文发表时间:2019/6/19
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