摘要：地铁车站维护结构采用咬合桩，桩端进入中风化岩，属嵌岩桩，且中风化石灰岩强度较高，一般桩机设备入岩困难，而采用全套筒钻机结合凿岩旋挖机施工，既保证了全套管钻孔咬合桩优点，又有效解决了快速凿岩问题。基于此，本文对全套管嵌岩咬合灌注桩施工技术进行论述。
关键词：全套管 嵌岩 咬合桩 技术
1 工程概况
以徐州市城市轨道交通2号线一期工程文博园站为例，此站全长288m，标准段基坑开挖深度约16.321~17.417m。大里程约110m范围内下伏11-2-3中风化石灰岩。
2 基底工程地质
11-2-3中风化石灰岩：灰白色～青灰色，中厚层状构造，隐晶质结构，夹白云质灰岩，较硬岩，岩体较完整，局部岩溶裂隙发育，岩溶形态主要表征为溶隙、溶沟及溶洞，溶洞主要以充填型为主，充填物为硬塑状褐黄色黏土，局部夹灰岩碎块，TCR：75～95%，岩体基本质量等级为Ⅲ级。该岩层产状为SW315o∠70o ～85o。该层的主要物理学指标如下：天然单轴抗压强度63.5 MPa，饱和单轴抗压强度82.80 MPa。
3 适用范围及总体方案
本工法适用于适用于场地有限，工期要求紧，距离市区较近，基坑处于岩层中的围闭、止水施工工程。
4 施工工艺原理
咬合桩非嵌岩段采用全套管搓管机成孔，主机为捷程桩工自主研发的MZ-2B冲抓型全套管搓管机，并配有CGB110型独立液压泵站；嵌岩段采用全回转全套管钻机辅以嵌岩旋挖机成孔，机械类型为徐州盾安DTR全回转全套管钻机及配套液压工作站。在咬合桩成孔过程中，用套管正反扭动或360度全回转加压下切，套管内采用抓斗自由下冲取土，使套管压入至桩底标高以下，利用钢套管护壁成孔。
图4.1咬合桩施工设备
当成桩过程中存在局部桩体入岩时，可采用旋挖钻钻岩跟进（需搭配短套管调节外露管节尺寸）进行处理：钻孔咬合桩嵌岩段均采用回转全套管钻机进行施工。施工时，先钻进取土至岩面，然后撤掉冲抓斗，采用旋挖钻钻岩跟进。旋挖钻施工嵌岩段时，选用不同钻具，根据岩石强度选择钻斗；先用筒钻嵌岩，到底部时改用截齿钻嵌岩清底，同时，以全回转全套管钻机的扭矩将套管下压，直至孔底，之后施工与单桩施工工艺流程一致。
图4.2嵌岩段咬合桩施工
5施工工艺流程及操作要点
5.1施工工艺流程
施工原则是先施工素（A）桩，后施工荤（B）桩，其施工工艺流程是：A1-A2-B1-A3-B2-A4-B3……
图5.1排桩施工工艺流程
5.2 操作要点
5.2.1 咬合桩工艺要点
1、导墙施工：为确保桩基定位准确与稳定机台，在桩顶设混凝土导向墙。
图5.2导墙施工
2、钻机就位：待导向墙达到设计强度后，拆除模板，重新放样排桩中心。
3、非嵌岩取土成孔：钻机就位后，先压入第一节9m套管，压入深度约2.5～3.0m，然后用抓斗从套管内取土，一边抓土，一边下压套管，每下压一次，用水平及竖向调直油缸进行纠偏。
4、嵌岩段施工
当桩底端入岩时，采用全套管钻机结合凿岩旋挖钻机施工。根据岩石强度选择钻头；先用筒钻嵌岩，到底部时改用截齿钻嵌岩清底，同时，以全回转全套管钻机的扭矩将套管下压，直至孔底。
图5.3嵌岩段咬合桩施工
5、吊放钢筋笼：如为B序钢筋砼桩，成孔检查合格后整节多吊点吊装钢筋笼，钢筋笼标高由套管顶端处标高来计算，钢筋笼下到孔底标高后，对钢筋笼进行定位、固定，防止钢筋笼偏移。
6、浇筑砼：荤桩采用普通混凝土浇筑，素桩采用超缓凝混凝土灌注，技术指标为初凝时间≮60h）。
7、拔管成桩：采取边灌注混凝土边拔管，过程中保持套管埋深（砼面）长度不少于2.5m。
5.2.2施工关键技术
1、桩的垂直度控制
为了保证A、B桩间的咬合量，除对其平面位置严格控制其外，也必须严格控制桩体垂直度，根据规范规定，桩的垂直度允许偏差为3‰。
①套管垂直度的控制。施工前先检查单节套管的垂直度，根据桩长将配置好套管全部连接起来，全长垂直度偏差控制在1‰～2‰。
②钻孔过程中垂直度控制。采用铅锤没入油桶中监测外漏套管的垂直度，发现偏差随时纠正。每节套管压入土层后，都要用线锤进行孔内垂直度检测，随时进行纠偏。
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，纠偏的常用方法有：
a）A桩纠偏：如果A桩在入土5m以下发生较大偏移时，利用钻机纠偏，如仍未满足要求，则向套管内填砂土和粘土，边填土边拔管，然后调直套管重新下压。
b）B桩纠偏：同A桩纠偏的方法基本相同，其不同之处是不能向套管内填土，应填入填入与A桩相同的超缓凝土，否则在桩间可能留下夹土，从而影响排桩的止水效果。
2、分段施工接头的处理方法
施工筹划安排多台钻机分段施工，存在后施工段与先施工段存在冷切问题。处理方法为在两个端头B桩位设置一个砂桩（成孔后用砂灌满），待后施工到接头时将砂子挖出，灌上混凝土，施工缝位置在补打高压旋喷止水桩。
3、事故桩的处理方法
在咬合桩施工过程中，因A桩超缓混凝土的质量不稳定出现早凝现象或机械设备故障等原因，造成咬合桩的未能在初凝前咬合而形成事故桩。对于事故桩的处理可视不同的具体情况分别采用平移桩位单侧咬合；全回转硬切割加高压旋喷止水桩处理等方法。
4、克服管涌的措施
混凝土管涌亦可称混凝土绕流管涌。
①成孔过程中应随时观察施工桩周围土体及已浇筑砼的动态。依据套管的下压能力，始终保持套管超前，后抓土原则，保证孔内留足一定厚度的反压土层造成一段“瓶颈”，阻止相邻桩混凝土的反压，造成混凝土流动，也可采用在套管内加入部分水，与邻近土体保持压力（水压）平衡的方法防止“管涌”。
②B桩成孔过程中应时刻注意相邻两侧A桩混凝土顶面是否下陷，也需时刻关注抓斗取出来的土是否为夹心土，如发现A桩混凝土面下陷或全是混凝土，应立即停止B桩开挖，采取一边下压套管，一边向B桩内回填混凝土，直到完全制止住“管涌”为止。
③A桩混凝土的坍落度宜为160±20mm，降低砼流动性，增加阻力克服管涌。
6应用实例
徐州地铁文博园站共施工咬合桩808根，嵌岩深度合计3428.8m，在基坑开挖过程中未发现渗漏水。可见部分桩体垂直度、咬合量及整体观感质量均达到了预期效果。因此可以说咬合桩应用在文博园站维护结构中是非常成功的，嵌岩段施工效果良好。
从标准段中取一个桩体位移监测点进行分析（见下图）可以看出，随着基坑开挖工作的进行，围护桩体的深层最大位移也在随开挖面下移，而随着第二道、第三道支撑的架设，桩体位移随之受到了有效的约束，符合常见采用多道支撑围护结构的变形规律。桩体位移监测数据最大变化值0.22mm/d，最大累计值为13.8mm，符合基坑安全性要求。
图11.1桩体位移数据
文博园站东端头嵌岩较深，基坑开挖后，除少量湿渍，无渗水及漏水现象，咬合桩咬合情况较好，整体外观质量好，无漏筋、鼓包、侵限情况发生。
图6.1嵌岩段成桩情况
该工艺具有对周边环境影响小、对地层扰动小、施工快、造价低等优点，经过对文博园车站咬合桩垂直度、咬合量及完整性进行检查，均满足设计要求。随着咬合桩在基坑围护结构中应用，采用全套管转钻机配合旋挖钻机施工嵌岩咬合桩的技术可行，是一种集止水与支护为一体的施工技术。
论文作者:赫海玲
论文发表刊物:《基层建设》2018年第12期
论文发表时间:2018/6/22
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