袁伟
东莞市广强建筑基础工程有限公司
摘要：建筑基坑支护施工质量对基坑结构安全的影响极大，基坑围护结构施工质量把控如果不到位的话，有可能引起后期开挖漏水、坍塌事故。近年来，随着科技发展，对沿海区域开发建设步伐加快，基坑地质环境逐渐复杂化，对于基坑围护结构的施工技术要求越来越高，针对填石区咬合桩施工技术值得我们深入探讨和研究。
关键词：基坑支护；沿海填石区；咬合桩；技术探讨
引言
文章就沿海填石区建筑基坑支护咬合桩设计、施工特点、支护类型等信息做了介绍，并通过自身施工实践经验和相关技术理论知识，对沿海填石区咬合桩施工技术要点进行概括、分析和探讨。
一、项目概况
本中兴通讯总部大厦项目基坑支护及桩基础工程项目位于深圳市南山区深圳湾超级总部基地深湾四路、深湾五路、白石四道、滨海大道辅道围合的区域。
本项目土地用途为商业服务业用地+道路用地，分为DU04-01、DU04-02、DU04-03三块地，其中DU04-01为项目北区，DU04-02和DU04-03为项目南区，总占地面积47730.83 平方米，总规定建筑面积 189890 平方米（地上规定建筑面积 189890 平方米，地上规定建筑面积174890 平方米，地下规定建筑面积 15000 平方米）。
二、工程地质情况
根据钻孔揭露，场地内地层由上到下依次为第四系人工填土层（Q4ml）；第四系海积层（Q4m）、第四系冲洪积层（Q4al+pl）；第四系残积层（Qel）；下伏基岩为燕山期花岗岩（γK1）。现将各地层的主要岩性特征自上而下分述如下：
1、第四系人工填土（Q4ml）
填石层（层序号①）：杂色，稍密~中密，主要由微风化的花岗岩类块石回填而成，块径10~50cm不等，最大超过150cm，顶部70cm主要为棕黄色素填土，底部1m左右含砂量较高。回填年限大于10年。该层在所有钻孔均有揭露。揭露层厚7.00～12.40m，平均9.50m。层底标高-7.38～-1.90m。进行重型动力触探试验2.4m，修正击数3.9～22.4击，平均值12.2击，标准值10.4击。
2、第四系海积层（Q4m）
淤泥（层序号②）：灰黑色，流塑状，饱和，具腥臭味，底部夹有少量细砂及贝壳碎片。该层在JK05、JK07、JK08、JK10～JK12、JK14～JK16、JK19～JK25、JK36～JK42、ZK03～ZK06孔有揭露，揭露层厚0.50～2.90m，平均厚度1.41m，层顶埋深7.00～10.40m（高程-5.30～-1.90m），层底埋深8.90～11.50m（高程-6.40～-3.80m）。进行标准贯入试验13次，实测击数1～3击，平均值2.0击，标准值1.8击；经杆长修正击数0.8～2.4击，平均值1.6击，标准值1.4击。
3、第四系冲洪积层（Q4al+pl）
粉质粘土（层序号③1）：褐红、褐黄色，可塑~硬塑，局部含少量砂，干强度及韧性中等，无摇震反应。该层在JK07～JK16、JK18、JK21～JK25、JK39～JK42、ZK01、ZK03、ZK06孔有揭露，揭露层厚0.60～4.30m，平均厚度2.28m，层顶埋深9.0～11.3m（高程-6.20～-3.90m），层底埋深10.2～14.6m（高程-9.50～-5.10m）。进行标准贯入试验7次，实测锤击数N′为13～15击，平均值13.3击，标准值13.3击。
砾砂（层序号③2）：灰白、浅黄色，颗粒级配不良，含粘性土约10～20%，饱和，稍密～中密。该层主要分布在场地东侧，在JK15～JK20、JK36、JK37、ZK05孔有揭露，揭露层厚0.50～2.70m，平均厚度1.36m，层顶埋深10.1～11.5m（高程-6.50～-4.90m），层底埋深10.9～13.3m（高程-8.20～-5.87m）。进行标准贯入试验6次，实测锤击数N′为14～21击，平均值16.8击，标准值14.7击。
4、第四系残积层（Qel）
砾质黏性土（层序号④）：褐红、褐黄色，由下伏基岩风化残积而成，遇水易崩解，合金易钻进，可塑～硬塑状，切面较粗糙，干强度及韧性中等，无摇震反应。该层在所有钻孔均有揭露，揭露层厚1.30～24.10m，平均厚度13.61m，层顶埋深8.90～14.60m（高程-9.50～-3.80m），层底埋深11.50～36.50m（高程-31.48～-6.40m）。进行标准贯入试验11次，实测击数17.0～24.0击，平均值20.2击，标准值18.9击。
图1项目场地位置交通图
三、基坑支护施工段划分及施工程序规划
根据项目场地现状和施工工艺要求，从时间层面，将项目划分为五个施工阶段，从空间层面垂直方向分层数划分为南区垂直支护划分为三层，南区放坡支护划分为五层。
3.1施工阶段划分
本工程施工分为：前期施工准备、基坑地面部分施工、基坑分层开挖及喷锚支护施工、基坑内桩基础施工及竣工验收五个阶段。
南区基坑各阶段主要的施工内容如下：
1.第一阶段——前期准备阶段：主要是进行基坑施工范围内场地清理和平整，钢筋场及临时主路硬化，临水、临电接驳，围挡边修坡支护及咬合桩施工临设布置；
2.第二阶段——南区基坑地面部分施工：主要是咬合桩（冲孔+全套管搓管机）、后排支护桩（冲孔钻机）施工，计划配备30-40台（套）冲孔钻机在3.7m标高进行前期处理填石层及外排支护桩的冲孔施工；4-5台全护筒搓管+冲抓钻设备在2.7m标高正常施工咬合桩；
3.第三阶段——南区基坑分层开挖及支护施工：主要是土方、冠梁及挡板，钢花管土钉、坡面/桩间挂网喷砼支护、安全护栏和基坑顶/坑底排水沟、集水井的施工；
4.第四阶段——南区基坑内桩基础施工。南区压（打）预应力管桩基础（暂定计划2-3台静压桩机、边角桩或用1台旋挖钻机）、出土坡道挖除后桩基础施工；
5.第五阶段——整理施工资料，准备竣工验收。
3.2支护桩施工区段划分
为了各区段先后流水施工，平面上将整个工程场地划分为东西南北四个施工区段先后组织施工。
1、基坑支护施工区段划分如下：
南区基坑支护一区段(ABC)：1-1剖面咬合桩（104条荤、104条素）、支护桩（52条）施工，配备10台冲孔钻机；1~2台套全套管搓管钻机+冲抓钻机。
南区基坑支护二区段(CDE)：2-2剖面咬合桩（89条荤、89条素）、支护桩（45条）施工，配备10台冲孔钻机； 1台套全套管搓管钻机+冲抓钻机。
南区基坑支护三区段(EFGHJ)：2-2剖面咬合桩（106条荤、107条素）、支护桩（53条）施工，配备8台冲孔钻机； 1~2台套全套管搓管钻机+冲抓钻机。
南区基坑支护四区段(JA)：3-3剖面咬合桩（178条素桩）施工，放坡土钉喷支护，配备2台冲孔钻机； 1台套全套管搓管钻机+冲抓钻机。
3.3基坑支护区段施工顺序为：
1-1~2-2剖面施工顺序：场平开挖及临时布置→周边支护→在5.0m标高冲孔施工后排桩，第一次导槽，冲孔处理咬合桩填石层→拌和水泥固化孔内泥浆成土→在5.0m标高，第二次导槽，全套管施工咬合桩→第一层开挖、破桩头、冠梁连梁压顶梁施工→挡板、填土施工→回填土方、坑顶排水沟、护栏，地面硬化处理→第二层开挖、桩间喷锚支护→第三层开挖、桩间喷锚支护→第四层开挖、桩间喷锚支护→坑底排水沟→工程桩。
3-3剖面施工顺序：场平开挖及临时布置→在5.0m标高第一次导槽，冲孔处理咬合桩填石层→拌和水泥固化孔内泥浆成土→在5.0m标高，第二次导槽，全套管施工咬合桩→第一层开挖、破桩头、压顶板施工→坑顶排水沟、护栏，地面硬化处理→第二层开挖、插筋、坡面喷锚支护→第三层开挖、土钉、坡面喷锚支护→第四层开挖、土钉、坡面喷锚支护→第五层开挖、土钉、坡面喷锚支护→坑底排水沟→工程桩。
四、沿海填石层咬合桩施工技术要点
4.1沿海填石区咬合桩施工工艺流程
填石区咬合桩施工工艺流程
4.2填石层冲孔桩施工顺序
暂定先冲后排桩成孔成桩施工，再冲咬合桩填石层。咬合桩冲孔施工顺序为1#→3# → 2# → 4# → 6# → 5# → 7# → 9# → 8# → 10# → 12# → 11#······。护筒周边设置十字型定位钢筋，每冲进1米复核一下成孔桩位及垂直度。
4.3填石层冲孔施工
开孔：在开孔阶段冲孔进度不宜太快，一般开孔进尺在2米以内，相应地提锤高度要小，冲击次数要多，这样产生的冲击力小，使孔壁逐渐受水平力的挤压而密实。
常冲孔：经过轻冲击的开孔阶段之后，即开始正常冲孔，以加快速度。提锤高度可增至2～3米以上，泥浆浓度相应降低，大致在1.15~1.25左右。在正常情况下，冲孔进尺每时为1.0米左右，有时更多一些，具体根据地质情况而定。
填石层软硬不一，分层面高低不平，或为倾斜面，因此在冲孔刚进到填石层表面时，应重锤低击确保准确入岩，杜绝偏孔、卡钻。
在冲孔接触填石层时，要特别谨慎，采用低锤密击或者间断重锤冲击，避免偏斜。斜面通常是向孔底抛掷直径20～30厘米的片石，将填石层顶斜面和高低不平之处嵌补填平至偏孔处上部0.5~0.5m重新钻进。然后进行绷紧绳子低锤快打，造成一个较紧密的平台，承托冲锤，均匀受力，防止偏孔。但要注意岩层倾斜突出部分没有冲平以前，仍不能提高锤，待岩层基本上打平后，方可高锤猛打，加快冲孔进度。
冲进填石层后，泥浆浓度调到1.25~1.35左右，以减少阻力和粘锤的毛病，但不能太小，否则石渣浮不上来，掏渣困难，做到浆沟内勤掏渣。
4.4冲孔内泥浆固化成土
当冲孔桩穿过填石层2m以上确认没有填石层后可以终孔验收，然后向孔内拌和水泥进行泥浆固化成处理，拌和水泥用量一般控制在300kg/m3左右。
4.5咬合桩导槽施工
为确保钻孔咬合桩准确定位，由测量放样定出钻孔咬合桩中心线，在桩心线左右0.61m范围内各施作1.2m宽、30cm厚钢筋混凝土导墙，导墙基底C30素混凝土垫层厚5cm。施工时导墙具体尺寸和厚度等要求详见图纸。
导墙作用是使咬合桩准确定位，确保钻孔平稳并承受部分拔管施工荷载。导墙使用标号为C30商品混凝土，导墙可分段施工，导墙加早强剂，导墙混凝土养护时间为7天，为保证钻孔咬合桩的垂直度，每一结构施工段导墙顶面处于同一水平面。
4.6咬合桩跳桩施工顺序
咬合桩施工原则:先施工素混凝土A序桩，再在相邻两A序桩间切割成孔施工钢筋混凝土B序桩，跳桩施工顺序A1-A2-B1-A3-B2-A4-B3-A5-B4-A6-B5-A7-B6… 见下图：
4.7咬合桩成孔施工
先起吊压入第一节套管（每节套管长度约7m～8m），压入深度约为1.5～2.5m，然后用抓斗从套管内取土，一边抓土一边继续下压套管，要始终保持套管底口超前开挖面深度不小于2.5m。每一节套管全部压入土中后（地面以上留1.2～2m，以便于接管），检测垂直度，如不合格则进行纠偏调整，如合格则安装第二节套管继续下压取土，如此循环，直至设计孔底标高。抓斗取出的土倒在溜槽中，顺溜槽进入弃土斗中，并用吊车至旁边临时堆放，现场挖掘机和运土车及时将渣土外运出去。
4.8钢筋笼制作与吊装
咬合桩B桩按照设计图纸要求制作钢筋笼。对于保证桩的保护层厚度及桩的钢筋笼位置，间隔2米采用环向加焊4φ10定位钢筋。钢筋保护层厚度不小于70mm，桩身主筋连接应采用机械套筒连接，并满足相应规程的规定。咬合桩主筋伸入冠梁长度不少于900mm。
咬合桩桩位允许偏差3cm，桩身垂直度偏差不大于0.3%，主筋间距偏差不大于10mm，箍筋间距偏差不大于20mm，钢筋笼长度偏差不大于100mm，钢筋笼直径偏差不大于10mm，孔底沉渣厚度不大于200mm。施工应满足《建筑桩基技术规范JGJ94-2008》、《建筑基坑支护技术规程JGJ120-2011》、《滚扎直螺纹钢筋连接接头JG163-2004》和《钢筋机械连接通用技术规程JGJ107-2003》的规定。
下笼前桩底测量，使桩底标高满足设计要求。利用钻机的钻架和50T吊车配合将整条钢筋笼一次性吊起垂直放入孔中。钢筋直接起吊放入桩孔，钢筋下至设计高程后，利用钢筋笼周围定位钢筋与套管相贴，保证钢筋笼轴线与桩孔中心线重合，确保主钢筋的净保护层满足设计，保护层允许偏差按±20mm控制。顶部采用吊筋准确定位桩顶标高。
4.9水下混凝土灌注施工
素A桩水下C15超缓凝细粒混凝土（粒径小于2cm），荤B桩水下C30普通砼。A桩混凝土缓凝时间根据单桩成桩时间来确定，单桩成桩时间与地质条件、桩长、桩径和钻机能力等有直接联系。目前砼缓凝时间主要是考虑设备出现最大故障而需要的最短修复时间，一般暂定两天半至三天比较适宜，即60~72小时初凝。
咬合桩砼灌注导管采用带有螺纹丝扣的快速接头的φ300mm无缝钢管。使用前进行水密、承压和接头抗拉试验，并逐节编号。导管底端到孔底距离控制在0.3～0.5m之间。 砼灌注前，探测孔底沉渣厚度≤200mm。如沉淀厚度超标，须二次清孔，直至符合规范要求。同时严格计算封底砼需要量，一次备足，保证首批砼入孔后，导管埋入砼中的深度不小于2m。水下砼要连续灌注，保证桩内砼面上升≥2.5m/h。导管采用25T吊机及时提升，提升时不得碰撞钢筋笼；并设专人测量、记录导管埋入砼深度，保证正常灌注中埋深为2～6m，谨防断桩。灌注的桩顶高出设计0.8m以上，以保证桩头砼质量。
五、咬合桩施工特殊情况预处理措施
5.1成孔垂直度偏差过大预处理措施
为确保咬合桩底部有足够的咬合量，除对其孔口定位误差严格控制外，还应对其垂直度进行严格控制，这是成孔质量控制的关键。在地面选择2个相互垂直的方向采用吊线锤监测地面以上套管的垂直度，吊线锤交差90°于护筒处边缘线，这项工作在成孔过程中应自始至终坚持，不能中断。同时采用两台经纬仪垂直向布设，套管下压过程中对套管垂直度进行全程监控，对每节套管垂直度进行量化数据记录，确保整桩成孔垂直度在3‰以内。
5.2咬合桩分段施工接头预留
多台全套管搓管钻机分段施工咬合桩，存在先施工段的接头问题。处理方法为在施工段与段的端头设置一个砂桩（B2桩成孔后用砂灌满），待后台机施工段到此接头时钻孔挖出砂子（同时套管切割单边新灌A桩），下笼，灌入混凝土即可。
5.3发生穿孔管涌预处理措施
在B桩成孔施工过程中，由于A桩混凝土未凝固，还处于流动状态，A桩混凝土有可能从A、B桩相交处涌入B桩孔内，形成穿孔管涌现象。
B桩成孔过程中应注意观察相邻两侧A桩桩顶混凝土顶面，如发现A桩混凝土下陷应立即停止B桩成孔开挖，并一边将套管尽量下压一定距离以便向B桩内回填土方或者注水反压，知道完全制止管涌为止。
5.4钢筋笼上浮预处理措施
由于全套管内壁与钢筋笼外缘之间的空隙较小，因此，在上拔套管的时候，钢筋笼很有可能北套管带着一起上浮，预防措施主要为：B桩混凝土的粗骨料粒径应尽量小一些，一般要求不宜大于20mm为宜。在钢筋笼底部焊上一块比钢筋笼直径绿略小的水泥预制块，以增加钢筋笼的抗浮能力。
5.5咬合桩夹泥或断桩预处理措施
咬合桩A桩出现夹泥现象，将素桩内泥土掏出，老桩混凝土面清理干净，在两侧钢筋B桩和上下两截桩内植入锚筋，加工相应的钢筋网安装在空缺处，采用砼标号的素砼填充处理。
由于素桩主要起到止水作用，钢筋混弄土桩起到挡土作用，为了达到止水效果，如果断裂体积较小，可以按照夹泥现象进行处理；若断裂体积较大时，可以在咬合桩外侧进行绣花管垂直注浆加固地层，采用水泥：水玻璃：水=1:1:1的混合液快速封堵，堵漏止水，同时提高外侧土体的承载能力。
5.6若意外长期停工端头桩外侧增加旋喷桩施工
施工现场经常出现大检查或者其他整改情况，若有突然停工，B桩成孔施工时，其一侧A1桩的砼已经凝固，使套管钻机不能按照正常要求切割咬合两侧A1、A2桩。在这种情况下，宜向A2桩方向平移B桩桩位，使套管钻机单侧切割A2桩施工B桩，并在A1桩和B桩外侧另增加一根双管旋喷桩作为咬合处止水处理。
结束语
本基坑项目位于沿海填石区域，场地地下水与海水连通性较好，止水要求高。为确保工程质量及项目进度，冲孔+搓管+抓斗工艺在地层、工期、费用等方面能满足本项目相关要求。全套管搓管机成孔施工咬合桩，优点为全套管施工，对周边土体影响小，成孔垂直度好，施工质量易控，成桩速度快。但无法进行填石层、入岩施工，本项目预先对填石层进行冲孔处理泥浆固化成土后再行施工咬合桩解决了相关难题，为类似工程提供了宝贵实践经验。
项目实践证明:填石区咬合桩采用冲孔+泥浆水泥固化+全套管搓管+冲抓成等多种成熟工艺相结合来施工填石区咬合桩，探索创新了新技术工艺，降低了施工成本，提高了施工效率，确保了工程质量。
参考文献:
[1] 高大钊，深基坑工程．机械工业出版社，北京.
[2] 沈保权，捷程MZ系列全套管钻孔咬合桩施工工艺．施工技术，2006．
[3] 余明华，钻孔咬合灌注桩施工技术．隧道建设，2003．
[4] 刘国斌、王卫东，基坑工程手册．中国建筑工业出版社，2009．
论文作者:袁伟
论文发表刊物:《防护工程》2018年第32期
论文发表时间:2019/2/20
标签：冲孔论文; 基坑论文; 套管论文; 钢筋论文; 钻机论文; 南区论文; 标高论文; 《防护工程》2018年第32期论文;