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[分享]钻孔咬合桩在基坑围护结构施工中的应用！
摘要：在天津城区地铁隧道采用明挖法施工时，当地质条件复杂，不宜于施工水泥搅拌桩止水帷幕时，常采用公开连续墙。本文对钻孔咬合桩这一围护构造型式在天津地铁改、扩建工程中的初次应用停止了细致引见，对其在天津地铁基坑中的应用停止了实践工程监测，并停止了评价剖析，以为咬合桩在地铁施工中有宽广的应用前景。
关键词：基坑;钻孔咬合桩;工程监测
1.前言
天津目前正在停止大范围地铁建立，其中在市区局部地段采用了明挖法[1].由于城市中心肠带建筑物、交通设备稠密，故地铁工程的基坑开挖只能在支护构造维护下停止垂直开挖。目前地铁深基坑围护构造普通采用的方式有钻孔灌注桩加水泥搅拌桩复合构造，公开连续墙构造和SMW工法[23].相对上述围护构造，钻孔咬合桩在天津较少有应用。该办法在国外及国内局部地域，已具备成熟的施工经历与工法，有很多胜利的工程实例。其适用于沿海地域脆弱地层、含水砂层地质状况下的公开工程深基坑围护构造的施工。它采用的是钢筋混凝土桩与素混凝土桩切割咬合成排桩的型式，其围护和止水效果很好，工程造价比公开连续墙和人工挖孔桩要低20%～30%左右。为此，在天津地铁西南角车站深基坑工程中引入了钻孔咬合桩工法。
2.工程概略
天津地铁1号线既有线改、扩建工程西南角站，位于四马路、南开三马路与黄河道、南马路交口处，呈南北走向。本车站将既有构造全部撤除，依照新的建筑平面重新构筑新构造。改建段构造全长244.349m。
2.1工程地质与水文地质
改建段区间位于第四系全新统人工填土层(Qml)、新近堆积层(Q43Nsi)、第Ⅰ陆相层(Q43a1)、第Ⅰ海相层(Q24m)中，岩性以杂填土、粉质粘土、粉土为主，土质松软，多呈可塑～流塑状，属中～高紧缩性土。场地公开水类型为孔隙潜水，贮存于第四系粘性土、粉土及砂类土中，公开水埋深0.8～4m，水位变幅1～2m。
2.2设计状况
该车站主体为公开一层多跨矩形框架构造，采用明挖顺作法施工。原设计计划基坑围护构造采用钻孔灌注桩加水泥搅拌桩止水帷幕，坑内设钢支撑系统。但由于本工程基坑开挖较深，到达了10m，且其中一段基坑与一栋高层建筑———金禧大酒店间隔仅6m，而且由于开挖处杂填土中埋有原地铁修建时丢弃的建筑渣滓，有很多如钢筋、废木料、模板等各种杂填物，状况十分复杂，经现场实验后发现普通钻孔灌注桩成桩较艰难;此外，本段公开水埋藏较浅且丰厚，桩孔易发作坍塌变形。钻孔咬合桩由于采用了全钢套管护壁，能有效地避免孔内流砂、涌砂现象的产生，并且经过现场实时监测其成孔精度即可得到有效控制，其“一荤(指钢筋混凝土桩)”、“一素(指素凝土桩)”互相咬合排列，挡土和止水效果极佳，经济性好。最后经多方面要素综合思索，本工程决议采用咬合桩这一新型围护构造型式。
3.钻孔咬合桩施工技术
3.1工艺原理
钻孔咬合桩的排列方式为一根素混凝土桩(A桩)与一根钢筋混凝土桩(B桩)距离布置。A桩采用缓凝型混凝土，B桩采用普通混凝土，先施工A桩，后施工B桩。天津地铁西南角站钻孔咬合桩采用的是全护筒冲弧法，即在两侧A桩成桩后应用护筒钻机的下压切割才能，在切割掉A桩局部混凝土的同时使B桩成桩。最后效果是使B桩嵌入两侧A桩一局部，外形相似于互相咬合，故形象的称为咬合桩。
3.2工艺流程
3.2.1导墙施工
为了保证钻孔咬合桩孔口定位的精度并进步桩体就位效率，应在咬合桩成桩前首先在桩顶部两侧施作混凝土导墙或钢筋混凝土导墙。
3.2.2单根咬合桩施工工艺流程
(1)护筒钻机就位：当定位导墙有足够的强度后，用吊车挪动钻机就位，并使主机抱(2)单桩成孔：其步骤为随着第1节护筒的压入(深度为1.5～2.5m)，冲弧斗随着从护筒内取土，一边抓土一边继续下压护筒，待第1节全部压入后(普通空中上留1～2m，以便于接筒)检测垂直度，合格后，接第2节护筒，如此循环至压到设计桩底标高;
(3)吊放钢筋笼：关于B桩，成孔检查合格后停止安放钢筋笼工作，此时应保证钢筋笼标高正确;
(4)灌注混凝土：如孔内有水，需采用水下混凝土灌注法施工;如孔内无水，则采用干孔灌注法施工并留意振捣;
(5)拔筒成桩：一边浇注混凝土一边拔护筒，应留意坚持护筒底低于混凝土面≥2.5m。
3.2.3排桩施工工艺流程
流程：A1→A2→B1→A3→B2→A4→B3……。
3.3控制措施
(1)成孔精度控制：为控制咬合桩的成孔精度到达《公开铁道工程施工及验收标准》[4]请求，采用成孔精度全过程控制的措施。本工程采用的是在成桩机具上悬挂两个线柱控制南北、东西向护筒外壁垂直度并用两台测斜仪停止孔内垂直度检查。发现有偏向时及时停止纠偏调整。
(2)A桩混凝土缓凝时间确实定：在测定出单桩成桩所需时间t后，可依据下式计算A桩混凝土缓凝时间T,T=3t+K
其中，K为储藏时间，普通取1.5t。
3.4施工问题与处理计划
(1)避免管涌措施：在B桩成孔过程中，由于A桩混凝土未完整凝固，还处于活动状态，因而其有可能从A、B桩相交处涌入B桩孔内，构成“管涌”。克制措施有：①控制A桩坍落度<14cm;②护筒应超前孔底至少15m;③实时察看A桩混凝土顶面能否下陷，若发现下陷应立刻中止B桩开挖，并一边将护筒尽量下压，一边向B桩内填土或注水(均衡A桩混凝土压力)，直至遏止住“管涌”为止。
(2)遇公开障碍物处置办法：由于咬合桩采用的是钢护筒，所以可吊放作业人员下孔内肃清障碍物。
(3)克制钢筋笼上浮办法：在向上拔出护筒时，有可能带起放好的钢筋笼。预防措施可选择减小B桩混凝土骨料粒径或者可在钢筋笼底部焊上一块比其本身略小的薄钢板以增加其抗浮才能。
4.工程理论效果与剖析
在对各种围护构造型式比选后，最终在天津西南角地铁车站基坑工程当选择了钻孔咬合桩这一新工法。施工中，在靠近金禧大酒店一侧的基坑采用φ1200咬合桩，其他基坑段采用φ1000咬合桩，桩间咬合200mm，桩长为19.2m。由于咬合桩这一围护型式初次在天津地铁工程中运用，而且基坑工程又是整个项目的重要工程，因而十分有必要在基坑开挖过程中跟踪施工进程，对桩体侧移、坑周空中沉陷和地层位移、左近建筑物、公开管网等变形及受力状况停止监测[5]，用获得的监测数据，与预测值或计算值相比拟并停止剖析，能牢靠的反映工程施工所形成的影响，能较精确地以量的方式反映这种影响的水平，也能够对咬合桩的适用性停止客观、精确的评价。
4.1监测计划
监测设备包括：高精度水准仪，经纬仪和测斜仪。依据施工设计，在基坑开挖和主体构造施工期间，主要停止了变位、沉降、咬合桩变位和公开管线位移监测，监测对象及相应运用的仪器。
4.2数据剖析
从2003年8月初开端监测，到2004年2月底完毕，前后共计七个月的时间。在基坑开挖期间，工程中没有呈现险情和事故，咬合桩防渗效果很好，各项监测数据也比拟平稳，现对下面几个监测内容得到的监测数据停止剖析阐明。
由监测数据结果所绘出的桩体侧向变形曲线图能够看出，咬合桩围护构造桩体的最大侧向变形普通均发作在基坑开挖面以上靠近坑底的部位。比拟186号桩与52号桩的侧移曲线，可明显看到52号桩的桩顶程度位移和桩体最大侧移均比186号桩要大很多。剖析其缘由，在图3中能够看出，186号桩位于一号线靠近金禧大酒店一侧的基坑边，由前述其桩径为1200mm，而52号桩桩径为1000mm。由于围护桩的桩径增大，所以其抗弯刚度势必会相应进步，在基坑内支撑型式相同的状况下，则桩身各部侧向变形量相应的会变小。52号桩桩顶最大侧移到达了8.5mm，远大于186号桩的2mm。剖析缘由是由于基坑开挖时第1道支撑加撑不及时，招致开挖后桩体悬臂状态暴露时间过长所致。综合这两个桩体位置与其他测点桩体侧移数据来看，绝大局部桩体变形值均满足请求，最大变形值11.9mm，小于设计请求的灌注桩、地连墙等围护构造程度侧移限值14mm。
在开端丈量时空中曾经存在微小的沉降。由于场地公开水位埋深较浅(0.8～4m)，为了避免基坑开挖时坑内外水位差较大而惹起的流砂、管涌等浸透毁坏现象，本工程采取的是基坑外井点降水措施。所以能够认定，初始的微小空中沉降是由于基坑开挖前坑外降水惹起的。地表沉降会随着施工过程时间的增大而加大，最大沉降发作在52-2测点处，其次是桩头测点52-3，而间隔基坑最远的52-1点沉降值已十分小了，阐明此位置处空中沉降受基坑开挖影响已很小。
建筑物在坑外降水时即有一定的沉降，但沉降值很小。而呈现沉降最快的时分，正是基坑从开挖至开挖到底这段时间内。然后，这些测点固然继续下沉，但下沉的速率明显变缓，最大沉降值仅为3.5mm。综合基坑四周其他几幢建筑物的沉降值及公开管线的变形状况来看，最大沉降量在15mm以内，完整满足了标准[7]限定对主基坑四周建筑物和管线的沉降限值20mm的请求。
4.3钻孔咬合桩新工艺的评价剖析
从天津地铁一号线西南角站基坑工程采用钻孔咬合桩这一新型围护构造型式的实践施工过程和效果看出，钻孔咬合桩相比拟其他几种常用的围护型式有其本身很大的优势：
(1)咬合桩采用的是全护筒冲弧法，可以克制不良地质条件下灌注桩成桩艰难的问题;
(2)咬合桩采用钢护筒，不像灌注桩用的是泥浆护壁，能够大大减小泥浆四溢对四周环境的影响;
(3)咬合桩垂直度比灌注桩好，不会塌孔，下挖过程中如遇到土体内有杂物影响时能够直接下去作业人员对杂物停止清算;
(4)从经济角度，咬合桩比地铁隧道基坑常用的公开连续墙构造要省20%～30%的经费，经济性好。
同时在本次工程的施工过程中也总结出了一些钻孔咬合桩施工的改良办法，如咬合桩导墙若采用预制构造而替代现浇构造，不只能够愈加便当施工，而且经济性更好等等。
5.结论
(1)在本文所触及的工程地质条件复杂的状况下停止地铁隧道施工，基坑开挖围护构造采用钻孔咬合桩这种新的围护构造型式，到达了预期的目的;
(2)在基坑工程中，只需围护构造的挡土和止水效果好，并及时架设支撑，基坑开挖时对四周环境不会形成太大的影响，完整能够保证紧邻高层建筑物的沉降变形满足请求;
(3)基坑外地表沉降会随着施工过程时间的增长而加大，经过对本工程后续观测的结果来看，后期的沉降将持续半年左右才逐步趋于稳定;
(4)钻孔咬合桩围护构造型式，当条件恰当时，可应用在城市地铁施工中，一定会获得可观的社会效益和经济效益，将会有宽广的应用前景。
来源：网络
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