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钻孔咬合桩技术
钻孔咬合桩是我国工程界知名专家王振信教授在国外考察时发现并引入国内的。国内首次应用在深圳地铁一期工程会展中心与购物公园站区间,至今已有多个成功的工程实例,杭州、深圳两地应用较多。
钻孔咬合桩是平面布置的排桩,相邻单桩相互咬合(桩圆周相嵌)从而形成能起到挡土、止水作用的钢筋混凝土“桩墙”,主要用于构筑物的深基坑临时支护结构。
钻孔咬合桩地质适应性强,同条件下有其他支护结构无法比拟的优点,国内几十个成功的工程实例表明,施工技术上已经十分成熟,设计理论上也已基本完善,同时也积累了丰富的工程管理经验。应当推广之。
钻孔咬合桩做为一种新的施工技术,目前却没有专门的设计规范、施工规范及验收规范,也没有专门的著作介绍,这可能是限制该技术推广的“瓶颈”。笔者经历了深港西部通道深圳侧接线工程围护结构工程钻孔咬合桩的施工,有感于该新技术的优越性,故将对钻孔咬合桩的认识与体会总结了一下,供大家参考。
一、工艺介绍
钻孔咬合桩采用全套管钻机钻孔施工,相邻单桩之间相互咬合而形成桩墙。为便于切割,桩的排列方式一般为一条素砼桩(A桩)和一条钢筋砼桩(B桩),A桩砼采用超缓凝混凝土,要求必须在A桩砼初凝之前完成B桩的施工。B桩施工时采用全套管钻机切割相邻A桩相交部分的砼,实现咬合,如下图。
单根桩施工工艺流程
平整场地→测设桩位→施工咬合桩导墙→套管钻机就位对中→吊安第一节套管→控测垂直度→压入第一节套管→校核垂直度→抓斗取土,套管钻进→测量孔深→清除虚土,检查孔底→钢筋混凝土桩吊放钢筋笼→放入混凝土灌注导管→灌注混凝土逐次拔管→测定桩顶混凝土面→套管钻机移位,如下图。
排桩的施工工艺流程
每台(套)机组分区独立作业,也可多台(套)机组跟进作业。单机成桩作业顺序为:A1→A2→B1→A3→B2→A4→B3→A5→……。单桩成桩时间约12 小时,保证B 桩在A 桩混凝土初凝前顺利切割成孔,如下图。
A
1
B
1
A
2
B
2
A
3
B
3
A
4
B
4
A
5
B
5
A
6
B
6
A
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二、适用范围、优点
钻孔咬合桩适用地质范围较广,基本上除了大片石层区的所有土质地层,特别适用于有淤泥、流砂、地下水富集等不良条件的地层,对于局部孤石可直接处理,对于面积不大的石层可采用先“二次成孔”技术处理。现略举几个实例地质情况如下:
深基坑支护方式有多种,比如地下连续墙、人工挖孔桩、钻孔灌注桩等,钻孔咬合桩作为一种深基坑支护的新技术,有其特殊的优点,分述如下:
有别于圆形桩与异形桩组合的“桩墙”,咬合桩的混凝土终凝出现在桩的咬合以后,成为无缝连续的桩墙,与普通钻孔支护排桩相比,大幅度提高了支护结构的抗剪强度和安全性;
具有良好的截水性能,不需要普通钻孔排桩的辅助截水及桩间挡土措施;
与地下连续墙相比,功能基本相似,且优点在:a、配筋率较低,节省了钢筋用量;b、抗渗能力较强;c、施工灵活,可以根据需要转折变线,所以更适合于施工一些平面多变的几何图形或呈弧形的基坑;
无需泥浆护壁,近于干法施工,节省了泥浆制作、使用、废浆处理的费用,同时施工机械设备噪声低,振动小,利于文明施工,尤其在文明施工要求较高的城市建成区应用其优点较为明显;
成孔精度可以得到有效控制,由于套管压入地层是靠主机液压油缸行程完成,每次压入深度约25cm,套管每节可以边压入边纠偏,行进全过程的垂直精度控制;
成孔过程中由于有钢套管护壁,扩孔(充盈)系数较少,减少了混凝土灌注量;
无需降低地下水,对周边建筑物影响小,对于淤泥、流砂、地下水富集等不良条件的地质情况下,有其他支护方式难以比拟的优点;
所需的工作面小,且施工灵活,能够紧邻相近的建筑物和地下管线施工,特别适用于城市中施工场地受限制的环境;
施工速度有保障,工艺本身的要求24小时连续施工,且受天气等外界因素干扰小;
对便与电缆线等管线改迁。
三、钻孔咬合桩的设计
做为一种新的基坑支护技术,钻孔咬合桩的设计尚无针对性较强的专门的设计规范做为指导,目前设计人员主要依据的规范有:国家标准《混凝土结构设计规范》,GB50010-2002;行业标准《建筑基坑支护技术规程》,JGJ120-99;以及地方规范,比如深圳地区《深圳地区建筑深基坑支护技术规范》,SJG05-96等;但是不同的设计者选用的设计理论也不尽相同,从大量的成功的工程实例来看,钻孔咬合桩的设计是安全可靠的,经济效益性良好,同时也积累了大量的工程经验。现就钻孔咬合桩的设计情况稍作介绍。
首先综合考虑基坑开挖深度、地质情况及周边环境后,选取适当的基坑围护结构形式:
对于基坑开挖深度不大,小于6m时,可考虑使用悬臂围护结构;
当基坑开挖开挖深度较大,一般为6~10m之间时