浅谈钻孔咬合桩的施工及质量控制
摘要：钻孔咬合桩作为一种新型的深基坑围护结构，在我国得到了广泛的应用和推广。本文结合工程实践，分析了钻孔咬合桩的工艺原理，分析了施工中的关键环节的质量控制要点，并提出了特殊情况下的应急处理。实践证明，只要事先对施工原理、要点及可能发生的特殊情况进行全面考虑和预防，钻孔咬合桩在沿海地区地质条件下应用还是可以取得比较理想的效果。
关键词：咬合桩；原理；质量控制；应急处理
钻孔咬合桩是当前建筑施工领域中一种新型的深基坑围护结构，采用全套管施工，桩与桩之间排列紧密且相邻排桩间部分桩周相嵌，相互咬合。与以往人工挖孔桩、钻孔灌注桩、地下连续墙相比，钻孔咬合桩具有造价低、施工相对容易、防渗性能高、环境污染小且安全风险低等独特的优点，适用性非常强。
1 工程概况
拟建工程征地面积为16620.5㎡，总建筑面积为56208.3㎡，其地上建筑面积44168.8㎡，地下建筑面积12039.5㎡，主要由26F和35F两栋高层(1#、2#楼)住宅楼及其配套商业楼、物业管理用房、高压配电房及门卫等组成，该项目东侧为湖前河(距离13m)，有驳岸，南侧为道路(距离10m)，有煤气、自来水、通信管线，西侧为怡景小区住宅楼(距离9m)，有雨水、污水管线，北侧为铁路(距离15m)。有路基和铁轨，住宅楼、堆放的材料都对基坑产生额外的荷载，且基坑边北侧铁路是重大的潜在不安全因素其中1#和2#住宅楼下部设二层满堂地下室，地下室高度约为9.10～9.30m，建筑物最大高度约为98.30m，地下开外深度最大达10.2m。
根据地质勘探结果显示，场地岩土层岩性及分布情况自上而下地层依次为：①杂填土、②粉质粘土、③层淤泥质土、④层粉质粘土、⑤层卵石、⑥层砾砂、⑦层全风化花岗岩、⑧层强风化花岗岩、⑨层中风化花岗岩。地下室底板在⑤层卵石层。③层淤泥质土含水量较高、土质松软，因此为了尽量减小土体变形、避免开挖面失稳，本工程中采用钻孔咬合桩+水平内支撑的围护结构，钻孔咬合桩桩径1.0m，间距0.8m，咬合部分最大厚度为0.2m，灌注桩砼采用水下C30（止水桩为C15），坍落度为18～22cm。
2 钻孔咬合桩施工工艺原理
钻孔咬合桩施工一般采用全套管钻机，同时配备一台50t起重机进行。其施工工艺原理是在相邻的混凝土桩身互相切割相嵌而形成的具有防渗连续挡土支护结构。1为了方便混凝土的切割，咬合桩的排列方式一般采用一条超缓混凝土（A桩)和一条钢筋混凝土桩（B桩)间隔布置，成孔顺序为先A桩后B桩。A桩采用超缓凝混凝土。B桩的施工必须在A桩混凝土初凝之前完成，施工时利用套管钻机切割掉与A桩重叠的混凝土，从而实现桩与桩之间的咬合。
3 钻孔咬合桩施工中关键环节的质量控制
钻孔咬合桩施工工艺流程为：场地平整→测放桩位→桩顶导墙施工→吊装安放套管→套管钻机就位对中→抓斗取土，套管钻进→孔深和垂直度测量→清孔→B桩吊放钢筋笼→安装混凝土导管→混凝土浇筑→回桩填孔→桩机移位。在施工中不仅应严格执行每一道工序，做好施工资料的收集和对比，也应明确施工中的关键环节所在，并在施工中进行良好的质量控制以保证工程质量。
3.1导墙施工的质量控制
导墙施工是钻孔咬合桩施工的第一步，主要目的在于保证咬合桩定位的精准性、确保钻孔平稳。施工前应根据施工设计和钻机尺寸的要求，在桩顶设计混凝土导墙，导墙上定位孔直径比桩大20mm，孔口定位误差允许值：q=±10mm。2施工中的注意事项有：平整场地； 场地平整万之后根据设计图纸测放桩位；桩位放样线符合要求后人工进行导槽开挖，之后将中心线引入沟槽下，确保导墙中心线无误，并控制模板施工。导槽施工结束后依次进行钢筋绑扎、模板施工、混凝土浇筑施工。混凝土浇筑完12h内覆盖并进行养护，拆模时立即架设2道支撑，避免导墙失稳。为避免导墙受压变形，禁止在导墙上放置重物。
3.2 单桩施工的质量控制
导墙施工完毕之后，导墙中心误差定位不超过20mm，强度达到预设要求之后，定位排桩中心，将套管钻机抱管器中心对准导墙孔位中心。对位之后安装第一节套管（长度6～8m），用抓斗加压下切从套管内取土，边取土边下压套管，施工中要准确计算套管入土深度，确保入土深度至少比设计孔深大20cm。第一节套管全部压入土中之后，及时清除孔底残渣。为了保证桩底有足够的咬合量，还须检测成孔垂直度，主要有地面监测和测环检查这2种方式。地面监测是对位于地面以上的套管外壁进行垂直度检查，可以在地面选择两个相互垂直的方向，用线锤或测斜仪进行校核，并使用互相垂直的两台经纬仪复核，发现偏差及时纠正。每节套管压完之后，要注意暂停施工，用测环对孔内垂直度进行检查，检测合格后将则安装第二节套管继续施工。桩与桩之间的咬合厚度依据桩的长短来选取，桩越长，咬合厚度应越大。
3.3超缓混凝土的质量控制
超缓凝混凝土的质量控制是钻孔咬合桩施工中尤为重要的部分，它不仅对缓凝时间有要求，对混凝土的后期强度、坍落度等也有严格的要求。
3.3.1 缓凝时间要求
第一序桩混凝土缓凝时间应该根据施工工序所要求的时间来确定，同时与施气候、地质条件、桩长、桩径等有直接的关系。计算时可以参考以下公式：
T=3t+k
式中，T为第一序桩混凝土缓凝时间，t为单桩成桩所需时间，k为预留时间（24h）。从工程经验来看，为保证A桩的缓凝效果，保证两桩的浇筑质量，素混凝土初凝时间应≥60h，终凝时间≥72h，3d强度≤3MPa，28d强度应达到设计要求。本工程由于工程需要，单桩成桩时间t为13h，由上述公式可以计算出，超缓混凝土缓凝时间需要达到63h以上。
3.3.2超缓混凝土配置和浇筑要点
工程中采用的超缓混凝土应协同厂家、施工方、监理方三方参与进行试配。同时对混凝土的粘聚性、坍落度、抗压强度等进行计算，确保到场的集料、水泥、缓凝减水剂等材料符合要求，坚决拒绝使用不符合要求的超缓凝混凝土。配置时，首先应择确定所需材料如缓凝减水剂、掺和料的用量，其次是选择水泥品种、强度等级、粗细骨料的级配与砂率、水灰比等。最后，充分搅拌混凝土，避免由于混凝土砂率过高或过低导致混凝土和易性发生改变。浇筑时应边浇筑边拔管，保证套管底低于混凝土面2.5m以上，直至达至设计标高。
3.4 钢筋笼的加工及吊装环节的质量控制
钢筋笼制作严格按照相关规范和设计要求来进行，重点检查长度、规格、间距、焊缝、直径等指标。笼体要求完整牢固，并设置加强箍预防在运输中和吊放中产生变形。底部应做30°角的收口，以便顺利入孔。3同时底部设置钢筋圆片，避免钢筋笼上浮。吊装前检查钢筋笼质量，观察是否有内外侧之分，不得放反方向。确认完后采用50t起重机进行吊装，逐点下放。下放中，应吊直扶稳钢筋笼，对准孔位缓慢下沉，避免摇晃。
4 施工中特殊情况的应急处理
由于特殊的地质条件和水文环境，沿海地区地下水分布位置和水量有所差异。为确保施工顺利进行，应密切监测基坑数据，遇到一些特殊情况及时进行科学判断和处理，常见的情况主要有：
4.1 垂直度偏差过大
桩的垂直度应控制在＜0.3%。4在施工过程中如果发现垂直度偏差过大，需要进行纠偏。如果套管下压入土5m以下发现偏移，可利用钻机直接纠偏，也可向套筒内填砂或混凝土，边填边把向上拔升套管直至上一次合格的位置重新调直套管。
4.2管涌
管涌的产生主要有两种情况。其一： B桩的施工是A桩混凝土初凝前进行，由于这时候A桩混凝土尚未凝固，施工中混凝土有可能通过两桩相交的区域用于B桩内，产生管涌现象。成空中应注意观察相邻两桩的顶面，如发现A桩下沉应立即下压套管停止施工，同时向B桩填土或注水，以阻止混凝土流动。其二：施工地面以下含有砂层，含水量高，套管刚压入砂层时容易产生管涌。施工中应随时观察孔内情况，尽量把套管压入砂层2～4m。管涌发生时，需向孔内注水。
4.3 事故桩
在施工时常常出现“抱管”现象，这是由于成桩之后提拔套管阻力过大，钻机旋转回拔，但套管与外侧土的摩擦力大于设备的起拔力，导致钢筋笼扭转。因此，应增加设备的起拔力，小角度晃动起拔，避免全周旋转套管。 施工时如果桩体出现缺损，则需要在开挖前进行补强，一般是在事故桩坑外位置增加背桩补强，不同的桩位和补强方法应根据施工设计来进行。
5 小结
作为一种新型的基坑围护结构，钻孔咬合桩已经在我国建筑工程领域得到了广泛的应用和推广。该工法不仅可以保护建筑安全和周边环境，也能实现良好的经济效益。钻孔咬合桩造价经济，成桩垂直精度高，施工中由于采用全套管护壁，桩与桩之间在缓凝前咬合结成一体，终凝之后抗渗能力强，可以有效预防管涌现象的产生，也很好地实现了支护、承重、止水的效果，适用于沿海地区地质条件下的地下工程施工。本工程的实践也证明，尽管在施工过程中钻孔咬合桩可能出现一些常见的特殊情况，但只要在设计时全面考虑到施工时的可能发生的特殊情况，加强对施工中关键环节的质量控制，应用钻孔咬合桩进行施工还是可以取得理想的效果。
参考文献：
1，中华人民共和国住房和城乡建设部.YB 9258-97建筑基坑工程技术规范[S].北京:中华人民共和国住房和城乡建设部，1997.
2，刘建航.侯学渊.基坑工程手册.北京:中国建筑工业出版社，1997.
3，刘勇 等.超缓凝大掺量矿物掺合料混凝土的配制及在钻孔咬合桩中的应用[J]，建筑施工，2014(11).
4，李金锁.地铁深基坑施工全套管钻机钻孔咬合桩的应用[J].施工技术，2014(03）.