咬合桩施工工法

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1、 .咬合桩咬合桩(在基坑围护结构中的在基坑围护结构中的)施工工法施工工法 完成单位：深圳市工勘岩土工程有限公司深圳市工勘岩土工程有限公司 主要完成人：宋明智 高健康 肖克龙 郑磊 王伟 宋明智 高健康 肖克龙 郑磊 王伟 1 前言 1 前言 随着城市化进程的推进，社会对环境保护意识的增强，日渐紧缺的城市土地资源，对基础工程施工 的环保性、安全性提出了更高的要求。 咬合桩施工工艺是在全套管桩基施工工法的基础上， 结合了自身的技术特点， 解决了关键技术难题 后，经过多个工程实践而得以发展起来的，主要用于围护结构中的施工工法。 “咬合”意为相邻桩之间 的相互关系，即相邻桩之间利用二种混凝土的初凝时间

2、差，实现无缝“咬合” 。而传统排桩式挡土桩为 桩桩相切，相邻桩之间由于新老混凝土界面的存在，使得桩之间有一定的缝隙，形成渗漏水通道，且大 多数挡土桩内配置了相应数量的钢筋（或构造钢筋） ，当桩的抗弯强度满足要求时，就形成了一定的材 料浪费。也有采用桩间设置止水桩（如高压旋喷桩或搅拌桩等） ，这在施工中需要另外增加设备投入， 施工现场会出现多工种作业，质量监管工作量大增。 咬合桩吸收了国内外广泛使用的基坑围护结构形式的诸多优点， 符合当前国家关于节能环保产业方 面的相关政策，具有质量可靠、施工速度快、地层适应性强、平面连接形式多样、施工环保、节省造价、 外观整齐等明显特点。 本工法通过多个工程的

3、实际运用，取得了较好的社会效益和经济效益。 2 工法特点 2 工法特点 咬合桩成孔的实质是冲抓斗套管跟进法。 即利用专门搓管钻机将套管旋入土体， 对已成孔段进行保 护，利用抓斗在桩尖取土，逐段取土、旋入套管，进而成孔。成桩的整个过程除桩尖局部取土段在套管 端部进行外，其余的工序(如钢筋笼安装、混凝土灌注等)均在套管内进行，因此不需要泥浆进行护壁， 现场不需要设置泥浆及泥浆循环系统，整个场地清洁，无需外运泥浆，这对于在环保要求日益提高和弃 浆日益困难的城市中施工， 是一个很好的回避和响应。 也不需要担心孔壁的稳定对周围环境造成不得的 影响。主要施工设备采用液压传动控制系统，施工中对液压马达进行一

4、定的防护，施工噪音很小，不会 对周围产生较大的影响。 目前， 在基坑围护结构中使用较多的结构形式为： 排桩式(刚性桩和柔性桩)的地下连续墙和墙式的 地下连续墙。他们之间的比较见表 2-1 所示。 各工法的经济技术比较表 表 2-1 各工法的经济技术比较表 表 2-1 水泥土搅拌 桩 水泥土搅拌 桩 SMW 工法桩 SMW 工法桩 钻孔灌注桩加止水措 施形成的组合桩 钻孔灌注桩加止水措 施形成的组合桩 全套管 全套管 钻孔咬合桩 钻孔咬合桩 地下连续墙 地下连续墙 经济开挖深度(m) 610 614 615 1020 2040 现场要求 较少 较少 一般 一般 较高 施工占地 较大 小 较大 小

5、 大 施工工艺 较简单 较复杂 较简单 较复杂 复杂 环保要求 废土外运少， 对环保影响 较小 废土外运少， 对环保影响 较小 泥浆对环保影响大 噪声低，无泥浆， 对环保影响小 泥浆对环保影响 大 整体刚度 一般 较大 较大 较大 大 抗渗漏 较好 较好 一般 好 好 桩(墙)体质量 较好 好 一般 好 好 技术成熟程度 熟练 熟练 熟练 熟练 较熟练 与永久结构关系 临时结构 临时结构 可作为永久结构的一 部分 可作为永久结构 的一部分 永久结构或其一 部分 与结构 抗浮关系 与主体结构 抗浮无关 与主体结构 抗浮无关 与主体结构拉结，对主 体结构抗浮有利 与主体结构拉结， 对主体结构抗浮

6、有利 与主体结构拉结， 对主体结构抗浮 有利 费用 低 低 一般 一般 高 综合上述比较，本工法具有以下特点： 2.12.1 质量可靠，外观整齐 质量可靠，外观整齐 (1) 使用商品混凝土，套管内无泥浆，混凝土灌注基本不 会出现常规桩施工中出现的夹泥、断桩、离析等常规 桩型中常见质量问题； (2) 套管采用 20mm-30mm 的钢板卷制，套管底口镶嵌合金 刀刃， 整体刚度大。 在地面利用相互垂直的二个方向， 校对套管下入过程中的垂直度，桩的垂直度可控制在 3。 (3) 桩之间的咬合与混凝土固结同步，可起到完全的止水 作用。无泥浆施工，消除了“泥皮”对桩的承载力的 负面影响。 (4) 开挖后的

7、外露面整齐，美观，整体性强。如图“咬 合桩开挖后的效果图”所示。 2.22.2 地层适应性强 地层适应性强 采用套管跟进技术，及时隔断地层(尤其是易坍塌 砂、卵石层、流塑状淤泥等)的影响。可适用于人工(杂) 填土、淤泥层及第四系地层和部分岩层（全风化和部分 强风化岩层） ，具有很强的地层适应性。 2.32.3 连接形式灵活 连接形式灵活 与排桩式地下连续墙相似， 可以在已成的桩周围进行任意角度的连接， 根据建筑物的平面结构特点， 设计成与最有利的平面形状，从而可以最大化地 利用有限空间。 2.42.4 施工环保 施工环保 施工无噪声、无振动，对地层及周边环境影 响小，少或无泥浆作业，施工现场洁

8、净，基本无 泥浆外运。此外，该工法与柔性桩(如 SMW)工法相 比，无挤土效应。如右图所示。 2.52.5 降低工程造价 降低工程造价 降低工程造价可以从三个方面说明： 由于咬合桩在基坑围护结构中使用是采用一荤桩间一素桩， 即一根桩有钢筋笼(荤桩)， 相邻的 桩采用素混凝土桩(素桩)，因此，在围护结构整体刚度、稳定性满足要求的前提下，可实现钢筋用量减 少，较墙式地下连续墙可大幅度减少钢筋用量。 施工成本降低，常规的排桩式或墙式连续墙基坑围护结构施工，往往采用泥浆护壁，泥浆的处 理和弃置是构成成本的重要部分，目前的许多大城市扩容，原来较低洼和偏远地方都加以利用，弃浆困 难问题尤其突出。而在咬合桩

9、的施工中，采用的是抓土作业，护壁由套管完成，因此施工的这部分成本 可大幅度降低。 在地下水较丰富的地层中施工的咬合桩围护结构防渗效果好， 无需另外增加辅助截水帷幕等防 水措施。 2.62.6 施工工效高,占用场地小 施工工效高,占用场地小 全套管钻机是一种机械性能好，成孔深度大， 成桩直径大的新型桩工机械，采用一套设备，可 集取土、成孔、护壁、吊放钢筋笼、灌注混凝土 等作业工序于一体，不需要另外增加防渗施工机 械，效率高，工序辅助费用低。单套设备的占用 场地小，可以根据工程的规模、工期要求尽量多 地投入设备，加快工程进度。如右图示。 2.72.7 劳动组织简单 劳动组织简单 成孔作业、混凝土灌

10、注可由一个班组完成，一个钢筋制作班组负责 3-4 台套打桩机的钢筋供应，由 于支护桩桩长不长，可在地面完成对接，孔口焊接作业可省去。相对常规的泥浆作业工序，可省去泥浆 泵人员、场地清理人员、泥浆外运人员。整个工程的劳动组织相对简单。 3 适用范围 3 适用范围 （1） 主要应用于基坑围护结构，桩径可在 0.8m-1.2m 之间，最佳基坑开挖深度为 10-20m。 （2） 可适用于人工填土层、淤泥层、粘性土层、粉砂层、透水性砂层、以及卵砾石层和风化岩石 层等各种地层， （3） 尤其是易坍塌，易缩径地层，对防渗性能要求高、不适宜采用井点降水的工程，更能显示出 其优越性。 （4） 对于直径大于桩径的

11、工程，需要对块石进行专门的处理，如无法处理，则咬合桩无法施工。 （5） 对于强透水砂层，由于砂受地下水的影响，砂较快地对抓空桩孔段的填充，施工时需要对这 部分砂进行专门的固结处理，如无法处理，咬合桩也无法实施。 4 工艺原理 4 工艺原理 咬合桩施工工法为全套管施工法。该工法利用摇动装置的摇动（或回转装置的回转）使钢套管与土 层间的摩阻力大幅度减少，边摇动（或边回转）边压入，同时利用冲抓斗挖掘取土，直至套管下到桩端 持力层为止。 成孔后将钢筋笼放入， 接着将导管竖立在钻孔中心， 最后灌注混凝土成桩。 如图 4-1 所示。 图 4-1 成孔作业原理示意图一 图 4-1 成孔作业原理示意图一 如图

12、 4-2 咬合桩成孔施工原理示意图二所示。 A1桩 混凝土导墙 B1桩定位孔 A1 混凝土导墙 B1 A2桩 A1 混凝土导墙 A1桩 混凝土导墙 B1桩定位孔 B1 A2 套管底 口刃脚 混凝土导墙 A1 取土面 A1桩 混凝土导墙 B型桩孔 A2 冲击抓斗 套管 A2桩 B1桩定位孔 A1桩施工A2桩施工B1桩施工 图 4-2 咬合桩成孔施工原理示意图二 图 4-2 咬合桩成孔施工原理示意图二 其结构形式， 往往采用含钢筋笼桩(荤桩)与素混凝土桩 (素桩)相互间隔的形式，即“一荤一素” 。咬合桩施工采用 “套管钻机+超缓凝混凝土”工艺，通过对超缓凝混凝土桩 切割，形成挡土、止水围护结构。其

13、结构形式如图 4-2 咬合 桩的结构形 BBAAB 式示意图所示。 图 4-2 咬合桩的结构形式示意图 图 4-2 咬合桩的结构形式示意图 实现咬合桩的实际应用须解决的几个技术难题： 第二序列桩（B 桩）对第一序列桩（A 桩）进行切割； 咬合桩孔垂直度的保证； 超缓凝混凝土的配制。 咬合桩的成功实施须把握好的几个关键技术点： 超缓凝混凝土的配制； 第二序桩的施工时机； 导墙的施工及精度保证； 咬合桩的垂直度保证； 多机施工结合点的有效衔接(分段部位的连接)； 常见问题的处理方法。 5 施工工艺流程及操作要点 5 施工工艺流程及操作要点 5.1 施工工艺流程 5.1 施工工艺流程 5.1.1 施

14、工流程 5.1.1 施工流程 场地平整 测量放线 导墙浇筑 钻机就位 A 序桩第一个成孔、成桩 A 序桩第二个成孔、成桩 B 序桩成孔、成桩(循环) 与 A 序桩第一根连接 工程结束 开始 图 5.1.1-1 工程施工流程图 5.1.2 施工顺序 5.1.2 施工顺序 先施工相邻的素桩(A型桩)， 然后在已完成的素桩之间插入荤桩(B型桩)， 即施工顺序为在完成前后 两根A桩后， 施做第二序桩 （B型） ， 使之嵌入第一序桩体内， 成为一个 整体。作业顺序为AnAn+1Bn An+2Bn+2An+3Bn+3。 5.1.3 单个桩的施工工艺 5.1.3 单个桩的施工工艺 场地平整 测放桩位 施工钢

15、筋砼导墙 套管钻机就位对中 吊装第一节套管 测控垂直度 压入套管 校对垂直度 抓斗取土，套管钻进 测量孔深 钢筋笼制作 清除虚土，检查孔底 B 桩吊放钢筋笼 灌注砼逐次拔套管放入砼灌注导管 测定混凝土面 桩机移位，施工下一根桩 图 5.1.3-1 咬合桩施工工艺流程图 5.2 操作要点 5.2 操作要点 5.2.1 导墙的浇筑 5.2.1 导墙的浇筑 咬合桩的成孔、钢筋笼安装和混凝土浇筑都是在一 套设备、一个平台上完成。因此，在平整后的场地上浇 筑导墙，这有利于钻机的迅速就位和钻进过程中的机械 稳定，提高钻孔的成孔精度和施工效率。右图为导墙模 板安装。 浇筑的导墙混凝土强度应采用 C20 或以

16、上的， 同时在导墙内要布置一 定数量的钢筋。导墙的结构形式如图 5.2.1-1、图 5.2.1-2 所示。 d-钻孔咬合桩 D导墙预留（Dd+30100mm) 图 5.2.1-1 导墙结构形式(平面) 图 5.2.1-2 导墙结构形式(剖面) 5.2.2 钻机就位 5.2.2 钻机就位 移动钻机至正确位置，使钻机套管中心与导墙对应的孔位中心重合。 5.2.3 抓土钻进成孔 5.2.3 抓土钻进成孔 在钻机就位后，吊装第一节套管至钻机钳口中，调正套管垂直度后，反复旋转磨压套管，压入深度 约为 2.51.5m，然后用抓斗从套管内取土，一边抓土，一边继续向下压入套管，始终保持套管底口超 前于抓土面不小于 1.5m。第一节套管全部压土中后，检测垂直度，如超标则进行纠编，垂直度合格后， 安装下一节套管下压取土，直至达到设计孔深。 5.2.4 钢筋笼安装 5.2.