浙江交工集团股份有限公司 浙江杭州 311100
摘要：针对岩溶强发育区咬合桩施工易漏浆、坍孔及混凝土灌注易流失造成成桩困难等问题，提出全套管旋挖钻机与护板钢筋笼咬合桩施工技术，并总结形成咬合桩施工顺序、施工工艺流程和关键技术施工要点，为类似工程提供参考。
关键词：岩溶；深基坑；咬合桩；全套管；钢筋笼护板
0 引言
钻孔咬合桩是深基坑中广泛应用的一种围护结构。当在岩溶强烈发育地区进行咬合桩施工前，一般多事先采用注浆等方法进行空洞填充处理，但由于地层复杂、地下水丰富，咬合桩采用常规施挖钻机施工时，易出现漏浆、卡钻、埋钻、斜桩等问题，并在混凝土浇筑阶段易出现流失甚至成桩困难[1-2]。因此，如何确保岩溶地区咬合桩的成桩质量和预防混凝土流失是当前亟需解决的问题。
1 工程概况
杭州至富阳城际铁路工程音乐学院站~中村站明挖区间为岩溶发育区，其中K5+548.902～K5+660（长111.098m）为强发育区。溶洞一般以溶沟、溶槽和溶洞以及开口溶洞的形式产出，溶洞大小不一，溶洞高度0.10～61.70m不等，溶洞中多充填粘性土混砾石、含黏性土碎石、淤泥等，局部为空洞，溶洞发育的规律性较差。按常规采用普通旋挖钻机进行岩溶段咬合桩施工，易出现漏浆等问题，且在混凝土浇筑阶段，混凝土会向溶洞流失，混凝土浇灌方量将会远超理论数量，导致成本大幅增加。因此，针对岩溶强发育区的咬合桩施工，需采用合理的成桩设备和施工技术。
2 方案优化
针对常规成桩设备在岩溶强发育区施工易出现漏浆、坍孔现象，采用全套管全回转旋挖钻机，套管回转切削钻进，如图1所示。将旋挖钻机动力头-驱动连接盘-套管驱动器-首节套管按顺序连为一体，首节套管底部镶嵌锯齿型钛合金刀头，旋挖钻机驱动首节管回旋钻进，旋挖钻头在套管内取土，减小套管钻进阻力；钻进中风化岩层时，将动力头与旋挖钻头连为一体，带动旋挖钻头超前套管钻进，岩层松动后，首节管继续钻进，实现了钻进与取土施工的一体化。通过钢护筒全程跟进，可以避免 缩径、塌孔和断桩等桩身质量缺陷，较好地解决岩溶地区地层护壁成桩难题。
当套管钻至设计标高并验孔合格后，即可吊放钢筋笼，灌注水下混凝土。同时针对咬合桩混凝土浇灌阶段易流失影响桩基成孔和增加成本难题，采用外包钢护板的钢筋笼技术，以避免套管拔除后未初凝的混凝土流向岩溶空洞，保证咬合桩的咬合部位紧密贴合。即在岩溶空洞深度范围（通过钻进记录可知）的钢筋笼上设置护板，如图2所示，护板可以控制混凝土流失，保证成桩。在朝向与素混凝土桩咬合部位的钢筋笼一侧不设置护板，形成窗口，新拌流动混凝土流过窗口与素混凝土桩贴合，最终通过素混凝土桩与钢筋混凝土桩相互咬合连成深基坑维护结构桩墙。
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图2 旋挖钻头超前钻进
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图3 外包护板钢筋笼图
3 咬合桩施工顺序及工艺流程
咬合桩的成桩顺序，原则是先施工A1桩（素混凝土桩），再施工A2桩，后施工B1桩（钢筋混凝土桩），形成桩间相互咬合，成桩顺序：A1—A2—B1—A3—B2—A4—B3—A5—B4……，如此循环如图4所示。
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图4 咬合桩施工顺序
施工工艺流程如图5所示：
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图5 施工工艺流程图
3.1 袖阀管注浆（岩溶填充）
采用袖阀管注浆填充溶洞或土洞。袖阀管采用直径48mmPVC塑料管，每隔33cm-35cm钻一组注浆孔，每组注浆孔由4个直径8mm的小孔组成，每组孔分布在8cm-10cm的管段上。袖阀管面间距2m，梅花型布置，如图6所示，底部超出结构底板外包尺寸不小于5m。
套壳料采用粘土和水泥配制，配比为：水泥:粘土:水=1:1.5:1.88，浆液比重约为1.5，漏斗粘度24-26s。注浆选取水泥浆液，水灰比为1:1，正常注浆压力为0.4-0.8Mpa，并控制在2.0MPa以内，视具体情况选用和调整。封底注浆和边界注浆时袖阀管间距为1.5m，采用水泥水玻璃双液浆。
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图6现场袖阀管布置图 图7 导墙布置示意图
3.2 导墙施工
在桩顶上部设混凝土导墙，如图7所示，导墙宽3.0m、厚度为0.3m，定位孔直径比桩径大2cm；导墙顶高出地面≥10cm，以防止地表水流入。
3.3 全套管旋挖钻机成孔
根据桩径选用匹配的钢套管，检查按桩长配置的全长套管垂直度。设计并安放路基板，路基板中心对正桩位中心。路基板长和宽为1.3m，高为0.15m，用2cm厚的钢板焊接而成，四边的中间均有一个直径为50mm的螺栓，用于固定套管和控制垂直度。
吊放首节套管对正路基板中心，将首节套管与全套管旋挖钻机的套管驱动器连接，套管钻进压入，保持首节套管高出导墙顶面1.2—1.5m，便于接管。采用旋挖钻头从套管内取土，保持套管底口超前于开挖面深度大于2.5m，安装第二节套管接长继续压入。当遇到钻进困难时，先采用旋挖钻头取出套管内的土，然后继续边回旋边压入。
3.4 外包护板设计安装
处于岩溶空洞区的钢筋笼需外包护板。钢护板钢筋笼的结构如图8、9所示。根据不同大小岩溶空洞制定相应的钢筋笼外包护板长度。在朝向岩溶空洞一侧的钢筋笼上设置护板，护板厚度为2mm，护板与套管环形间隙为12mm，护板长度需超出溶洞或土洞上下边界不小于1m的距离。在朝向与素混凝土桩咬合部位的钢筋笼一侧不设置护板，形成窗口，窗口弧长要小于素混凝土桩与钢筋混凝土桩的咬合弧长，窗口弧度为咬合弧度五分之四。在窗口两边焊接折边，折边厚度为8mm。
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图8 外包护板钢筋笼大样
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图9 窗口弧度与咬合弧度示意图
4 结论
岩溶强发育区咬合桩采用全套管旋挖钻机套管转进、取土施工一体化，具有施工速度快、工效高、工期短、成孔及成桩质量高、节约成本等优点，且该技术无噪音、无振动，安全性能高，作业面干净，对周边环境影响小，有利于文明施工。全套管旋挖钻机成孔技术，套管回旋切削，旋挖钻头管内取土，施工高效、安全，对周围居民影响小。同时，采用外包钢护板的钢筋笼，避免了在套管拔除后未初凝的混凝土流向岩溶空洞，保证咬合桩的咬合部位紧密贴合，较好地解决了混凝土浇灌过程的流失，节能环保，可操作性强并易于推广使用。
参考文献：
[1] 马丹. 某岩溶城市深基坑支护工程中钻孔咬合桩的应用 [J]. 建筑工程技术与设计，2015，34：722.
[2] 成志银. 贵阳地铁望城坡站基坑止水帷幕设计与施工[J].四川建材，2016，42（1）：164-165.