0 引言

　　目前，常规咬合桩成孔多采用旋挖桩机硬咬合、搓管桩机全护筒钻进、全套管全回转钻进等3种方法。旋挖桩机硬咬合施工采用旋挖钻机、泥浆护壁成孔，遇孔口不良地层时需下入长护筒护壁，综合成本高、现场文明施工管理难度大，且当桩长超过16m时容易出现桩底部咬合不紧密、开叉的情况，使开挖后基坑出现漏水问题。搓管桩机、全套管全回转钻机成孔需全护筒护壁钻进，孔壁稳定性好，成桩质量有保证，但施工过程中由于护筒的下入和起拔需占用较长的辅助作业时间，随着孔深加大，总体施工速度慢、综合造价成本高，同时在灌注成桩过程中容易出现钢筋笼上浮的质量通病和护筒起拔困难等问题。

　　本文结合具体工程实例，对“基坑支护咬合桩长螺旋钻素桩、筒式钻斗旋挖钻荤桩”施工技术进行详细阐述。

　　1 工程概况

　　1.1 工程位置及规模

　　福田区人民医院后期建设工程项目位于深圳市福田区深南大道以南，福明路以西，福华路以北，占地面积20 888m²，共设4层地下室，地下室面积约14 890m²;开挖深度17.80～18.55m，采用“排桩(旋挖咬合桩和人工挖孔桩)+钢筋混凝土内支撑”的支护方案，咬合桩共568根，人工挖孔桩42根，开挖面挂网并喷射C20素混凝土。

　　1.2 场地地质条件及水文条件

　　根据勘察报告显示，场地工程地质情况自上而下为:人工填土层、粉质黏土、砾砂、砾质粉质黏土、全风化粗粒花岗岩、强风化粗粒花岗岩、中风化粗粒花岗岩、微风化粗粒花岗岩。场地水位埋深介于0.3～2.8m，高程介于5.190～5.780m，平均高程为5.480m。

　　1.3 基坑支护设计要求及现场施工情况

　　基坑支护采用“排桩(旋挖咬合桩和人工挖孔桩)+钢筋混凝土内支撑”的支护方案，咬合桩共568根，人工挖孔桩42根。

　　旋挖咬合桩桩径为1.2m，设计深度25.6m，根据咬合桩的设计情况，项目部拟采用长螺旋钻施工咬合桩素桩，采用筒式钻斗旋挖钻施工荤桩。

　　2 施工工艺

　　2.1 工艺原理

　　2.1.1 素桩长螺旋钻进、泵送混凝土成桩

　　素桩采用长螺旋钻机钻进施工，通过螺旋钻头、长螺旋钻杆及螺旋通道，边钻进边直接排土的方式成孔，钻至设计深度后采用泵送混凝土的方式，直接从钻杆中心内腔通道将混凝土泵压进入孔底，然后边提钻边压灌混凝土，提钻与灌注同步进行，直至浇灌到设计桩顶位置，如图1～3所示。

　　

　　图1 素桩长螺旋钻进取土  

　　 

　　

　　图2 素桩灌注混凝土管路系统  

　　 

　　

　　图3 素桩长螺旋边提钻边泵压混凝土同步成桩 

　　 

　　2.1.2 荤桩旋挖钻机筒式钻斗切削捞渣钻进

　　1)旋挖钻机筒式钻斗结构

　　荤桩采用旋挖钻机施工，通常先采用筒钻钻头切割素桩两侧混凝土(见图4)，再采用带阀门的截齿捞渣钻斗捞取孔内土体和切削下来的素桩混凝体块体(见图5)，硬咬合切割施工期间需反复更换筒钻钻头和截齿捞渣钻头，辅助作业时间增加，费工费时，大大影响钻进效率。

　　

　　图4 旋挖钻筒切削素桩  

　　 

　　

　　图5 旋挖截齿捞渣钻斗  

　　 

　　为了有效提高钢筋笼桩硬咬合施工效率，减少轮换钻头次数和时间，保证咬合桩止水效果，本工法对钢筋笼桩硬切割咬合旋挖钻头进行了改进，即将旋挖筒钻钻头和截齿捞渣钻头合二为一，在捞渣斗钻头的下方加长增设1个筒钻，增设的筒钻钻头体长50cm，捞渣斗截齿的顶部与筒钻钻齿的距离为10～20cm，可使筒钻钻头切割剥落的土体和素桩的混凝土块体随即进入捞渣斗内，有效避免了两种旋挖钻头反复卸取更换的工序操作，大大减少了辅助作业时间，提高钻进效率。新型旋挖筒式捞渣钻斗如图6,7所示。

　　

　　图6 旋挖筒钻钻头与截齿捞渣钻头底盖连接成一体 

　　 

　　2)旋挖钻机筒式钻斗钻进

　　普通旋挖钻头一般长1.5m，本工法的新型筒式捞渣钻斗长度为2.2m，具有更好的钻进导向性能，有利于其在切割素桩钻进时的垂直度控制，确保咬合桩的止水效果和施工质量。新型筒式捞渣钻斗切削捞渣钻进如图8所示。

　　

　　图7 筒钻钻齿与捞渣斗截齿位置  

　　 

　　

　　图8 新型旋挖筒式捞渣钻斗切削捞渣钻进  

　　 

　　2.2 工艺流程

　　基坑支护咬合桩长螺旋钻素桩、筒式钻斗旋挖钻荤桩施工工艺流程如图9所示。

　　2.3 操作要点

　　2.3.1 施工准备

　　1)施工前对场地进行平整，局部地段压实，确保桩机架设稳固，并清除场地内的地下障碍物。

　　2)测量场地标高，对打设桩点进行现场全站仪测放定位并复核，做好定位轴线。

　　3)咬合桩导墙施工(1)导墙预留定位孔直径比桩径扩大4cm;(2)外围采用木模板，内圆采用定型钢模板，模板定位要牢固，严防跑模，并保证轴线和孔径准确;(3)导墙混凝土浇筑时两边对称均匀布料振捣，完成后约4h/次在表面洒水养护;(4)导墙内回填饱满基坑内原状土，以防机械施工时重力挤压导致导墙开裂变形。

　　2.3.2 长螺旋钻进开孔素桩至设计桩底标高

　　

　　图9 施工工艺流程 

　　 

　　1)咬合桩施工顺序如图10所示，其中A桩为长螺旋钻进施工的素混凝土桩，B桩为新型旋挖筒式捞渣钻斗施工的荤桩，施工顺序为:A1→A2→A3→A4→A5→…→A桩完成，素桩完成一定数量后施工荤桩:B1→B2→B3→…→B桩完成。

　　

　　图1 0 咬合桩施工顺序示意  

　　 

　　2)素桩可不采用超缓凝混凝土灌注，荤桩硬咬合切割需在素桩混凝土终凝后进行，通常终凝时间为5～8h。

　　3)长螺旋钻机可采用山河智能SWDP120型(120指桩机所配钻杆直径)或CFG30-1 000型钻机(30指桩机可打桩的最大深度，1 000指桩机所配钻杆直径)。

　　4)长螺旋钻机准确调平就位，确保桩机垂直度和钻头对中桩位。

　　5)长螺旋钻机向下钻进过程中，孔内的渣土随着螺旋通道向上直接排出，排出的渣土堆积在钻孔附近，由专人使用铲车或挖机及时清至指定位置。

　　6)长螺旋钻机钻进过程中，全站仪随时校正长螺旋钻杆的垂直度，确保钻孔垂直度满足设计及规范要求。

　　7)长螺旋钻引孔至设计深度后，由质检员检查孔深及孔底地层性质。

　　2.3.3 长螺旋钻机边提升边压灌混凝土成桩

　　1)长螺旋钻机钻进素桩成孔前准备好与设计要求相符的商品混凝土，地泵输送管安装到位并与长螺旋钻机相连接。

　　2)混凝土浇灌需检查泵送导管连接的密封性并固定好位置，防止泵送时摆动导致导管脱落或断裂。

　　3)启动泵车输送混凝土至钻杆充满混凝土后，一边压灌混凝土，一边缓慢旋转提升长螺旋钻杆直至到达设计桩顶标高。

　　2.3.4 旋挖筒式捞渣钻斗硬切割成孔荤桩

　　1)旋挖筒式捞渣钻斗轻压慢速钻进，随时校正钻孔垂直度。

　　2)当旋挖筒式捞渣钻斗正常钻进时，钻头底部挡泥阀门板处于打开状态，切割后的土体和素桩混凝土块体通过开口阀门进入到捞渣钻斗内。

　　3)当切割回次捞取完成后，旋挖钻机反向旋转，挡土阀门板处于关闭状态，已装入捞渣钻斗内的混凝土残块和土体随着钻头提出地面，完成本钻进回次的切割及钻渣捞取。

　　4)钻进结束将旋挖筒式捞渣钻斗提出地面，采用旋挖机动力头顶推钻头上方的弹簧推杆(见图11)，使钻头底盖打开，卸落捞渣钻斗内的渣土，然后继续置入孔内进行下个回次的切割捞渣钻进。

　　

　　图1 1 钻头上部设置将底盖打开的弹簧推杆  

　　 

　　2.3.5 钢筋笼制作与安装

　　1)钢筋在现场加工成型，加工时先在定位模具上安放主筋，然后点焊加入加强筋及箍筋，需确保焊缝长度和质量符合设计及相关规范要求。

　　2)钢筋笼安装前进行除锈处理，在孔口定位复测，完成对中位置调整后采用起重机缓慢下放入桩孔。

　　2.3.6 灌注荤桩桩身混凝土

　　1)连续不断地进行荤桩桩身混凝土浇灌，及时测量孔内混凝土面高度，以便导管提升和拆除。

　　2)提升导管时采用测绳测量，严格控制其埋深和提升速度，严禁将导管拔出混凝土面，防止断桩和缺陷桩情况的发生。

　　3)严格控制超灌高度，确保有效桩长和保证桩头的高度。

　　2.4 施工工艺特点

　　2.4.1 施工效率高

　　本工法素桩采用长螺旋钻机施工，成孔时边钻进边出渣，钻进施工工效高、速度快，一般2h可完成1 000mm、深25m支护桩的排土成孔;灌注混凝土时直接从钻杆内泵入，边提拔钻杆边灌注，成桩效率高;荤桩采用旋挖机多功能筒式捞渣钻斗，将旋挖筒钻钻头、截齿捞渣钻头合二为一进行咬合桩硬切割施工，荤桩施工时间大大缩减。

　　2.4.2 保证现场文明施工

　　长螺旋钻机施工工法无需泥浆护壁，钻进和成桩过程中不会造成周边场地泥泞，便于后续场地清理，保证现场文明施工。

　　2.4.3 成桩质量好

　　素桩桩身混凝土灌注与提升长螺旋钻杆同步进行，使成桩过程连续完整，桩底沉渣控制好，可完全避免混凝土浇灌时孔壁坍塌、孔口泥土掉落等质量隐患，保证桩身质量。

　　2.4.4 施工成本低

　　长螺旋钻机施工无需泥浆外运，无需钢护筒全套管跟进，土方干燥外运方便，综合施工成本降低，破岩速度快，劳动强度低。

　　2.5 实施效果评价

　　通过多个项目中人工挖孔桩施工的实践应用证明，“基坑支护咬合桩长螺旋钻素桩、筒式钻斗旋挖钻荤桩”施工技术无论在施工效率、施工管理，还是施工成本、现场文明环保措施等方面都具有较大的优越性，解决了基坑支护咬合效果差、成桩时间长等问题，获得两项专利，得到了设计单位、监理单位和业主的一致好评，取得了显著的社会效益。

　　3 结语

　　1)基坑支护咬合桩在遇水位埋深较高、地质情况较差的情况下，成孔施工难度较大。针对如何提高成桩效率、保证成桩质量及咬合效果等问题，急需在施工工艺、机械设备、技术措施等方面寻找突破口。

　　2)基坑支护咬合桩长螺旋钻素桩、筒式钻斗旋挖钻荤桩技术通过使用长螺旋与筒式钻斗进行咬合桩施工，在实际工程应用中取得了显著成效，具有工效高、质量可靠、机械简单等优点，简便的操作性和良好的安全可控性使其易于技术推广。