郭胜忠 张建军
(1.天津城建隧道股份有限公司，天津 300250； 2.中铁十九局集团有限公司，北京 100176)
钻孔咬合桩钢筋笼浮笼问题的研究分析
郭胜忠1张建军2
(1.天津城建隧道股份有限公司，天津 300250； 2.中铁十九局集团有限公司，北京 100176)
结合工程实例，介绍了钻孔咬合桩的施工流程及工艺特点，分析了咬合桩钢筋笼浮笼问题的产生原因，并从混凝土拌和、钢筋笼制作吊放、施工设备、技术等方面，提出了防止钢筋笼浮笼的措施，从而确保咬合桩的施工质量。
基坑，钢筋笼，钻孔咬合桩，浮笼
钻孔咬合桩作为一种新型的支护结构施工工法，该工法已经成为一项比较成熟的施工工法，特别适应于淤泥、流沙、地下水富集的软土地区。它与普通钻孔支护排桩相比，大幅度地提高了支护结构的抗剪强度和安全性，同时又具有良好的止水功能。另外，钻孔咬合桩无需泥浆护壁，施工速度快，工程造价低。但由于其工艺特点、施工地质情况等原因，咬合桩在施工过程中就质量控制方面尚有像“浮笼”这样的问题需要进一步解决，本文通过实例对其进行了研究分析。
1 工程概况
南京地铁四号线一期工程D4-TA14标桦墅站车站工程，车站全长195.6 m，包括车站主体结构、出入口、风道等附属工程。车站主体结构采用明挖顺做法施工，基坑深15.7 m～16.5 m，车站主体结构基坑围护采用φ1 000@800钻孔咬合桩。
车站开挖面范围内的土层自上而下依次为①-1杂填土，①-2b2-3素填土，③-1b1-2粉质粘土，③-2-1c2-3粉土，③-2d2-3粉砂，③-2-2c2-3粉土，③-2b2粉质粘土，其基坑底下基本为③-2b2粉质粘土及③-3-1b1-2粉质粘土，而基坑围护钻孔咬合桩基本深入强风化泥质粉砂岩中。
2 钻孔咬合桩施工工艺特点
钻孔咬合桩相邻混凝土排桩间部分圆周相交，使之形成具有良好防渗作用的整体连续挡土支护结构。该法特点为：无须排放泥浆，近于干法成孔，机械设备噪声低、无振动，大大减少了工程施工时对环境的污染；对沉降及变位容易控制，能够紧邻相近的建筑物、地下管线施工；全套管的跟管钻进及其掘进方法，有效的防止了孔内流沙、涌泥，并可进行嵌岩，保证了成桩质量。与钻孔灌注桩相比，可省去桩体背后的止水帷幕和约25%的钢筋用量。
3 钻孔咬合桩施工工艺
钻孔咬合桩是采用全套管冲抓机械成孔，桩与桩之间相互咬合排列的一种基坑围护结构，如图1所示。
为便于切割，桩的排列方式设计为一个素混凝土桩(A桩)和一个钢筋混凝土桩(B桩)间隔布置，施工时先施工A桩，后施工B桩，A桩混凝土采用超缓凝型混凝土，要求必须在A桩混凝土初凝前完成B桩的施工。B桩为基坑围护的骨架桩，其桩体质量需重点控制。钻孔咬合桩采用液压全套管钻机施工，B桩施工时，利用套管钻机的切割能力切割掉相邻A桩相交部分的混凝土，则实现了咬合，如图2所示。
4 咬合桩钢筋笼浮笼问题的研究分析
在钻孔咬合桩的施工过程当中，经常会出现像钢筋笼浮笼这样的一些质量问题，造成咬合桩质量不能满足要求，从而使钻孔咬合桩起不到预想的效果，进而导致围护结构的功能难以保证，影响施工安全。下面针对钢筋笼浮笼这种常见的问题做一简单分析，以减少咬合桩在施工中出现类似问题。
4.1 钢筋笼产生浮笼的原因
钢筋笼浮笼在钻孔咬合桩灌注过程中经常会遇到，即当混凝土灌注到一定高度后，提拔套管时，将套管连同钢筋笼整体拔出。浮笼这种问题主要发生在灌注后期，同时与桩长、灌注时间、混凝土质量以及导管上拔的时间也有相互关系。根据现场施工情况分析，造成钢筋笼浮笼的主要原因有以下几个方面：
1)在套管内灌注混凝土，由于套管约束作用，混凝土压力垂直集中作用于桩底部，随着灌注高度的增加，压力增大，底部混凝土在压力作用下产生泌水现象，形成“硬板”与钢套管连成一起，致使在提拔时套管内的混凝土连同钢筋笼一起拔出，造成钢筋笼浮笼。
2)在实际混凝土灌注的过程中，由于单方面追求灌注速度而使套管埋深过大造成钢筋笼上浮。
3)由于混凝土配合比不合理、骨料粒径不科学，造成钢筋笼与套管发生卡管，在混凝土灌注过程中随着套管的上拔而出现浮笼的问题。
4)钢筋笼加工精度、刚度不能满足要求，造成钢筋笼吊装、安放时出现变形，引起钢筋笼与套管间隙过小或甚至无间隙，钢筋笼与套管接触并发生卡管，从而造成钢筋笼浮笼。
5)钢筋笼吊装下放时定位不精确，造成钢筋笼轴线偏心，其一侧与套管接触或间隙过小，随着混凝土的灌注及套管的上拔出现浮笼问题。
6)在设备选型或咬合桩设计时没有综合考虑钢筋笼、套管尺寸以及套管接头形式，造成套管或其接头结构与钢筋笼外径不配套，致使钢筋笼与套管间隙过小，钢筋笼与套管发生卡管，从而引起钢筋笼的浮笼。
4.2 防止钢筋笼产生浮笼的技术措施
通过以上对引起咬合桩钢筋笼浮笼的原因分析，胜太路站在围护结构钻孔咬合桩施工过程中有针对性的制定了如下一系列技术措施，从而保证了咬合桩的施工质量。
4.2.1 混凝土
钢筋混凝土桩的混凝土要求和易性要好，坍落度宜控制在20 cm～22 cm；骨料粒径应尽量小一些，不宜大于25 mm，防止钢筋笼与套管之间出现卡管问题，避免上拔套管时将钢筋笼一起带上来。
4.2.2 钢筋笼
1)钢筋笼设计时要充分考虑施工机械及套管尺寸、接头形式，使钢筋笼与套管的间隙合理，施工前选择套管时同样需考虑以上情况；设计钢筋笼时，还应考虑钢筋笼的整体刚度是否满足要求，防止由于笼体变形而引起浮笼。
2)在钢筋笼加工过程中，外径尺寸应确保精确，在规范及设计允许的范围内钢筋笼的直径尽量不要出现正偏差，进而避免出现钢筋笼浮笼。
3)在钢筋笼加工制作时，焊接工艺要科学，避免钢筋笼在焊接加工时产生变形，因外轮廓尺寸不规则而引起钢筋笼浮笼。钢筋笼制作见图3。
4)在转运、吊装、安放过程中采取可靠措施防止钢筋笼扭曲变形；钢筋笼下放过程中要求缓慢，防止钢筋笼和套管壁碰撞而损害钢筋笼，避免后期由于钢筋笼变形而引起浮笼。钢筋笼吊放见图4。
4.2.3 施工设备
1)由于钻孔咬合桩围护结构形式是一种新工艺，施工中容易忽略由于施工机械及套管生产厂家的不同，造成套管尺寸及接头形式不规范的问题(如在实际施工过程中，公称直径1 000的咬合桩，套管内径存在990，980等尺寸)。所以，在选择咬合桩施工设备时，应认真核查套管内径尺寸，尤其是核查套管接头形式和其内径尺寸是否满足设计及现场施工的要求。钢筋笼、套管在设计时一定要相互匹配才能有效避免钢筋笼浮笼问题的出现。
2)混凝土浇筑的导管外径尺寸、接头形式要合理，避免在浇筑时提拔导管带动钢筋笼上浮。
3)施工前准备适合的擦壁器，对套管内壁进行刷洗，保证套管内壁光滑，减少在浇筑时套管内壁与混凝土、粘土等的不必要粘连而造成浮笼。
4.2.4 施工工艺
1)在成孔施工过程中要保证孔位的垂直度，避免成孔过程中套管偏斜超差，钢筋笼与套管无法同轴，钢筋笼和套管间隙过小、不均匀的问题，防止钢筋笼浮笼。
2)套管提拔过程中一定要及时、连续，适时转动套管，套管在混凝土中埋深应不大于2 m。在起拔套管时可以采用振动锤起拔，利用高频振动的液化减摩效应，减少浮笼问题的发生。
3)必要时焊接抗浮板，在钢筋笼底部焊一块比钢筋笼直径略小的薄钢板或其他配重以增加抗浮能力，抗浮板与钢筋笼的连接方式应恰当、尺寸合理，并保证抗浮板与钢筋笼在同一轴线上。
4)在钢筋笼安放并精确定位后，顶部用混凝土浇筑料斗或其他重物进行压载。必要时配以专用压笼器，利用钻机上拔动作，下压钢筋笼拔套管，防止钢筋笼出现浮笼。
5)在上拔套管过程中对钢筋笼随时进行监测，一旦发现上浮迹象进行及时处理，通常采用上下左右磨动，慢拔套管，以便使套管、钢筋笼、导管及时脱开。咬合桩成桩质量图见图5。
5 结语
钻孔咬合桩作为围护结构形式的一种，如果其在施工过程中质量控制不到位而影响成桩质量，随着基坑的开挖极易对周边建筑物产生破坏作用。因此，在像南京这种软土地层中进行施工时，控制好咬合桩的施工质量尤为重要。通过上述关于钻孔咬合桩钢筋笼浮笼问题的研究分析，胜太路站施工过程中采取了有效措施，减少了浮笼问题的发生，保证了咬合桩的施工质量，从而保证了车站的安全施工，提高了施工效率，大大节约了成本，对类似工程有很好的借鉴作用。
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Drilling occlusive pile reinforcement cage floating problem analysis
Guo Shengzhong1Zhang Jianjun2
(1.TianjinUrbanConstructionTunnelCo.,Ltd,Tianjin300250,China; 2.ChinaRailwayNineteenBureauGroupCo.,Ltd,Beijing100176,China)
Combining with the engineering example, this paper introduced the construction process and technical characteristics of drilling occlusive pile, analyzed the causes of drilling occlusive pile reinforcement cage floating cage problems, and from concrete mixing, steel reinforcement cage fabrication and lifting, construction equipment, technology and other aspects, put forward the measures to prevent the reinforcement cage floating cage, so as to ensure the construction quality of drilling occlusive pile.
foundation pit, reinforcement cage, drilling occlusive pile, floating cage
1009-6825(2016)27-0065-02
2016-07-15
郭胜忠(1983- )，男，经济师
U231
A
