南京3号线秣周路站钻孔咬合桩施工技术

摘 要 结合南京地铁 3 号线秣周路站工程实例，阐述钻孔咬合桩施工的基本原理及特点，着重介绍钻孔咬合桩的施工要点，并对管涌、地下障碍物、分段施工接头、事故桩等常见问题进行处理，最终顺利完成了施工任务。

关键词 地铁车站 钻孔咬合桩 施工技术

1 工程概况

南京地铁 3 号线秣周路站为南京地铁 3 号线的终点站。秣周路站为地下两层侧式车站，侧站台宽为 5 m，有效长度为 140 m。车站标准段宽度为20． 7 m，标准段基坑深约 16 m，喇叭口处盾构井基坑深 17． 2 m。本站采用明挖顺作法施工，车站主体结构基坑198． 1 m × ( 20． 7 ～29． 95 m) ( 长 × 宽) ，围护桩为Ф1 000@800 套管咬合桩，插入比为 1∶ 0． 7，混凝土咬合桩( 以下简称“素桩”) 共 854 根，钢筋混凝土咬合桩( 以下简称“荤桩”) 共 855 根。

本站地形相对平坦，在东侧有人工堆土，地形较高，地面吴淞高程 8． 20 ～ 10． 00 m 左右。根据地质资料，秣周路站( 含两端配线) 范围内穿越的主要土层由上至下依次为: ①-1、①-2b2-3 填土层、②-1b2-3 粉质黏土、②-1c3 稍密粉土、②-3b3-4 粉质黏土、③-1b1-2 粉质黏土、③-2b2-3 粉质黏土、③-3b1-2粉质黏土、③-4e 混合土、强风化泥质粉砂岩。

标段场地地下水主要为空隙潜水，局部分布有弱承压水，其中空隙潜水主要赋存于①1 杂填土、①2 素填土、②层新近沉积土中。①1 杂填土结构松散，①2 素填土松软，由软-可塑粉质黏土组成，夹碎块，厚度不均，富水性一般，透水性一般。②层新近沉积土，均为黏土层，厚度较大，富水性差、透水性差，主要受大气降水及地表水补给影响，以大气蒸发和侧向径流为主。

弱承压水主要分布在③-2c-d2-3 粉土夹粉砂、③-4e 混合土中。弱承压水含水层厚度相对小，且分布不均、富水性一般、水量一般，水位变化主要受地下水侧向径流补给影响。其余土层属于微透水～ 不透水层，为相对隔水层。

大气降水渗入为地下水主要补给来源，就地蒸发、泄入地表水体以及人工开采是地下水的主要排泄途径。基岩裂隙水主要接受侧向径流补给，亦以侧向径流排泄为主。

2 钻孔咬合桩施工技术

2． 1 钻孔咬合桩基本原理及特点

钻孔咬合灌注桩是采用全套管钻机挖孔施工，桩与桩之间相互咬合排列的一种新型深基坑围护结构，其基本工艺原理见图 1。

为便于切割，桩的排列方式设计为一个 A 桩( 素混凝土桩) 和一个 B 桩( 钢筋混凝土桩) 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混凝土，要求必须在 A 桩混凝土初凝前完成 B 桩。

秣周路站及两端配线主体围护结构采用Ф1 000@ 800 套筒咬合桩，咬合 200 mm，咬合桩素桩采用C20 超缓凝型混凝土，其余为 C30 钢筋混凝土桩。施工顺序为:A1→A2→B1→A3→B2→A4→B3，见图 2。

2． 2 施工工艺流程

钻孔咬合桩施工工艺流程如图 3 所示。

2． 3 主要施工要点 2． 3． 1 施工准备

钻孔咬合桩主要机具设备是摇动式全套管钻机，其他设备同一般钻孔灌注桩。施工前应对场地、资料、临时设施和测量工作等做好相应的准备。 2． 3． 2 导墙的施工

由于咬合桩采用摇动式全套管钻机，设备重量大，为了确保咬合桩钻机孔口的定位精度并提高就位效率，在桩顶上部施作砼或钢筋砼导墙。 ( 1) 平整场地

清除地表杂物，填平碾压地面管线迁移造成的沟槽。 ( 2) 测放桩位

根据设计图纸提供的坐标按外放150 mm，计算排桩中心线坐标，采用全站仪根据地面导线控制点进行实地放样，并作好护桩，作为导墙施工的控制中线。 ( 3) 导墙沟槽开挖

在桩位放样线符合要求后即可进行沟槽的开挖，采用人工开挖施工; 开挖结束后，立即将中心线引入沟槽下，以控制底模及模板施工，确保导墙中心线的正确无误。 ( 4) 钢筋绑扎

沟槽开挖结束后绑扎导墙钢筋，设计用Ф12 mm和Ф8 mm 圆钢，施工时单层双向布置，钢筋间距按200 mm × 200 mm 排列。 ( 5) 模板施工

模板采用自制整体木模，导墙预留定位孔模板直径为套管直径扩大 4 cm; 模板要牢固，严防跑模，并保证轴线和净空的准确，砼浇筑前先检查模板的垂直度、中线和净距是否符合要求。 ( 6) 砼浇筑施工

砼浇筑采用人工与混凝土输送车配合，砼浇筑时两边对称交替进行，严防走模; 如发生走模，应立即停止砼的浇筑，重新加固模板，并纠正到设计位置后，方可继续进行浇筑。

( 7) 导墙中心的定位误差控制在 20 mm 以内;导墙施作 7 d 后方可进行挖孔施工。 2． 3． 3 咬合桩成孔的施工 ( 1) 套管钻机就位

导墙有足够的强度后，拆除模板，重新定位放样排桩中心位置，将点位反到导墙顶面上，作为钻机定位控制点。用 50 t 履带吊车移动套管钻机至正确位置，使套管钻机抱管器中心对应定位在导墙孔位中心，其孔口定位误差小于 20 mm; 液压工作站置放于导墙外平整地基上。 ( 2) 成孔

咬合桩的成孔由主机液压油缸将套管( 每节长度7 m 左右) 压入地层，然后在套管内取土成孔。钻机就位后，吊装第一节管到钻机钳口中，找正桩管垂直度后，磨桩下压桩管，压入深度约为 2．5 ～1．5 m; 然后用抓斗从套管内取土，一边抓土、一边继续下压套管( 每次压入深度约25 cm) ，且始终保持套管底口超前于开挖面的深度不小于1．5 m。当第一节套管压入土中后( 地面以上要留 1． 2 ～1．5 m，以便于接管) ，检测垂直度，如不合格则进行纠偏调整，如合格则安装第二节套管继续下压取土，如此循环往复，直至达到设计孔深。当孔深满足设计要求后，清除虚土，检查孔底。 2． 3． 4 制作、吊放钢筋笼 2． 3． 4． 1 钢筋笼制作

( 1) 加工主筋、加强筋采用搭接单面焊，搭接长度不少于 10 d( d: 钢筋直径) ，亦可采用双面焊，搭接长度不少于5 d; 钢筋笼接头的设置与相邻桩基错开大于 3 m 以上。 ( 2) 制作成型

加劲箍筋与主筋点焊，2 m 布设一道，螺旋筋环向间距 200 mm，与主筋点焊，焊点梅花形布设，焊接要牢固; 螺旋筋于桩顶和桩底上下各 3 m 范围开始向中心环向间距加密，由 200 mm 调整为 100 mm;钢筋笼制作完毕后，挂上标志牌，详细注明其部位，并报请项目部技术主管检查，并由监理工程师鉴定合格后，方可使用。根据桩底桩顶标高预先计算出吊环长度，并另作吊环，将其设置于钢筋笼顶端，以保证钢筋笼下放到设计位置; 按要求安装声测管。 2． 3． 4． 2 钢筋笼吊装

成孔至设计标高后，检查孔的深度、垂直精度、清除孔底浮渣，检查合格后用 50 t 吊车吊放 B 桩钢筋笼，采用三点起吊的方式下沉到设计高程后马上检查其位置是否安装到设计位置，是否偏心，经监理工程师检查合格后，笼顶吊环穿入 100 mm 钢管

2 根予以固定。

( 1) 钢筋笼搬动和起吊时要防止扭转、变形、弯曲，采用加强架立筋作撑以增加钢筋笼的刚度。 ( 2) 钢筋笼吊装前先在笼外焊接限位筋，用以保证钢筋笼与孔壁之间的间隔满足钢筋的保护层厚度，保护层厚度不小于 7 cm。 2． 3． 5 混凝土施工

( 1) 混凝土灌筑采用水下混凝土法灌筑施工。

( 2) 混凝土采用商品混凝土。咬合桩素桩采用C20 超缓凝型混凝土，其余为 C30 钢筋混凝土桩。 ( 3) 拔管成桩: 因咬合桩是用全套管钻机成孔，故在灌筑混凝土时，应一边浇筑混凝土一边拔套管，并应注意始终保持套管底低于砼面≥2． 5 m。

( 4) 咬合桩在现场按规范要求制作混凝土抗压强度试件。

( 5) 指定专人记录并整理有关混凝土的灌筑时间、混凝土面的高度、导管埋深、拆卸、拔套管时间和套管埋深以及异常情况等。

3 常见问题及处理措施

3． 1 管涌及处理措施

如图 4 所示，在 B 桩成孔过程中，由于 A 桩混凝土尚未凝固，A 桩混凝土有可能从 A、B 桩相交处涌入 B 桩孔内，称之为“管涌”，克服“管涌”采取了以下措施:

( 1) A 桩混凝土的坍落度应尽量小于 18 cm，以便于降低混凝土的流动性。

( 2) 套管底口始终保持超前于开挖面不应小于1． 5 m 的距离，以便于造成一段“瓶颈”，阻止混凝土的流动。

( 3) B 桩成孔过程中应注意观察相邻两侧 A 桩混凝土顶面，当发现 A 桩混凝土下陷时，立即停止 B桩开挖，并一边将套管尽量下压，一边向 B 桩内填土或注水，直到完全制止住“管涌”为止。通过实践，保证了施工质量，有效解决了管涌问题。

3． 3 分段施工接头的处理措施

本工程使用了 4 台钻机，分段施工接头采用砂桩。待后施工段到此接头时挖出砂灌上砼即可。由于砂桩部位容易产生渗漏水现象，因此在砂桩外侧采用旋喷桩防水。通过施工，没有产生渗漏水。 3． 4 事故桩的处理措施 ( 1) 平移桩位单侧咬合

如图5 所示，B 桩成孔施工时，其一侧 A1 桩的砼已经凝固，使套管钻机不能按正常要求切割咬合 A1桩，当切割 A2 桩施工 B 桩时，向 A2 桩方向平移 B 桩桩位，并在 A1 桩和 B 桩外侧另增加一根旋喷桩。

( 2) 背桩补强

如图 6 所示，B1 桩成孔施工时，其两侧 A1、A2桩的混凝土均已凝固，在这种情况下，则放弃 B1 桩的施工，调整桩序继续后面咬合桩的施工，以后在B1 桩外侧增加一根新咬合桩及两根旋喷桩作为补强、防水处理。在基坑开挖过程中将 A1 和 A2 桩之间的夹土清除喷上混凝土即可。

( 3) 预留咬合企口

在B1 桩成孔施工中发现 A1 桩砼已有早凝倾向但还尚未完全凝固，此时为避免继续按正常顺序施工造成事故桩，及时在 A1 桩右侧施工一根砂桩以预留出咬合企口，待调整完成后再继续后面桩的施工。 我们通过对在施工中出现的事故桩类别，分别按以上对应的方法采取相应的措施，在基坑开挖后，通过实际检测，咬合桩施工采取的措施有效，均满足设计要求。 4 结束语

南京地铁 3 号线秣周路站采用钻孔咬合桩工艺施工。在施工过程中不断优化方案、合理组织施工，并在保证安全的前提下，力求工期有保证的同时，合理降低了施工成本，施工质量符合设计规范，得到了业主的好评，最终顺利完成了施工任务。该技术在南京地铁的成功运用，对比较适宜钻孔咬合桩作业的沿海地区施工做了积极有益的探索，对沿海地铁车站等同类条件的深基坑施工极具借鉴作用。