全回转钻机咬合桩施工技术研究

全回转钻机咬合桩施工技术研究

罗永杰

长沙市公路桥梁建设有限责任公司二分公司 ， 湖南 长沙 410000

摘要：本文以工程实际为例，分析咬合桩施工技术的具体应用，在此过程中，将全回转钻机可驱动套管制作成360°回转，同时执行压入套管、挖掘工作，即使在不使用缓凝剂的情况下，也可实现对混凝土强度的控制，还能避免单桩成桩时间过长，素桩混凝土强度过高，而出现无法进行荤桩咬合施工的问题。

关键词：全回转钻机；咬合桩；绕流管涌

前言：全回转钻机有着较大的扭矩与压入力，能够有效切削岩层，且套管本身起着护壁的作用，因此，实际作业时，不需再执行回填块石或另下护筒等工作。当前，我国所运行的全回转钻机可应用于深度为120m的桩基施工作业中。

1工程概况

某海底隧道建设工程的沉管预制场有东、西两个坞室，内部长度为480m，南侧宽约75m，北侧宽为135m，基坑开挖深度约17m，咬合桩支护长度为1m，最长桩约20m。项目位于临海回填区，地质环境复杂，回填区下方为岩石，上方回填土由素填土、粉煤灰等土质构成，其中，素填土中含有大量碎石，而粉煤灰层表现出饱和、松散的特点，当周边发生剧烈振动时极易液化，岩面平整度较差，且溶沟、溶槽、溶洞较发育。因地质环境复杂，现决定将咬合桩施工方案设计为“超缓凝型混凝土+全套管全回转钻机”形式。

2技术原理

咬合桩排列方式设计成两个素混凝土桩之间设置一个钢筋混凝土桩相咬合，施工时，先执行素桩施工，借助素桩为超缓凝型混凝土的特性，实现荤桩施工时，软切割素桩镶嵌部分，从而达到荤桩与素桩的咬合，以此提高灌注荤桩整体防渗性能，并打造出整体连续的基坑支护结构^[1]。

3技术应用

全回转钻机成桩期间，可对地下岩层与障碍物进行直接清除，为保证一次成桩，并适用于施工平面多变的几何图形或各种弧形基坑，本工程应用的咬合桩施工技术如下：

3.1快速定位

由于钻机体积、重量较大，且钻机精准就位的时间较长，为提高钻机就位效率，便研发出快速定位装置。装置结构如下：首先，科学连接全回转钻机与钻机定位盘，以此构成一个整体，并借助锁链达到稳固连接效果。其次，将咬合桩导向槽结构作为基础，执行定位架的加工作业，并将处理后的定位架设置在导向槽的桩位孔内，其外伸定位部分则需按照钻机底座外轮廓尺寸进行制作，本工程使用的定位架材料为扁钢和角钢。最后，移动钻机时，需先采取人工的形式将定位架安置于前方桩位导向槽内，紧接着执行钻机起吊作业，实现其底部与定位盘的彼此连接，在此期间，也需以人工的方式调整钻机，直至其到达指定位置。

3.2垂直度控制

各桩连接成整体的质量直接受咬合桩咬合厚度的影响，同时，这一因素也是影响围护抗渗止水效果的关键。而咬合厚度会随着桩身垂直度的变化而变化，一般情况下，会将其垂直度控制在0.3%以下，在此基础上，应用全回转工艺，以此减小垂直度至0.2%，为实现对垂直度的有效、全面控制，需落实两项工作

其一，成孔前，应全面检查套管。因套管压入地层是借助主机液压油缸实现的，对此，需对每次压入深度进行控制，通常为50cm，而套管各节长度为6m，可采取边压入、边纠偏的方式以达到全过程控制桩身垂直度的目的^[2]。

其二，需做好成孔中的垂直度监测与检查。沿着地面正交方向布设2台经纬仪，以此实现对地面的全方位监测，在此期间，需保证每根桩成孔时，应实时同步监测钻机上外露套管的垂直度，并确保该项工作的连续性。此外，完成每节套管压入工作后、且在安装下一节套管前，均需使用线捶检查套管内垂直度。同时，借助井径仪执行钻孔的抽检工作，检测合格后，应由专业检测机构检测套管成孔全桩长的垂直度，而抽检数量不少于施工现场全桩数的10%。

3.3绕流管涌预防

当桩钻孔咬合处于缓凝中的素桩时，极易出现流动状态的素桩超缓凝混凝土从桩咬合重合处涌入荤桩套管内问题，从而引发“绕流管涌”现象，对此，需严格控制三个环节：（1）荤桩套管应超前孔底2m，具体来说，就是在套管内部取土面与套管管底相对高差大于2m的部位，在此基础上，通过增加高差的方式来增大绕流路径，达到提高摩擦阻力的效果，以此规避管涌问题的发生。（2）荤桩成孔时，应做好观察工作，主要观察内容为荤桩两侧相邻咬合的素桩混凝土顶面是否存在下陷问题，同时，还需检测荤桩套管内所取土是否均为混凝土。此外，当荤桩成孔逐渐接近桩底时，会增大管涌问题的发生概率，对此施工人员应加大这一阶段的观察力度。（3）若在增加高差时，发生荤桩绕流管涌现象，要求施工人员在第一时间停止荤桩套管内取土作业，并根据实际情况，适当下压套管，从而达到增加取土面与套管管底高差的目的。

3.4拔管要求及导墙下陷防范

需始终保证套管埋入混凝土内深度大于2.5m，而在执行咬合桩套管拆卸施工期间，可将长度相同的混凝土导管进行同时拆除，在此过程中，还应严格控制混凝土导管埋入混凝土内部的深度，一般不小于3m，但需保证在5m以下，避免影响混凝土浇筑、振捣施工作业有序进行，还可降低导管堵塞问题的发生概率。

完成桩孔混凝土浇灌施工后，应将黄砂回填至桩孔内，直至到达导墙面即可，与此同时，还需做好洒水工作，以保证混凝土整体湿润。此外，应积极落实分层回填作业，并增强振动的密实程度，避免导管拔出后，导墙面下孔口处的杂填土落入桩孔内，从而引发导墙塌陷、钻机倾斜等问题。

结束语：厚流沙地层、含溶洞地层、漂石地层等各类地质中均可借助全回转钻机开展桩基施工，以此规避复杂环境对施工进程的影响。在此基础上，对桩基垂直程度以及咬合相关难题加以总结与优化，可从根本上提高后续止水施工质量，并获得良好施工效果。

参考文献：

[1]胡浩然,方建新,袁路路,等.深基坑咬合桩施工中常见问题分析及对策[J].人民长江,2020,51(08):167-171+208..

[2]许金星.特殊地质条件下套管咬合桩替代地下连续墙的施工应用[J].城市建筑,2019,16(33):142-143+162.