建筑工程深基坑强富水砂砾层咬合桩施工技术

引言

强富水砂砾层地质条件复杂，对施工技术提出更高要求。咬合桩作为深基坑支护的重要手段，在强富水砂砾层中施工存在成孔易塌孔、止水效果难保证等难题。因此，深入研究并创新强富水砂砾层咬合桩施工技术，能够保障深基坑施工安全、工程质量，对建筑深基坑工程稳定开展有积极作用。

1 工程概况

某建筑工程项目，整栋楼有地下 2 层，基坑开挖深度 15.5m ，基坑周边长度 420m 。该工程施工现场位置地质情况十分复杂，从地表往下依次是素填土(厚度 1.2～2.5m) 、粉质黏土(厚度 3～5m) 、强富水砂砾层(厚度 8～12m) )和中风化基岩等多层状地层，其中强富水砂砾层水位埋深为 3m 左右，渗透系数高达 25m/d ,深基坑支护难度较大。

为确保基坑开挖及地下结构施工安全，经综合比选，本工程基坑支护采用咬合桩形式。咬合桩桩径 800mm ，桩长 21m ，由荤桩（C30 钢筋混凝土桩）和素桩（C25 素混凝土桩）间隔布置，咬合尺寸 200mm ，通过桩身相互咬合形成连续的挡土止水帷幕。鉴于强富水砂砾层具有特殊的地质特性，在咬合桩施工过程中易出现塌孔、缩径、桩体咬合不良等问题，这对施工技术水平和施工质量控制均提出了极为严苛的要求。

2 咬合桩施工工艺

2.1 咬合桩施工顺序

咬合桩采用 “先素后荤” 的施工顺序，即先施工素桩，后施工荤桩。在素桩混凝土初凝前（C25 混凝土初凝时间约 6 - 8 小时），完成相邻荤桩的施工，使荤桩与素桩相互咬合，形成连续的挡土止水结构。施工时，采用间隔跳跃式施工，以减少相邻桩施工的相互影响 。

2.2 测量放线

使用全站仪、水准仪等测量仪器，根据设计图纸准确测放出咬合桩的桩位中心线和边线。测量过程中，严格控制测量误差，桩位偏差不超过 ±30mm ，桩身垂直度偏差不超过 1/300 桩长。测放完成后，对桩位进行复核，并做好明显标记，防止桩位在施工过程中被破坏 。

2.3 泥浆制备与护壁

在强富水砂砾层中施工，泥浆护壁是防止塌孔的关键措施。采用膨润土、水、纤维素等材料制备优质泥浆，通过调整泥浆配合比，控制泥浆比重在 1.20AA-1.25g/cm³ ，黏度控制在 20 - 22s，含砂率不大于 3% 。

在成孔过程中，不断向孔内注入泥浆，保持孔内泥浆面高于地下水位 1.2m ，形成稳定的泥浆护壁。同时，每 2 小时检测一次泥浆性能指标，根据实际情况及时调整泥浆配合比，确保泥浆护壁效果 。

2.4 成孔施工

旋挖钻机安放完毕后，将钻机垂直，使钻杆中心与桩位中心重合，开始钻进。先用轻压慢转(转速 8-10r/min ,钻压 50—80kN)的方法，待钻头进人稳定土层以后逐步增加钻进速度；随时观察钻机运行情况及孔内泥浆面情况，如出现异常情况(如：钻进速度突然加快、孔内泥浆面突然下降等情况)，应立即停钻，分析原因采取相应的措施。

在砂砾层中钻进时，由于该层土质松散、颗粒较大，容易出现塌孔现象。因此，钻进速度控制在 0.5-0.8mh ，增加泥浆比重至 1.25g/cm³ ，黏度至 22s，加强泥浆护壁。同时，采用每次进尺 0.3--0.5m, 、多次清孔的方法，及时清除孔内钻渣，保持孔壁稳定 。

当钻孔达到设计深度 21m 后，进行第一次清孔。采用换浆法清孔，向孔内注入新鲜泥浆，置换孔内含有大量钻渣的泥浆，直至孔内泥浆含砂率不大于 2% ，沉渣厚度不超过 50mm 。

2.5 钢筋笼制作与安装

钢筋笼在钢筋加工区集中制作，按照设计图纸和规范要求进行下料、弯曲、焊接等加工工序。钢筋笼主筋采用直螺纹套筒连接，连接质量应符合相关标准，保证钢筋笼的整体性和强度 。

为保证钢筋笼的保护层厚度，在钢筋笼外侧每隔 2m 设置一组混凝土垫块，每组 4个，均匀分布在钢筋笼周边。钢筋笼制作完成后，经检验合格，采用 25 吨吊车将其吊放入孔。吊装过程中，应防止钢筋笼变形和碰撞孔壁，确保钢筋笼准确就位 。 钢筋笼入孔到位后，需采用定位钢筋或型钢将其固定在设计标高位置，防止浇筑混凝土时钢筋笼上浮或下沉。同时，对钢筋笼的安装位置进行复核，确保其中心与桩位中心偏差不超过 ±20mm ，保障后续混凝土浇筑及桩身质量。

2.6 混凝土浇筑

钢筋笼安装完成并检查完毕后，进行二次清孔，再次检测孔内泥浆性能指标及沉渣厚度是否合格；如合格，则立刻进行混凝土浇筑作业；采用导管法浇筑混凝土，导管底端距离孔底高度应为 30cm. 导管的埋置深度为 2～6m

浇筑时控制浇筑速度为 30～40m3/h 之间，并应保持混凝土的连续浇筑，不得间断，以免因混凝土浇筑间歇形成断桩。随混凝土浇筑提升导管，但决不允许导管提出混凝土表面，以防止夹泥、断桩质量缺陷的发生。同时做好混凝土浇筑记录工作，包括浇筑量、浇筑时间等详细数据资料。

素桩混凝土初凝之前应及时施打邻桩，荤桩采用旋挖钻机切割咬合工艺施工，即先开钻荤桩的土体部分，利用旋挖钻机钻头切割素桩对应位置的混凝土，待荤桩下至设计标高后即可实现荤桩与素桩之间形成穿插咬合，汇成一道挡土止水帷幕。

3 质量控制要点

3.1 桩位与垂直度控制

在施工过程中，每完成 5 根桩进行一次桩位复测，发现偏差及时调整。加强钻机垂直度的监测，在钻机就位和钻进过程中，使用经纬仪或垂直度检测仪进行检查，若桩身垂直度偏差超过 1/300 桩长，立即采取调整钻机位置、慢速钻进等纠偏措施 。此外，施工过程中，利用 BIM 技术建立咬合桩三维模型，将设计桩位与实际施工桩位实时对比，直观呈现偏差情况。对于已完成的桩体，采用超声波桩身完整性检测仪进行扫描，不仅检查桩身质量，还能辅助分析桩位与垂直度的实际效果，为后续施工提供精准数据支撑，全方位保障咬合桩施工的高精度与高质量。

3.2 成孔质量控制

严格控制成孔深度、孔径、沉渣厚度，成孔深度应达到设计要求 21m ，孔径不小于800mm ,在清孔时保证孔底沉渣厚度不大于 50mm ,避免因沉渣过厚导致桩体承载力不足。同时，每 2h 测定一次泥浆性能指标（pH 值、泥浆比重、黏度、含砂量），泥浆比重保持在 1.20～1.25g/cm3 ，黏度 20～22s. ,含砂量不大于 3% 。若上述某项指标不符合标准要求时，应及时调配泥浆配合比或更换泥浆，确保施工质量。

3.4 混凝土质量控制

在混凝土工程说施工阶段，严格控制混凝土原材料质量，每批次混凝土进场时，对其配合比和性能进行抽检。在混凝土浇筑过程中，每浇筑 50m³ 混凝土至少留置一组标准养护试块，每台班至少留置一组同条件养护试块，用于检测混凝土的强度 。同时，控制混凝土的浇筑速度在 30-40m³/h 和导管埋深在 2⋅6m ，防止出现混凝土离析、夹泥、断桩等质量问题 。

3.5 咬合质量控制

要保证素桩和荤桩的咬合尺寸符合设计要求的 200mm 。在荤桩施工时严格控制切割咬合的深度、范围。在施工中每10 根桩后采用超声波检测仪对咬合处进行检测，如出现咬合不良需及时采取补桩等补救措施。

4 结语

在强富水砂砾层地层中采用旋挖钻机成孔、泥浆护壁、导管法浇筑混凝土等技术，并在施工过程中加强各环节的质量和安全管理，可确保咬合桩的施工质量及基坑支护的效果。在今后类似的工程中，可通过借鉴这些经验进一步提高深基坑施工的技术水平。

参考文献：

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