摘要： 现有的深基坑围护结构种类及技术已经很成熟，相关技术要有相关的适宜的条件才能使生产获得更大的效益。本文以南京地铁明发广场站的实际情况，结合咬合桩工艺与设备，综合阐述了咬合桩施工工艺目前不适用于软土层与深基坑嵌岩桩的施工。
关键词： 深基坑；围护结构；咬合桩；地质情况
0引言
地下空间综合开发的高潮，使深基坑工程得到空前的重视和发展。以往城市深基坑围护结构中应用的钻孔桩多以相切或相离形式布置，这种类型的围护结构虽能起到挡土作用，但对于地下水较丰富的南方沿海城市来说，其止水效果很不理想。这一方面造成了开挖困难，另一方面还影响围护结构内部的主体结构施工，直接增加了降、排、堵水费用。咬合桩虽然在国外有成功先例，但那是依靠其先进的机械设备完成的。目前国内的设备在动力及精度控制上尚存在一定差距，南京地铁通过施工前的充分调研分析论证、施工中的改进优化，在南京地铁明发广场站成功应用了钻孔咬合桩工法，以工艺上的改良弥补了机械设备的不足，具有一定的推广价值。
本文着重介绍利用套管钻机在成桩过程中地质条件工程成本的影响，成桩质量的影响，以及未来开挖后主体结构实施过程中基坑的稳定性，这三点原因综合判断钻孔咬合桩工程实施成败的重要依据。
1工程概况以及工艺介绍
1.1 工程背景南京地铁三号线明发广场站围护结构咬合桩，第一次被我公司运用于工程实践，并取得了良好的效果和开端。车站主体围护结构采用Φ1000@750钻孔咬合桩，咬合桩的桩底插入K1g-3中风化泥质粉砂岩2.5m，标准段桩长24.3m，端头段桩长26.4m。
1.2 咬合桩工艺背景及原理概况钻孔咬合桩是一种新型深基坑支护结构，于1999年首次应用在深圳地铁支护工程。采用钻孔咬合桩作地下工程深基坑的围护结构在国外有成功的工程实例、成熟的施工经验与工法。钻孔咬合桩是由磨桩机成桩，桩与桩之间相互咬合，应用混凝土超缓（超过60h）技术使先后成桩的混凝土凝结成一整体，形成能够共同受力的、致密的止水帷幕。其采用B桩（素混凝土）与A桩（钢筋混凝土）交错布置，相互咬合的形式构成排桩墙体结构。它是在地面上采用一种全套管钻孔机械，沿着深开挖工程的周边轴线，依靠外套管为护壁；先施作B桩单桩成孔；采用水下灌注法，浇注超缓混凝土成桩，利用B桩缓凝时间，在相邻两B桩之间下压外套管，对其桩身混凝土进行切割成孔，并施作圆形钢筋混凝土桩，完成咬合工作。如此逐桩咬合进行，以筑成一道连续的钢筋混凝土排桩墙体，作为截水、防渗、承重、挡土结构。
钻孔咬合桩适用于含水砂层地质情况下的地下工程深基坑围护结构，由于钻孔咬合桩的钢筋混凝土桩与素混凝土桩切割咬合成排桩围护，对基坑开挖的防水效果很好。由于采用的是素混凝土桩与钢筋混凝土桩相间布置，其工程造价在同等地质条件下比连续墙降低40％左右，比人工挖孔桩降低20％左右。钻孔咬合桩能否保证基坑开挖的安全与防水，关键在于钢筋混凝土桩与素混凝土桩的咬合质量，具体体现在单根桩的成桩应达到3‰的垂直精度。钻孔咬合桩是一种新型的基坑围护形式，它具有占地面积小，操作灵活的优点。由于旌工采用液压磨桩机垂直下压钢套管，可随时监测调整垂直度，所以能很好地控制桩的垂直度。桩间搭接可靠，易于形成封闭，止水效果好，可省去止水帷幕，降低围护结构成本，加快工期，缩短时间。在本工程中磨桩机器无噪声，在成孔过程中磨桩机下压钢套管超前开挖面2～4m，配合旋挖钻挖取钢套管中的土体，形成孔位，无泥浆施工。在平衡开挖过程时采用灌水施工，因为有钢套管的超前支护不会出现缩径和孔径的坍塌。在灌注过程中，钢套管随着混凝土面的上升逐段拔出，不影响混凝土的浇注质量。由于没有泥浆不仅减少施工成本，而且对周围环境无污染。
2工程地质
明发广场站拟建场地地貌单元属于岗地-岗间坳谷区，坳谷地段分布有新近沉积的软-流塑状粘性土，基坑开挖深度范围内以②-1c3粉土、②-2b4淤泥质粉质粘土、②-3b3-4粉质粘土为主，具有扰动后易变形、涌土的特点；基坑紧贴农花河。
3地质条件对咬合桩成桩质量的影响
3.1 淤泥粉质粘土层对咬合桩的影响很多专家学者的文章都在提到咬合桩适合于软土层，甚至是首选。地质条件在实际的施工生产中非常重要，由上文描述可以看出，主要穿越的地层为淤泥粉质粘土，以及粉质粘土，由于咬合桩实施的主要工具之一就是从地面至孔底的钢套管，由于粘土层太厚，约占据孔深的三分之二深度，导致扩孔系数的增大，扩孔系数从两方面增大[1]，第一，在向上拔取套管的时候，套管外避均附有厚5cm―8cm厚度不等的淤泥，无形中将孔径扩大5cm―8cm；第二，在向上提取外套管的一瞬间，由于混凝土容重远远大于土体容重，并在第一条原因的基础上，混凝土瞬间向孔壁四周挤压，形成了软土地质中特有的“桩身将军肚”。在基坑开挖后，大面积侵限桩的凿除验证了当时混凝土严重超方的设想，使原材料和人员投入的成本大幅度提高。
淤泥质粉质粘土另外一个较坏的影响，就是容易产生活塞效应[2]，在淤泥层抓土时，冲击抓斗从较高的地方落下，嵌入淤泥层较深，用力向上提取的过程，及其容易对周边孔位的土体产生影响，尤其是a-2b4淤泥粉质粘土层，该土层具有一定的流动性,极易让已经灌注成桩的桩体混凝土发生窜管现象，所谓窜管现象就是已经灌注好的素混凝土隔着一根或者几根桩的孔位，混凝土面下沉，并流入到其他地方的现象。例如B1是刚刚关注完成的素混凝土桩，B2是正在实施取土的素混凝土桩，B1的混凝土面在B2取土a-2b4层时，下降了50cm或者一米，在实施A2的时候，套管底部的刀齿已经超越了B1的桩底，仍然能抓出为初凝的混凝土，就说明B1的混凝土不足，并窜到别的桩位，这样一来，超灌量就无法保证桩顶的混凝土质量，或者会给后续施工造成接桩等不必要的工序。
3.2 咬合桩设备的勘岩能力从明发广场的设计要求和咬合桩施工情况综合来看，全套管液压钻机的入岩能力较差，进入k1g-3中风化岩层2m就很难继续堪岩，由于冲击抓斗冲出的孔底为尖锥形，制作好的钢筋笼也无法下到标高位置，只有素混凝土，没有实际的意义，达不到设计的桩体强度，在入岩较深的桩位上施工，最后的50cm至1m是之前所有土层所用的取土时间的总和还要多，有时不得不考虑下一根钢筋桩时间和素桩的缓凝时间，必须停止冲击，强行灌注，所以，入岩能力差，成为了咬合桩施工的一个致命弱点。如果有大面积的未到标高，在基坑开挖以后，对于整个基坑的稳定性会有较大影响。
由于进入中风化约1.5m以后，套管底的刀齿已经无法继续切割中风化岩石，套管无法进尺，冲击抓斗需要从更高的高度做自由落体运动，冲击岩石，这样一来，冲击抓斗的抓片很容易卡在刀齿与岩石的接缝处，使冲击抓斗无法上提，在现场施工过程中，履带吊会由于用力过大，钢丝绳突然崩断；还有可能导致履带吊的大臂直接弹出，大臂垂直地面，使后部的弹力伸缩拉杆直接作废。
4总结
4.1 在咬合桩的充盈系数过小（≤15%），本种施工工艺不易选择在软土层中适用，及易增加成本，影响桩长质量，后序施工带来的不便等问题；
4.2 由于全套管钻机的勘岩能力较差，对于深基坑，岩面较高，对嵌岩深度有严格要求的（入岩k1g-3≥2.5m）围护结构，不宜采用咬合桩施工工艺，将对基坑稳定性可能有较大的影响。
4.3 咬合桩导墙若采用带有预留筋的预制结构而代替现浇结构，不仅可以更加方便施工，而且经济性更好等等。
参考文献：
[1]鄢泰宁，范新庭.灌注桩充盈系数及其直方图的分析与应用[J].探矿工程，1996(03).
[2]赵兴君，何志元，刘杰，郝凤山.钻井中的活塞效应问题及解决途径.材料物理与化学专业，博士论文，2000年度.
[3]周涛.临近既有铁路营业线深基坑大体积混凝土承台施工[J].中小企业管理与科技(下旬刊).2011(04).
