趙鑫ZHAO Xin

（中交一航局第三工程有限公司，大連116000）

0 引言

近年來(lái)，我國(guó)的工程發(fā)展不再局限于地面上，也逐漸的擴(kuò)張到了天上地下，地下海下工程也在不斷的創(chuàng)新發(fā)展。止水咬合樁作為地下工程深基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，是地下工程的根本。在國(guó)外有成功成熟的施工經(jīng)驗(yàn)與施工方法，但在我國(guó)的應(yīng)用時(shí)間不長(zhǎng)，引入時(shí)間短，而且研究也并不是很深入。但為了滿足目前地下工程的發(fā)展，把止水咬合樁推到了創(chuàng)新發(fā)展的重要地位，不斷地對(duì)止水咬合樁技術(shù)進(jìn)行研究。止水咬合樁是既可以止水又可以兼顧支護(hù)的結(jié)構(gòu)形式，在一些工程上得到采用，但由于地質(zhì)條件的復(fù)雜多變，咬合樁成樁的垂直精度難以控制，咬合部位經(jīng)常出現(xiàn)滲漏現(xiàn)象，并且緩凝混凝土技術(shù)不成熟。需要對(duì)止水咬合樁不斷地探索研究，促進(jìn)地下工程的發(fā)展。

1 工程概述

本工程位于大連市梭魚(yú)灣海域的臨海回填區(qū)，建成后做為海底隧道工程的沉管預(yù)制場(chǎng)地。該回填區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜，上層土為雜填土、素填土、粉煤灰等土質(zhì)，含較多的建筑垃圾和碎石，其余還有煤灰；下層是巖石。

對(duì)于臨海區(qū)域的深基坑工程，基坑止水無(wú)疑是一項(xiàng)重要的工程之一。經(jīng)專家組討論研究，確定在塢壁覆蓋層采用咬合樁止水，在巖基采用帷幕灌漿止水。止水咬合樁分為止水咬合樁和支護(hù)兼止水咬合樁。止水咬合樁采用直徑1.0m 的葷素兩種樁間隔布置，按0.75m 的間距布設(shè)，咬合寬度為0.25m，樁底入巖基1.0m。止水咬合樁的斷面示意圖如圖1 所示。

圖1 止水咬合樁的斷面示意圖

支護(hù)兼止水咬合樁采用直徑0.8m、1.0m、1.2m 三種的葷素兩種樁間隔布置，素樁樁底入巖1.0m，根據(jù)不同的樁直徑，樁底入巖深度相應(yīng)有2.5m、3.0m、6.0m 三種。素樁采用C20 超緩凝混凝土，坍落度為200±20mm，緩凝時(shí)間大于等于60 小時(shí)；葷樁采用的是C35 混凝土的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土的坍落度為200±20mm。支護(hù)兼止水咬合樁的斷面示意圖如圖2、圖3 和圖4 所示。

圖2 止水咬合樁直徑0.8m 的斷面示意圖

圖3 止水咬合樁直徑1.0m 的斷面示意圖

圖4 止水咬合樁直徑1.2m 的斷面示意圖

葷樁采用軟咬合工藝，在素樁C20 混凝土澆注完24小時(shí)至初凝期間，最多36 小時(shí)的時(shí)間段，進(jìn)行葷樁施工，以達(dá)到良好的咬合效果。葷樁相較于素樁就是在葷樁中有鋼筋籠，而且施工過(guò)程的要求比素樁更高。本工程中，止水咬合樁平面總長(zhǎng)1564m，支護(hù)兼止水咬合樁平面長(zhǎng)275m，咬合樁總長(zhǎng)1.6 萬(wàn)延米，平均樁長(zhǎng)約為6.4m，共計(jì)2481 根。

2 工程施工重點(diǎn)難點(diǎn)

2.1 復(fù)雜地質(zhì)條件 在進(jìn)行整個(gè)地下工程時(shí)，由于地下的環(huán)境是未知的，地質(zhì)勘探就十分的重要。地質(zhì)的復(fù)雜程度分為簡(jiǎn)單，中常和復(fù)雜區(qū)，雖然有簡(jiǎn)單地質(zhì)，但并不能保證絕對(duì)的簡(jiǎn)單，是相對(duì)程度上的簡(jiǎn)單。地質(zhì)的勘察作為整個(gè)工程施工的第一步，對(duì)后續(xù)的施工計(jì)劃的制定是至關(guān)重要的，根據(jù)不同復(fù)雜程度的地質(zhì)分析并制定合理的鉆孔工藝和整個(gè)工程的施工計(jì)劃，對(duì)解決后續(xù)出現(xiàn)的疑難點(diǎn)是有用的。

在止水咬合樁的施工工程中，地質(zhì)條件對(duì)鉆孔的過(guò)程有很大的影響。本工程是在回填區(qū)施工進(jìn)行，地質(zhì)復(fù)雜，上層土為雜填土、素填土、粉煤灰等土質(zhì)，含較多的建筑垃圾和碎石，其余還有煤灰；下層是巖石。為了保證咬合樁的止水和穩(wěn)定，樁底要打入巖基，上層的土質(zhì)不均勻，鉆孔是易出現(xiàn)坍塌。在巖石層，鉆孔無(wú)疑也是一個(gè)挑戰(zhàn)，巖石是硬度和脆性都很高的物質(zhì)，且塊石、孤石較多，鉆孔困難，易發(fā)生樁孔偏位、斜孔等問(wèn)題，影響孔的尺寸。對(duì)鉆孔工具的要求也就很高，鉆孔工具刀具的性能不僅要硬度高于巖石，還要有很強(qiáng)的韌性。鉆孔施工易出現(xiàn)縮孔、斜孔、坍孔等問(wèn)題，尺寸偏差，導(dǎo)致鋼筋籠難以下放，增加施工難度，影響工期，對(duì)止水和支護(hù)效果都會(huì)有影響[1]。

除此之外，復(fù)雜的地質(zhì)條件還會(huì)影響混凝土的澆注，一旦因?yàn)殂@孔時(shí)孔斜或孔縮都會(huì)影響混凝土的澆注，一方面會(huì)影響混凝土澆注的進(jìn)程，從而影響工期，另一方面會(huì)影響止水咬合樁的質(zhì)量。若孔斜，混凝土在澆注會(huì)受力不均勻，導(dǎo)致止水咬合樁的穩(wěn)定性降低，對(duì)止水咬合樁的安全質(zhì)量有較大的影響，而且止水咬合樁是成規(guī)模澆注的，一旦一個(gè)孔斜，其余的止水咬合樁也會(huì)受到相應(yīng)的影響。縮孔會(huì)直接影響止水咬合樁的尺寸，止水咬合樁是一根素樁和一根葷樁相互咬合建造而成，一旦尺寸發(fā)生變化，就會(huì)降低一葷一素兩樁之間的咬合，降低止水咬合樁的工程質(zhì)量，還會(huì)出現(xiàn)滲水現(xiàn)象。

2.2 止水工程 在回填區(qū)的上層土質(zhì)結(jié)構(gòu)中，有一些動(dòng)植物的殘骸經(jīng)多年有機(jī)微生物的反應(yīng)變化，就有粉煤灰層，煤灰層松散、飽和，受震動(dòng)后易液化，再加上海水中富含的多種物質(zhì)，會(huì)對(duì)巖石的表面有腐蝕的影響，使巖面起伏不平；煤灰松散液化易流走，從而就還會(huì)引起溶溝、溶槽、溶洞的出現(xiàn)，導(dǎo)致土質(zhì)不穩(wěn)定，易塌陷。在此類地區(qū)進(jìn)行開(kāi)挖施工時(shí)，會(huì)有大量水涌入，混成泥漿，施工極其困難。海水由于月球引力的影響，在不同的季節(jié)和時(shí)間段中，不可避免地發(fā)生潮漲潮落，潮汐造成的涌水量是不同的，會(huì)增加施工過(guò)程的難度，所以在施工時(shí)就要把握最佳的施工時(shí)間，避免大量的涌水量造成施工不便。

作為止水咬合樁，止水性能無(wú)疑是最重要的性能。在止水咬合樁澆注時(shí)，澆注的時(shí)間和方法把握不正當(dāng)會(huì)出現(xiàn)滲水現(xiàn)象。由于地質(zhì)條件復(fù)雜和鉆孔施工控制不當(dāng)，會(huì)使孔垂直發(fā)生偏差，從而導(dǎo)致樁與樁之間咬合不完整或根本沒(méi)發(fā)生咬合，產(chǎn)生滲水現(xiàn)象，除了會(huì)產(chǎn)生涉水的現(xiàn)象，還會(huì)影響止水咬合樁的工程質(zhì)量，水滴石穿，增加了水和止水咬合樁的接觸面積，加快止水咬合樁的腐蝕，而且咬合位置作為節(jié)點(diǎn)是整個(gè)止水咬合樁結(jié)構(gòu)最薄弱的位置，從而就會(huì)降低止水咬合樁的使用年限。另一方面滲水現(xiàn)象也會(huì)發(fā)生在澆注的過(guò)程中，由于混凝土的特性，凝固的時(shí)間不均勻，沒(méi)有把握好最佳的澆注時(shí)間，在樁體混凝土澆筑過(guò)程中拔管過(guò)快，混凝土未完全凝固，泥漿就會(huì)運(yùn)動(dòng)到止水咬合樁的樁身中，造成成分不均勻，出現(xiàn)孔洞和薄弱部位；或者泥漿碎渣在澆筑過(guò)程中由于混凝土壓力作用將其從底部帶到樁身，而造成樁身局部孔洞而形成滲水，從而影響止水咬合樁整體的性能[2]。

3 應(yīng)對(duì)措施

3.1 鉆孔施工過(guò)程 復(fù)雜的地質(zhì)條件是無(wú)法避免的，想要完全避免復(fù)雜地質(zhì)給鉆孔帶來(lái)的問(wèn)題困難，除非換施工地點(diǎn)，不然面對(duì)復(fù)雜的地質(zhì)條件只有迎難而上。在施工鉆孔前就要考察地質(zhì)環(huán)境，前期的考察工作是必不可少的，在劃定的范圍內(nèi)，根據(jù)工程的要求和內(nèi)容，合理選擇最適合的施工點(diǎn)并制定施工計(jì)劃和施工內(nèi)容，并繪制正確的施工圖紙，為整個(gè)工程的進(jìn)行提供堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

鉆孔前防護(hù)筒的應(yīng)用，防護(hù)筒作為鉆孔下的第一刀，直接確定了孔的各方面尺寸，重中之重還在于孔的垂直度。在防護(hù)筒的制造過(guò)程中就有很高的要求，要綜合地質(zhì)信息，根據(jù)所需防護(hù)筒的性能，選取合適的防護(hù)筒材料，選取正確的加工過(guò)程，保證防護(hù)筒的性能滿足施工條件。防護(hù)筒最重要的組成部分就是筒底的刀具，回填區(qū)的下方是巖石，鉆孔需要延伸到巖石層，對(duì)刀具的性能要求是很高的，既要保證刀具的硬度強(qiáng)度能挖土鑿石，又要保證韌性，刀具不易斷裂。對(duì)于防護(hù)筒還要考慮散熱和排土，在高強(qiáng)度的施工中，無(wú)疑會(huì)產(chǎn)生熱量，熱能增加便會(huì)影響機(jī)械的性能，影響工作效率。還有多余的土、碎石和石塊能夠及時(shí)地排出，使整個(gè)防護(hù)筒鉆孔的過(guò)程能夠有序地進(jìn)行。

3.2 鋼筋的選擇和下放 混凝土鋼筋材料的選擇一般都是冷軋鋼筋，市面上售賣的混凝土鋼筋一般也都是冷軋鋼筋，鋼筋和混凝土的粘合是好的。對(duì)于止水咬合樁的鋼筋性能要求就是強(qiáng)度高，耐腐蝕。目前的鋼筋性能基本是能夠滿足這兩項(xiàng)性能的。鋼筋加工位于鋼筋加廠房?jī)?nèi)，通過(guò)折彎、捆綁、焊接等工序，將鋼筋制作成鋼筋籠，然后運(yùn)送的施工現(xiàn)場(chǎng)下放到鉆孔中，等待后續(xù)混凝土的澆注。現(xiàn)在有新型的滾籠機(jī)可以直接將鋼筋加工成鋼筋籠，機(jī)械的自動(dòng)化減少了工序，也縮短了工期。對(duì)于鋼筋籠的下放，本次工程就是采用新型的滾籠機(jī)將鋼筋籠整體加工12m 長(zhǎng)節(jié)段，要根據(jù)止水咬合樁的高度制作合適的鋼筋籠大小，過(guò)大由于重力的影響會(huì)使鋼筋籠變形，不能保持高標(biāo)準(zhǔn)的垂直度，過(guò)小由于海水的浮力會(huì)使鋼筋籠無(wú)法與孔底直接接觸，影響樁體多的結(jié)構(gòu)與質(zhì)量。一些較高的止水咬合樁，為了避免鋼筋籠上浮，鋼筋籠和孔底、鋼筋籠和鋼筋籠直接無(wú)法直接接觸，就可以通過(guò)焊接的方法，在鋼筋籠的底部使用輕薄板進(jìn)行焊接，提高其抵抗力，不發(fā)生變形，使其能夠抵抗管套上浮時(shí)產(chǎn)生的力，避免鋼筋籠的上浮現(xiàn)象。

3.3 混凝土的選擇和澆注 在止水咬合樁在樁體施工的過(guò)程中，對(duì)于混凝土的選擇，應(yīng)采用混凝土的初凝時(shí)間在60 小時(shí)以上，來(lái)保證葷樁有足夠的時(shí)間來(lái)澆注[3]。在葷樁澆注時(shí)，不可避免地會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題，要有足夠的時(shí)間思考解決辦法，并在基坑樁未凝固前行葷樁的澆注，保證止水咬合樁之間的咬合程度，避免出現(xiàn)結(jié)構(gòu)質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，出現(xiàn)滲水現(xiàn)象。為了使混凝土的凝固時(shí)間增加，需要選擇適當(dāng)?shù)木從齽┨砑釉诨炷林?，延長(zhǎng)其初凝時(shí)間，保證止水咬合樁之間的咬合能順利完成?；炷齽┌葱螒B(tài)區(qū)分，分為固體緩凝劑和液體緩凝劑，由于止水咬合樁的體積龐大，需要的混凝土較多，工程量較大，在選擇緩凝劑時(shí)，應(yīng)盡量選擇液體形式的緩凝劑，避免使用固體緩凝劑如粉劑等，大量的混凝土在攪拌時(shí)，若加入粉劑的混凝劑，容易攪拌不均勻，為了保證混凝土間的凝固是均勻的，也不可能少量的混凝土攪拌，只要有間斷不連續(xù)就會(huì)有節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)是整體結(jié)構(gòu)性能薄弱的部位，節(jié)點(diǎn)多就會(huì)影響止水咬合樁整體的性能，從而影響整體混凝土的凝結(jié)效果。緩凝劑的使用能夠在一定程度上延緩混凝土的凝結(jié)時(shí)間，合理的摻入量可以有效地延緩混凝土的凝結(jié)時(shí)間，過(guò)多會(huì)影響混凝土的性能不達(dá)標(biāo)，過(guò)少也會(huì)減少混凝土凝固的時(shí)間。適當(dāng)?shù)靥砑泳從齽┠軌蚪档湍Y(jié)過(guò)程中產(chǎn)生裂縫的可能性，因?yàn)榛炷猎谀痰倪^(guò)程中有足夠的時(shí)間進(jìn)行原子間的擴(kuò)散，使成分均勻，進(jìn)而提高混凝土強(qiáng)度和質(zhì)量。

在混凝土配置的過(guò)程中，施工人員應(yīng)先按照標(biāo)準(zhǔn)的配比進(jìn)行試驗(yàn)，并根據(jù)施工場(chǎng)地的實(shí)際情況，考慮到海水和地質(zhì)等的影響因素，對(duì)現(xiàn)有的材料配合比進(jìn)行合理調(diào)整，對(duì)適配混凝土進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)的檢驗(yàn)，進(jìn)行各種沖擊等檢測(cè)實(shí)驗(yàn)，檢測(cè)混凝土的性能，混凝土在凝結(jié)過(guò)程中是否出現(xiàn)滲水和離析的情況，并且強(qiáng)度硬度韌性和初凝時(shí)間在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，反反復(fù)復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，最終選取最適合的混凝土原料配比。也并不是試驗(yàn)出的數(shù)據(jù)是最終數(shù)據(jù)，在實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)中也會(huì)有各種意想不到的意外影響混凝土結(jié)構(gòu)的性能，能根據(jù)多次的試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)及時(shí)地找出最佳的解決辦法。在不同適配結(jié)果中，選擇質(zhì)量最優(yōu)的配合比，按照標(biāo)準(zhǔn)的混凝土灌注方式進(jìn)行施工[3]。止水咬合樁的澆注過(guò)程在澆注前，對(duì)于鋼筋籠要先設(shè)置混凝土保護(hù)層來(lái)保證鋼筋籠的強(qiáng)度，并且隔絕鋼筋籠與外界的接觸，確保在使用年限鋼筋籠不被腐蝕。在鉆孔的工程中就要預(yù)先留出設(shè)置保護(hù)層的間隙，規(guī)劃合理尺寸。保護(hù)層可以修整咬合樁孔的尺寸，在鉆孔時(shí)出現(xiàn)的偏差，就可用保護(hù)層修補(bǔ)。在澆注過(guò)程中嚴(yán)格按照制定的施工工藝標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工，在采買材料的時(shí)候也要采買工藝要求的材料，避免出現(xiàn)不達(dá)標(biāo)的材料影響性能，威脅人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。在混凝土澆注完成后也要進(jìn)行強(qiáng)度等性能檢測(cè)試驗(yàn)，為保證后續(xù)的施工能順利有序地進(jìn)行，不影響到后續(xù)的施工，在使用期間，止水咬合樁的性能是能達(dá)標(biāo)的。

4 結(jié)語(yǔ)

對(duì)于止水咬合樁，在復(fù)雜的地質(zhì)條件下，鉆孔、混凝土的澆注技術(shù)依然一直都是需要改進(jìn)完善的，并且地質(zhì)勘探也是一個(gè)極其重要的技術(shù)環(huán)節(jié)，只要技術(shù)達(dá)標(biāo)，止水和支護(hù)的性能還是十分良好的，得到了很多地下工程的應(yīng)用。中國(guó)地大物博，海洋陸地資源都是十分豐富，地下海下的礦產(chǎn)資源有待發(fā)掘，但地質(zhì)條件也是十分的復(fù)雜，對(duì)于發(fā)掘資源的工程就是特別大的問(wèn)題。咬合樁工程技術(shù)在隨著時(shí)代的發(fā)展而發(fā)展，雖然技術(shù)較難，但有廣闊的發(fā)展前景，有很多的技術(shù)人員在不斷地探究發(fā)現(xiàn)，在不久的將來(lái)，止水咬合樁的技術(shù)也就會(huì)更加的專業(yè)先進(jìn)，發(fā)展得越來(lái)越好。