摘要:全套管咬合桩是国内应用刚刚起步的围护结构，本文通过咬合桩支撑结构在城市建筑密集区下穿桥梁中的应用，介绍了咬合桩的咬合量及强度、刚度工程设计方法，同时，对施工原理等方面进行了全面的阐述。
关键词:咬合桩设计施工控制
1 概述
随着我国经济的飞速发展，在大中城市中建筑密集区进行道路、桥梁及其他建筑工程建设越来越多，周边的约束条件也越来越复杂。在市政工程中，基坑围护结构如何有效进行挡土及止水设计并避免大开挖成为首要考虑的工程建设问题。考虑基坑周边环境、开挖深度、地质与水文地质、施工作业设备、施工季节等因素，围护结构可分为5种类型，各种形式优缺点见下表：
通过上表可以看出，在城市桥梁建设中采用咬合桩，将基坑围护结构与主体结构复合使用，则可以有效解决挡土及止水问题，并具有明显优势，且能产生很高的技术及经济效益。
钻孔咬合桩是指在平面上沿一条轴线设置单排钻孔桩围护与止水，采用全套管灌注桩机(磨桩机)施工形成的桩与桩之间相互咬合排列的一种特殊的柱列式挡土墙。通常采用全钢筋混凝土桩排列(俗称全荤桩)及钢筋混凝土与素混凝土交叉排列(俗称荤素搭配桩)两种形式。而对于桥梁下部结构，采用全荤桩则能够有效发挥钻孔咬合桩与主体结构的复合作用。其结构形式见下图：
木文将对城市建筑密集区下穿桥咬合桩部分从设计、施工、监控三方面展开论述。
2 设计
咬合桩抗弯承载力是保证其做为主体结构的前提，截面设计尤为重要。工程应用中可考虑采用等效迭代法进行截面设计。其基本思路为：在假定A桩与B桩之间变形协调的前提下，初拟A桩及B桩截面及咬合量，选取一根A桩和B桩的咬合结构作为计算单元，将其素混凝土结构刚度等效为连续墙结构进行计算，得到等效连续墙最大弯矩后，考虑到两类桩刚度差异，按刚度比对A桩和B桩进行初次配筋；再考虑所配钢筋对两桩刚度影响进行等效计算，得到二次配筋量；依次迭代，终止条件为前后两次配筋量相同，此配筋截面即可作为设计截面。等效截面见下图：
等效连续墙厚度可按下式计算：
式中d为咬合桩直径；a为咬合量；为等效连续墙弹性模量（可偏安全采用两桩中较大弹模计算）。
作为挡土结构，开挖阶段计算时必须计入结构先期位移值以及支撑的变形，按照“先变形，后支撑”的原则进行结构分析。如果不满足承载力要求，则需要增大桩径和配筋量，或者增加咬合量，通过减少两桩的刚度比来调整内力分配比例。
另外，咬合桩入土深度可结合地下连续墙的整体、抗倾覆、基坑隆起、抗管涌稳定性分析综合进行，具体计算方法可见文献[4]。
3 施工方法及要点
3.1 施工方法
咬合桩施工前，应先根据设计图纸施做咬合桩砼导墙，导墙板厚度不小于500mm，导墙板的宽度应保证导墙的整体稳定，并满足咬合桩的施工精度要求，导墙达到强度要求后，才可进行咬合桩的施工。咬合桩的施工顺序为：采用套管护壁成孔，先隔离施工B桩，在B桩混凝土初凝前，用液压套管钻机切割B桩部分桩体后施工B桩之间的A桩，最终形成A桩与B桩的咬合结构。其施工工艺原理见右图。
3.2 技术控制要点
要解决咬合桩施工可行性问题，首先需要超缓混凝土的技术支持，且需要高性能的钻机，在超缓混凝土短暂的缓凝时间间隙中完成咬合施工。施工前必须试成孔，数量不得少于2个，以便核对地质情况，检验成桩设备、机具及施工工艺是否满足要求。且必须根据单机成桩时间及混凝土缓凝时间来合理确定钻孔作业顺序。当出现不能连续施工的断点时，应迅速移机对末端桩进行切割，单侧咬合面成孔，然后在孔内灌注河砂拔管形成砂桩，待后续咬
合施工至该桩时重新成孔完成连续咬合桩的施工。
同时，必须严格控制第一节套管的垂直度，第一节套管不能满足精度要求，势必造成后序管偏差更大，会造成桩的垂直度达不到设计要求而回填重新成孔的严重后果。
另一方面，在施作第二序桩过程中，由于相邻的第一序桩硷处于未初凝状态，随着钻孔的加深，第一序桩有可能出现混凝土管涌现象。克服管涌可以采用降低混凝土的流动性或
少取土多压切套管，使孔内留足一定厚度的反压土层的方法。必要时可向孔内注水，抑制管涌的发生。
由于咬合桩施工容易受到周围环境、地质条件及施工顺序等因素的影响，且开挖过程为动态变化的，因此，需要结合具体施工工序，对桩顶水平侧向位移、周边建筑物沉降及各具体施工阶段桩身内力进行动态监测，以确保咬合桩能够充分发挥作用并达到设计要求。
4 结语
伴随着全套管钻机及超缓凝混凝土的出现，咬合桩施工工艺已基本经成熟，但其受力机理还需要进一步探讨。另外，咬合面的力学性能及抗裂控制仍需更进一步细化研究。本文简要介绍了城市下穿桥梁中咬合桩支护结构应用的设计及施工要点，以供参考，不足之处敬请指正。
参考文献
[1] 建筑基坑支护技术规程 JGJ120-99
[2] 廖少明等，咬合桩支护结构的抗弯承载特性研究 ，岩土工程学报，2008.1
[3] 周学领，咬合桩设计理论及方法研究，同济大学硕士论文
[4] 朱自萍，钻孔咬合桩设计与施工，院技术质量信息，2008.6
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。