沖孔咬合塑性砼樁在填海區(qū)深基坑止水中的應(yīng)用

古小胡

摘要:沖孔咬合樁作為一種支護圍擋結(jié)構(gòu),在各處深基坑圍護施中有較多的應(yīng)用。由于其樁心相互咬和,解決了傳統(tǒng)的樁防水效果差的毛病,且具有對環(huán)境影響小、質(zhì)量可靠、造價低等優(yōu)點。

關(guān)鍵詞:咬合樁;深基坑;沖擊成孔;防護止水

中圖分類號:TV528 文獻標(biāo)識碼:A

文章編號:1674-1145(2009)24-0154-02

鉆孔咬合樁作為基坑支護止水結(jié)構(gòu),在工程實踐中有著越來越多的應(yīng)用,隨著經(jīng)驗的積累,其施工工藝在理論與實踐中得到不斷完善,但一般咬合樁施工要求鉆孔施工設(shè)備采用套管鉆機,澆筑混凝土采用超緩凝型的混凝土以滿足套管鉆機能夠?qū)ο仁┕さ幕炷翗哆M行切削,以達到樁與樁之間相互咬合的目的,并且由于鉆孔設(shè)備套管鉆機的局限,要使咬合樁達到深入巖層起到更好的防護止水作用有一定困難。本文結(jié)合深港西部通道深圳側(cè)接線Ⅰ標(biāo)土方開挖及深坑支護工程施工,對沖擊型鉆孔咬合塑性砼樁在深基坑開挖防護止水中的應(yīng)用予以介紹。

一、工程概括

深港西部通道是國家重點工程,其深圳側(cè)接線工程,是深港西部通道的重要組成部分,本接線工程是通過一線口岸深港過境車輛的專用通道,設(shè)計行車速度80km/h,按雙向六車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)。接線工程起于月亮灣大道(設(shè)路塹式匝道與西部通道聯(lián)系),沿線經(jīng)過大南山北麓,東濱路和后海路,與工業(yè)大道、后海大道、規(guī)劃后海濱路與科苑大道等相交,終點位西部通道一線口岸出口,主線(未含匝道)全長約4.5km(其中地下結(jié)構(gòu)長3.08km,高架結(jié)構(gòu)長0.735km)。Ⅰ標(biāo)段由西往東自樁號ZXk4+073.5至1AKO+088.15,全長約491.5米,采用下沉式道路;現(xiàn)有地面高層介于4.07～6.25m,起伏不平,局部遺留有小池塘,下沉道路路面標(biāo)高為-4.50～-3.31m,路面以下標(biāo)槽,墊梁,墊層合計為2.40m,故基層底標(biāo)高應(yīng)介于-6.91～-5.71m。場地北側(cè)較為空闊,南側(cè)距基坑邊 3.2m為雨水箱涵(2*5.5*2.9)。

二、水文地質(zhì)背景及止水方案的選擇

本標(biāo)段位于老海堤與新填筑海堤之間的填海區(qū),地層巖性及地下水較為復(fù)雜,地層自上而下依次為強夯塊石墩或經(jīng)爆破擠淤處理的沉積淤泥,厚6～12.6m,含有機質(zhì)3.67%～9.91%;黏土層0.6～10.7m;淤泥質(zhì)亞黏土層,厚0.6～9.3m,含有機質(zhì)3.92%～16.03%;含有機質(zhì)粗砂(礫)層厚1.0～5.1m及下臥礫質(zhì)亞黏土層。其中粗砂(礫)層及填土層底部作排水墊層的粗礫砂層含水性和透水性良好,抽水試驗表明原海堤地下水位隨潮漲潮落有較明顯的升降,地質(zhì)報告揭示填海區(qū)的地層滲透系數(shù)達100m/d,地下水不僅豐富且與海洋有直接水力聯(lián)系。為保證深基坑的安全及主體結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量,有效的止水帷幕必不可少。此深基坑采用兩側(cè)沖孔鋼筋砼樁支護,止水帷幕位于兩側(cè)支護樁外側(cè)與基坑平行呈線性展布。在以往工程實踐中,由于深層水泥攪拌樁或高壓旋噴水泥土樁對有機質(zhì)含量較高的淤泥及含有機質(zhì)較高的黏土固結(jié)效果不理想,而咬合鋼筋砼樁效果雖好,但成本高,工期也較長。我公司選擇了沖孔咬合塑性砼樁作止水帷幕,因其與鋼筋砼樁比較,止水效果相當(dāng),成本約可節(jié)省1/3,工期約節(jié)省1/5,故在眾多投標(biāo)方案中脫穎而出中標(biāo)。

三、施工工藝流程圖

四、施工工藝

在基坑兩邊,采用D1000mm沖孔排樁灌注素砼地下防滲墻,樁中心距為800mm,即樁與樁相交200mm,采用隔一作一跳打施工,全為素混凝土樁間隔布置(見圖1)。Ⅰ序樁先施工,然后施工Ⅱ系樁。Ⅰ系樁混凝土需采用超緩凝型混凝土,要求在Ⅱ系樁施工時,為保證沖擊位置準(zhǔn)確,施工Ⅱ系樁時Ⅰ系樁能受力均勻,先將Ⅰ系樁全部施工完畢,再間隔施工Ⅱ系樁。在Ⅱ系樁施工過程中,為使受力均勻,便于咬合樁的施工,必須嚴(yán)格控制Ⅱ系樁的施工順序,間隔施工Ⅱ系樁,使每次施工的Ⅱ系樁兩側(cè)咬合樁的數(shù)量基本一致,既第一次施工時Ⅱ系樁兩側(cè)各一根樁,第二次施工的Ⅱ系樁兩側(cè)各有三根樁,第三次施工時的Ⅱ系樁兩側(cè)各有5根樁,以此類推。樁長按設(shè)計要求分別為15.0m~18.0m。有效地解決了傳統(tǒng)樁心防水效果差、滲水嚴(yán)重的問題。

五、基坑

(一)基坑的布置與止水

Ⅰ標(biāo)段基坑長約491.5m,根據(jù)場地地形,場地基坑開挖前,先把場地平整至標(biāo)高5.0m,基坑底標(biāo)高介于-6.91～-5.71m,基坑深度為10.71～10.91m,基坑寬為30.1～37.0m,由于場地回填了較厚的塊石,受場地影響采用的支護方式主要為:坡率法、排樁支護法、地下連續(xù)墻支護法。其場地的土層情況,深層攪拌樁無法在回填塊石層成孔施工,高壓注漿在塊石層中也效果不佳。因塊石中空隙大、含水量高,具有一定的流動性,注漿難以成墻;高壓旋噴由于塊石塊徑較大(500～1000mm),硬度較大,難以成孔,在塊石層中噴射不均勻,難以成樁或成墻,形成止水帷幕;沖孔咬合塑性砼樁,該方法在與本場地地質(zhì)條件極相似的某大樓基坑止水工程中應(yīng)用取得了良好的效果,基坑深度也約9.0m,采用塑性砼沖孔樁止水,止水效果好、大大地減少了造價、縮短了工期。它利用沖孔成樁,解決了在塊石中成孔難的問題,利用水下灌注,確保了樁的連續(xù)性、均勻性,在材料方面,合理調(diào)整配合比,主要考慮其成樁的均勻性及透水性、對強度要求不高,節(jié)約了成本。因此,宜采用沖孔咬合塑性(低標(biāo)號)砼樁。主要技術(shù)參數(shù):樁徑1000mm、間距800mm、咬合200mm、垂直度1%、滲透系數(shù)少于10cm/s、強度為C10、坍落度18~22。

根據(jù)計算確定樁位平面布置,施工中各樁采用環(huán)形閉合布置,咬合樁中心線為圓形,半徑比挖井基礎(chǔ)外徑大約100 cm。沖孔灌注樁采用1.0m樁徑,相鄰樁之間中心間距0.8m,保證咬和厚度20 cm,通過放樣精確確定樁的中心位置。

(二)基坑的排水與降水

根據(jù)地質(zhì)報告試驗資料、地區(qū)氣象資料以及結(jié)構(gòu)抗浮安全需要(要求在結(jié)構(gòu)箱體完成前基坑水位均需保持于基坑底以下0.5～1.0m,待箱體完成后箱頂覆土前水位應(yīng)保持在箱頂2m以下),結(jié)合基坑的支護止水設(shè)計認為:1.基坑在施工期間采用集水坑及明溝進行降排水。2.基坑開挖施工完成后,箱體完成箱頂覆土前為保證結(jié)果抗沉的要求,宜采用井點降水來降低水位,以保持干燥的施工環(huán)境,提高土體的強度與基坑邊坡定性方面的要求。降水井口徑為130mm,深度為6m(自坑底至井底),布置在場內(nèi)兩側(cè),間距為20m。

六、沖孔咬合樁工序要點

(一)埋設(shè)護筒

根據(jù)放樣的位置準(zhǔn)確埋設(shè)護筒,挖好埋坑后將護筒埋入孔內(nèi),周邊用黏土填實,護筒埋設(shè)應(yīng)準(zhǔn)確、穩(wěn)定、護筒中心與樁位中心的偏差不得大于50mm。護筒采用4~8mm厚的鋼板制成,其內(nèi)徑應(yīng)大于鉆頭直徑200mm,頂部開設(shè)1~2個溢漿口。護筒的埋設(shè)深度大于1.25m。如果回填石塊過多可加高護筒至3米,并應(yīng)保持孔內(nèi)泥漿面高于地下水位1.0m以上。

(二)鉆機就位

護筒埋設(shè)好后,經(jīng)檢查合格,鉆機就位。鉆機采用普通沖擊型鉆機,沖擊鉆機施工Ⅰ序樁時鉆進砂巖層,平均鉆進速度8～9 cm/h,泥巖層平均鉆進速度9～12 cm/h。施工Ⅱ系樁時,由于要切割Ⅰ序樁混凝土并保證咬合效果,更須嚴(yán)格控制鉆速及垂直度,平均鉆進速度6～8 cm/h,對施工速度過快及出現(xiàn)的偏孔現(xiàn)象馬上進行糾偏更正。

(三)鉆孔垂直度的控制

鉆孔過程中需對成孔垂直度采用全過程監(jiān)控,施工中采用全站儀檢測,對鉆機沿對角線設(shè)定2個點進行測量,鉆機就位后用油漆做標(biāo)記測出此時的原始坐標(biāo)、高程等。施工過程中采用小沖程鉆進,保證樁位準(zhǔn)確、垂直。鉆機每鉆進1 m測量一次測點情況,發(fā)現(xiàn)鉆機移動、位置偏移等情況馬上處理,一般采取鉆機先糾偏方法,小幅度移動鉆機,使鉆機恢復(fù)原來位置,測量合格后重新開鉆。偏差較大時,將已成孔的1 m范圍用黏土回填,再糾正鉆機位置,精確測定鉆頭中心,使之與設(shè)定樁基中心誤差<2cm時方可重新開鉆。經(jīng)過不斷檢測與調(diào)整,穩(wěn)步施工,確保成孔精度<3‰,保證咬合樁咬合厚度。

(四)灌注混泥土

鉆孔到位后進行終孔檢測,檢查孔位準(zhǔn)確度及成孔垂直度,應(yīng)用測量儀器復(fù)核孔位。

在滿足咬合厚度,驗收合格后樁孔內(nèi)直接灌注混凝土,采用普通水下混凝土配合比,按灌注普通水下混凝土施工方法施工,防止兩次混凝土之間泥漿層過厚造成基礎(chǔ)開挖后滲水嚴(yán)重,必須徹底進行清孔,盡量降低孔內(nèi)泥漿相對密度,在保證不塌 孔的情況下灌注混凝土?xí)r泥漿相對密度為1.05。灌注混凝土采用普通水下灌注混凝土方法,灌注前由于孔內(nèi)泥漿相對密度較小,為安全起見,盡量縮短灌注施工時間。

七、結(jié)語

1.沖擊鉆孔咬合樁非常適合各種復(fù)雜地質(zhì)的深基坑開挖防護,并且咬合樁施工中不需要全套管鉆機等施工設(shè)備及超緩凝型混凝土等特殊施工工藝要求,沖擊沖孔樁成孔施工工藝非常成熟,操作方便,成功率高。除巖層以外,它可適用于任何土層,尤其適用于淤泥、流沙、地下水富集等不良條件的沿海地區(qū)軟土地層。它具有防滲效果好、經(jīng)濟適用等優(yōu)點。。

2.沖擊鉆孔咬合樁對樁位準(zhǔn)確度及垂直度要求很高,必須在施工過程嚴(yán)格控制,施工中鉆孔切削已施工完成的素混凝土樁,即Ⅱ系樁施工成孔后,灌注混凝土前必須徹底清孔,提高清孔標(biāo)準(zhǔn),在保證不塌孔的條件下盡量減小泥漿相對密度,這對咬合樁的防水效果有很大影響。

3.深港西部通道是國家重點工程,本標(biāo)段作為其一個分部工程,由于設(shè)計合理,施工過程每個工序嚴(yán)格把好質(zhì)量關(guān),止水帷幕完工后經(jīng)檢查驗收,符合設(shè)計要求和施工驗收規(guī)范,為后期深基坑的順利開挖及基坑內(nèi)主體結(jié)構(gòu)的施工提供了良好的作業(yè)環(huán)境,不僅節(jié)省了投資,又為整個工程按期交付使用,并被評為優(yōu)秀工程奠定了良好的基礎(chǔ)。