鉆孔咬合樁在天津地鐵基坑施工中的應(yīng)用

□文/張 蕊

鉆孔咬合樁在天津地鐵基坑施工中的應(yīng)用

□文/張 蕊

鉆孔咬合樁作為一種新型的成樁工藝適宜軟土地層、沖淤地層。文章通過總結(jié)天津地鐵1、3號線應(yīng)用鉆孔咬合樁的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合天津地鐵5、6號線的地質(zhì)特點(diǎn)，對5、6號線應(yīng)用鉆孔咬合樁的可行性進(jìn)行分析。

鉆孔咬合樁；地鐵；基坑

1 鉆孔咬合樁原理及施工工藝

1.1 原理

鉆孔咬合樁是指平面布置的排樁間相鄰樁相互咬合（樁圓周相嵌）而形成的鋼筋混凝土“樁墻”，它用作構(gòu)筑物的深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)。

鉆孔咬合樁在“咬合”后形成的無縫連續(xù)“樁墻”，決定了其施工機(jī)具必需采用鋼套管護(hù)壁的全套管鉆機(jī)并灌注超緩凝混凝土；鉆孔咬合樁特別適用于城市建筑物密集區(qū)，可降低工程造價(jià)、提高施工速度、切實(shí)保證支護(hù)結(jié)構(gòu)質(zhì)量。

1.2 施工工藝

鉆孔咬合的排列方式為一根A樁和一根B樁間隔布置，施工時(shí)先施工A樁后施工B樁并要求A樁的超緩凝混凝土初凝之前必須完成B樁的施工，B樁施工時(shí)采用全套管鉆機(jī)切割掉相鄰A樁相交部分的素混凝土，從而實(shí)現(xiàn)咬合,見圖1。

2 在天津地鐵的應(yīng)用

目前天津地鐵的地下車站基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)大多采用地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)、SMW工法樁、鉆孔灌注樁加水泥攪拌樁復(fù)合結(jié)構(gòu)，鉆孔咬合樁在天津較少應(yīng)用，作為試點(diǎn)在天津地鐵西南角車站深基坑工程中引入了鉆孔咬合樁工法，在天津地鐵3號線深基坑中進(jìn)一步應(yīng)用鉆孔咬合樁工藝。

2.1 在1號線中的應(yīng)用

天津地鐵1號線既有線改擴(kuò)建工程西南角站，首先在天津地區(qū)使用鉆孔咬合樁。該項(xiàng)目位于四馬路、南開三馬路與黃河道、南馬路交口處，呈南北走向。車站將既有結(jié)構(gòu)全部拆除，按照新的建筑平面重新構(gòu)筑新結(jié)構(gòu)。改建段結(jié)構(gòu)全長244.349m,位于第四系全新統(tǒng)人工填土層、新近沉積層、第Ⅰ陸相層、第Ⅰ海相層中，巖性以雜填土、粉質(zhì)粘土、粉土為主，土質(zhì)松軟，多呈可塑～流塑狀，屬中～高壓縮性土。場地地下水類型為孔隙潛水，儲存于第四系粘性土、粉土及砂類土中，地下水埋深0.8～4.0m，水位變幅1～2m/a。原設(shè)計(jì)方案基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用鉆孔灌注樁加水泥攪拌樁止水帷幕，坑內(nèi)設(shè)鋼支撐系統(tǒng)。但由于基坑距離金禧大酒店僅6 m，而且開挖處雜填土中埋有原地鐵修建時(shí)拋棄的建筑垃圾，情況非常復(fù)雜，經(jīng)現(xiàn)場試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)一般鉆孔灌注樁成樁較困難；此外，地下水埋藏較淺且豐富，樁孔易發(fā)生坍塌變形。鉆孔咬合樁由于采用了全鋼套管護(hù)壁，能有效地防止孔內(nèi)流砂、涌砂現(xiàn)象的產(chǎn)生，擋土和止水效果極佳。經(jīng)多方面因素綜合考慮，最終應(yīng)用了咬合樁這一新型圍護(hù)結(jié)構(gòu)型式。

2.2 在3號線中的應(yīng)用

天津地鐵3號線華苑站位于迎水道與桂苑路交叉處，站北側(cè)為天大天財(cái)科技園和麥迪遜商貿(mào)廣場，西側(cè)為鑫茂民營科技園，南側(cè)為日華里居住區(qū)。華苑站為二柱三跨鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)地下島式車站，全長200 m，標(biāo)準(zhǔn)段基坑凈寬20.54m、深17.9m，地下市政管線錯(cuò)綜復(fù)雜，共有電力、雨水、污水、煤氣等14條管線穿越基坑。地下穩(wěn)定水位埋深約為2.9m，基坑地層分布有第四系全新統(tǒng)人工填土層，第Ⅰ陸相層、第Ⅰ海相層、第Ⅱ陸相層及第Ⅲ陸相層，巖性主要為粘性土、粉土及粉砂。

由于基坑水位較高、土質(zhì)穩(wěn)定性差，同時(shí)地下深層障礙物處理后容易擴(kuò)孔、塌孔，故主體結(jié)構(gòu)深基坑開挖應(yīng)用鉆孔咬合樁作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)，樁徑為1000mm，相鄰兩樁咬合量為250mm，樁長為26.8～32.8m，共有693根。咬合樁分為A樁和B樁，A樁為強(qiáng)度等級C15的超緩凝水下素混凝土樁，B樁為強(qiáng)度等級C30的水下鋼筋混凝土樁。

2.3 應(yīng)用效果

在開挖期間通過合理架設(shè)鋼支撐，及時(shí)進(jìn)行基坑穩(wěn)定性觀測，基坑開挖時(shí)對周圍環(huán)境的影響不大，完全可以保證緊鄰重要建筑物的沉降變形要求。

3 在天津地鐵5、6號線應(yīng)用的可行性分析

3.1 概況

地鐵5、6號線在東北方向的外環(huán)線站交匯，在西南方向又通過賓館西路站與環(huán)湖西路站連接，在天津中心城區(qū)形成了一條閉合的地鐵環(huán)線，與地鐵1、2、3、9號線均有換乘車站并與未來的地鐵4、7、8、10號線及市域線Z1號線可實(shí)現(xiàn)換乘。

地鐵5號線全長33.785km，全線共設(shè)28座車站；地鐵6號線全長28.072km，全線共設(shè)25座車站。

3.2 地質(zhì)條件分析

從地鐵5、6號線線路穿越地層上看，車站及洞身影響范圍內(nèi)地層主要為第四系全新統(tǒng)人工填土層、新近沖積層、第Ⅰ陸相層、第Ⅰ海相層、第Ⅱ陸相層及第Ⅲ陸相層、第Ⅱ海相層，巖性主要為粘性土、粉土、粉砂。地表普遍分布人工填土層，土質(zhì)不均、結(jié)構(gòu)松散、工程性質(zhì)差。

線路范圍內(nèi)地下水位較高且含水層呈層狀分布，在垂直、水平方向具有明顯差異，基坑開挖及盾構(gòu)施工過程中，在水壓力作用下易產(chǎn)生潛蝕、突水及管涌現(xiàn)象。

3.3 應(yīng)用條件分析

1）天津地鐵1、3號線就鉆孔咬合樁的定位、糾偏、克服管涌、克服早凝，地下障礙物處理等方面積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。這些對天津地鐵5、6號線應(yīng)用鉆孔咬合樁具有很好地借鑒意義。

2）天津地區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜，線路范圍內(nèi)地下水位較高且含水層呈層狀分布，在垂直、水平方向具有明顯差異?；娱_挖及盾構(gòu)施工過程中，在水壓力作用下易產(chǎn)生潛蝕、突水及管涌現(xiàn)象。而鉆孔咬合樁特別適用于有淤泥、流砂、地下水富集等不良條件的地層。

3）由于天津地鐵規(guī)劃布局是1、2、3號線為主要線路，5、6號線為輔助線路，這就注定5、6號線的基坑深度普遍深于1、2、3號線，尤其在多線換乘的情況下，基坑深是5、6號線設(shè)計(jì)施工難度之一。在盾構(gòu)施工過程中，由于對隧道周圍土體的擾動(dòng)改變了原土體受力平衡狀態(tài)，造成土體擾動(dòng)剪切破壞和變形，土體的變形傳至地面則可能引起地面裂縫、地表下陷，同時(shí)盾構(gòu)施工造成土體損失亦可使地面產(chǎn)生下陷。地面變形過大則可能影響隧道周圍既有建筑物、地下管線的穩(wěn)定及安全。鉆孔咬合樁采用全套管鉆機(jī)，在施工過程中，始終有超前鋼套管護(hù)壁，擴(kuò)孔（充盈）系數(shù)較小，完全避免孔壁坍塌，對地層擾動(dòng)較小，可以保證周邊建構(gòu)筑物的安全。

4 結(jié)語

對地鐵基坑圍護(hù)形式選擇應(yīng)因荷載、土層、機(jī)械、環(huán)境、造價(jià)、工期等制宜。在選擇前，應(yīng)對周邊建筑物的特征、地形、工程地質(zhì)條件、施工機(jī)械設(shè)備、施工環(huán)境、施工經(jīng)驗(yàn)、各種樁施工法的特征、制樁材料供應(yīng)條件、造價(jià)以及工期等進(jìn)行綜合性研究分析后并進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析比較，最后選擇經(jīng)濟(jì)合理、安全適用的基坑施工工藝。由于天津地區(qū)的地質(zhì)條件比較適宜鉆孔咬合樁的施工，而且地鐵1、3號線也進(jìn)行了積極有益的探索，相信這種新型的成樁工藝將在天津地鐵5、6號線基坑施工中得到進(jìn)一步的應(yīng)用并具有廣闊前景。

U231.3

C

1008-3197（2011）03-35-02

2011-04-11

張 蕊/女，1973年出生，工程師，天津市地下鐵道集團(tuán)有限公司，從事工程技術(shù)管理工作。