鉆孔咬合樁施工方案探討：以杭州河坊街為例

鐘先群，鄒志福，姚志棟

(1.杭州河川建設(shè)工程有限公司，浙江杭州 311113;2.杭州市市政公用建設(shè)開(kāi)發(fā)公司，浙江杭州 310009)

深基坑工程是建筑行業(yè)施工的常見(jiàn)情況，其廣泛出現(xiàn)于城市河道改造、高層建筑施工、水利河岸支護(hù)等方面.但是，長(zhǎng)期以來(lái)施工單位對(duì)深基坑工程的處理技術(shù)均處于落后狀態(tài)，深基坑施工病害問(wèn)題一直沒(méi)有得到徹底解決.

1 案例介紹

本次研究選擇的案例為“杭州河坊街”的某地下工程.因中、東河河道溝通，需在河坊街道路中間明挖一條寬約9.5 m的河道，為減小基坑開(kāi)挖時(shí)對(duì)周邊構(gòu)筑物及各種管線的影響，設(shè)計(jì)采用Φ100 cm鉆孔咬合樁結(jié)合鋼筋混凝土內(nèi)支撐做為河道基坑圍護(hù)及永久護(hù)岸駁坎.本次新開(kāi)河施工起點(diǎn)為K0+000～K0+334.383，河道兩岸基坑圍護(hù)均采用Φ100@80 cm鉆孔咬合樁，南北岸全線共計(jì)628根，其中素混凝土樁317根，鋼筋混凝土樁311根.兩樁之間搭接0.20 m，素樁(稱B樁)樁身為C20混凝土，并添加緩凝劑(不少于60 h)，鋼筋混凝土樁(稱A樁)樁身為 C30混凝土.樁長(zhǎng)分別有19.5 m、20 m、21.5 m、25 m 等4 種型號(hào).

本次案例的詳細(xì)狀況:①現(xiàn)狀交通.本次實(shí)施的河坊街(中河中路～建國(guó)南路)呈南北走向，全長(zhǎng)320 m左右.現(xiàn)狀為雙向4車道22 m寬的瀝青路面，南北兩側(cè)各有3～5 m寬人行道.咬合樁施工時(shí)在保證機(jī)非通行的情況下封閉道路，道路東西起始樁號(hào)端頭均設(shè)有出入口，因此樁基施工及材料運(yùn)輸比較方便.②地下管線.咬合樁所處的河坊街北側(cè)基本為已拆遷空地及90年代新建的8～15層磚混樓房，距離路邊10～15 m不等;道路南側(cè)基本為七八十年代的2～8層磚混樓房，距離路邊不等，一般為2～8 m，局部路段房屋(7天連鎖酒店)緊靠道路紅線邊.③水文地質(zhì).本段道路位于東河與中河之間，其中東河水位為3.1 m，中河水位為5.9 m，平常東河配水由中河采用閘門及D1500排水管道排入，兩條河道流速相對(duì)較慢，水深1.0～2.0 m之間.

2 鉆孔咬合樁施工總平面的布置

根據(jù)總體進(jìn)度要求、現(xiàn)場(chǎng)情況及樁基數(shù)量，在組織管理上建立以項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人、質(zhì)檢員、施工員、安全員及班組長(zhǎng)組成的管理網(wǎng)絡(luò).并且現(xiàn)場(chǎng)管理人員對(duì)施工總平面進(jìn)行了合理地布置.

(1)施工用電.根據(jù)業(yè)主提供的2只400 kV變壓器分配用電，咬合樁施工主要由百歲坊變壓器供應(yīng)，靠近東河段施工時(shí)可利用斗富一橋邊的變壓器供電.目前已進(jìn)場(chǎng)1臺(tái)咬合樁機(jī)，年前計(jì)劃再進(jìn)場(chǎng)3臺(tái).杭州河川建設(shè)工程有限公司項(xiàng)目部考慮到4臺(tái)咬合樁機(jī)進(jìn)場(chǎng)后的施工用電緊張，計(jì)劃購(gòu)置2臺(tái)移動(dòng)式的160 kW的柴油發(fā)電機(jī)，以保證樁連續(xù)施工，發(fā)電機(jī)進(jìn)場(chǎng)隨同后面3臺(tái)咬合樁機(jī)進(jìn)場(chǎng).

(2)機(jī)械布置.分兩階段施工布置:第一階段主要施工北岸咬合樁及吉祥橋樁基，分別由1#、2#、3#、4#樁完成，現(xiàn)狀機(jī)動(dòng)車道南半幅可做為鋼筋籠臨時(shí)加工場(chǎng)地，道路東端空地做為鋼筋加工車間.第二階段主要施工南岸咬合樁，分別由上述1#、2#、3#、4#樁完成，現(xiàn)狀機(jī)動(dòng)車道北半幅可做為鋼筋籠臨時(shí)加工場(chǎng)地，道路東端空地做為鋼筋加工車間.

3 導(dǎo)墻結(jié)構(gòu)的主要施工方式

咬合樁在使用時(shí)要配合對(duì)應(yīng)的孔徑結(jié)構(gòu)，這樣才能提高孔樁結(jié)構(gòu)成形的精度.導(dǎo)墻結(jié)構(gòu)的設(shè)置能夠?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)施工提供諸多方便，讓咬合樁與成孔之間充分配合.此次工程的導(dǎo)墻為0.40 m厚素混凝土結(jié)構(gòu)，樁位兩側(cè)寬各1.50 m，咬合0.20 m.根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，本工程導(dǎo)墻的設(shè)置擬采用以下3種形式:

(1)成品鋼制導(dǎo)墻試驗(yàn)

由于工期緊張，杭州河川建設(shè)工程有限公司項(xiàng)目部先采用自制的成品鋼制導(dǎo)墻作為試驗(yàn)段，若試驗(yàn)成功，則優(yōu)先考慮鋼制導(dǎo)墻，但根據(jù)道路弧形狀的線型及定位穩(wěn)固方面考慮，可行性不大［1］.鋼制導(dǎo)墻結(jié)構(gòu)尺寸與上圖混凝土導(dǎo)墻基本相同，為單片單段合攏施工，單片長(zhǎng)度3 m，上下面層均采用0.01 m厚鋼板，中間為型鋼焊接，施工時(shí)采用螺栓組合拼裝、定位.

(2)硬路面混凝土導(dǎo)墻施工

本工程咬合樁基本位于現(xiàn)狀瀝青路面上，混凝土導(dǎo)墻主要的施工步驟如下:①清除管線.混凝土材料攤鋪之前要做好現(xiàn)場(chǎng)的清理工作，尤其是管線分布情況的調(diào)整，以免給后期施工帶來(lái)不利的影響.一般情況下，主要使用全站儀對(duì)地面導(dǎo)線加以控制，再添加相應(yīng)的支護(hù)結(jié)構(gòu)維持管線的合理布局.②制作溝槽.溝槽是導(dǎo)墻的重要結(jié)構(gòu)，開(kāi)挖適當(dāng)大小的溝槽有助于導(dǎo)墻結(jié)構(gòu)性能的改善.施工人員可選擇道路切割機(jī)按照成孔樁的路徑切割處理，并且嚴(yán)格控制切割的線路走向.完成溝槽開(kāi)挖需及時(shí)把中線線調(diào)整到溝槽內(nèi)部，為模板施工創(chuàng)造有利的條件［2］.③處理模板.按照路面結(jié)構(gòu)的性能要求，在現(xiàn)場(chǎng)合理組合模板形式，采用高性能鋼結(jié)構(gòu)改善模板的結(jié)構(gòu)性能.④澆注操作.混凝土澆注工藝流程的好壞會(huì)影響后期材料凝固的效果.澆注過(guò)程要控制時(shí)間、速度等幾個(gè)重要參數(shù)，避免控制澆筑環(huán)節(jié)失誤對(duì)路面質(zhì)量造成的不利影響.

(3)松散地面導(dǎo)墻施工

斗富一橋北側(cè)咬合樁位于現(xiàn)狀河道回填地坪上，其主要施工方法如下:①松散地面加固.回填前清除區(qū)域的石塊、泥漿、雜物，借土分層回填，分層碾壓.②結(jié)構(gòu)加強(qiáng).由于導(dǎo)墻要承受吊機(jī)及設(shè)備的重量(靜載約120 t)，必須對(duì)導(dǎo)墻進(jìn)行結(jié)構(gòu)加強(qiáng)處理，一般采用二個(gè)方面的處理:加寬導(dǎo)墻，把導(dǎo)墻寬度加大到5 m，厚度為0.40 m;鋼筋配制:配筋采用雙層鋼筋網(wǎng)片.

4 咬合樁現(xiàn)場(chǎng)施工的工藝流程

早期由于國(guó)內(nèi)建筑行業(yè)技術(shù)相對(duì)落后，對(duì)于咬合樁現(xiàn)場(chǎng)施工未能制定針對(duì)性的管理方案，導(dǎo)致后期施工出現(xiàn)了不同的質(zhì)量問(wèn)題.經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)踐積累，建筑行業(yè)對(duì)咬合樁施工工藝有了新的認(rèn)識(shí)，基本上能夠針對(duì)不同的工程要求制定施工方案，保證了工程項(xiàng)目的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn).就本次工程建設(shè)情況來(lái)看，其采用的施工工藝如下:

(1)單樁施工工藝

A型(配筋)單樁施工工藝流程:平整場(chǎng)地→測(cè)放樁位→施工混凝土導(dǎo)墻→套管鉆機(jī)就位對(duì)中→吊裝安放第一節(jié)套管→測(cè)控垂直度→壓入第一節(jié)套管→校對(duì)垂直度→抓斗取土，跟管鉆進(jìn)→測(cè)量孔深→清除虛土，檢查孔底→A樁吊放鋼筋籠→放入混凝土灌注導(dǎo)管→灌注混凝土逐次拔套→測(cè)定混凝土面→樁機(jī)移位［3］.

①取土成孔 在樁機(jī)就位后，吊裝第1節(jié)管在樁機(jī)鉗口中，找正樁管垂直度后，磨樁下壓樁管，壓入深度約為1.5～2.5 m.用抓斗從套管內(nèi)取土，一邊抓土、一邊繼續(xù)下壓套管，始終保持套管底口超前于開(kāi)挖面的深度不小于2.5 m.第1節(jié)套管全部壓入土中后(地面以上要留1.2～1.5 m，以便于接管)，檢測(cè)垂直度，如不合格則進(jìn)行糾偏調(diào)整，合格則安裝第2節(jié)套管，繼續(xù)下壓取土，直至達(dá)到設(shè)計(jì)孔底高程.

②組合鋼筋 單一的混凝土材料已滿足不了工程結(jié)構(gòu)性能的要求，影響了基坑工程的作業(yè)質(zhì)量.鋼筋網(wǎng)與混凝土材料聯(lián)用可有效改善工程質(zhì)量，制作鋼筋籠及其安裝處理是十分關(guān)鍵的.施工人員制作鋼筋要符合建筑行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)要求，把握好鋼筋籠結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度及性能，避免鋼筋網(wǎng)使用后出現(xiàn)變形等問(wèn)題.

③混凝土灌注 A與B樁混凝土質(zhì)量要求:樁采用C25;粗骨料粒徑 A樁5～15 mm，B樁5～20 mm;其中B樁緩凝時(shí)間≥60 h.水下混凝土灌注采用導(dǎo)管法，導(dǎo)管為Φ250 mm的法蘭式鋼管，埋入混凝土的深度宜保持在2～6 m之間，最小埋入深度不得小于1 m［4］.嚴(yán)禁將導(dǎo)管提出混凝土面或埋入過(guò)深，一次拔出高度不得超過(guò)4 m.

④拔管成樁 在混凝土材料灌注過(guò)程中，要對(duì)套管的高度及時(shí)調(diào)整，以免對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)造成不利的影響.如:正常情況下，要維持套管的高度小于混凝土面3 m左右.成樁前要做好材料質(zhì)量的監(jiān)測(cè)，通過(guò)成孔調(diào)控的方式避免坍塌現(xiàn)象的發(fā)生.施工人員可在樁為的兩旁設(shè)置支護(hù)體系，增強(qiáng)結(jié)構(gòu)的抗病害能力.

(2)排樁施工工藝

施工原則是先施工B樁，后施工A樁，其施工流程為 B1→B2→A1→B3→A2→B4→A3.往往一臺(tái)鉆機(jī)施工無(wú)法滿足工程進(jìn)度，需要多臺(tái)鉆機(jī)分段施工，這就存在與先施工段的接頭問(wèn)題.處理方法為在施工段與段的端頭設(shè)置1個(gè)砂樁(成孔后用砂灌滿)，待后施工段到此接頭時(shí)挖出砂子，灌上混凝土即可［5］.

(3)鋼筋籠吊裝

具體起吊方法如下:采用大鉤小鉤同時(shí)起用，并用五點(diǎn)起吊方法.吊具采用一根6 mΦ20鋼絲繩和三根15 m長(zhǎng)，Φ20鋼絲繩，用三組滑輪，接采用U型卡.鋼筋籠底部用繩鎖用人進(jìn)行拉拖防止鋼筋籠在起吊過(guò)程中旋轉(zhuǎn)失穩(wěn).大鉤用6 m的Φ20鋼絲繩環(huán)型穿在鋼筋籠頂部第4個(gè)加強(qiáng)箍處，小鉤用三組滑輪組分成4個(gè)吊點(diǎn)，選出平衡點(diǎn)，大鉤小鉤同時(shí)慢慢向上平衡吊起，底部用繩鎖拉住防止鋼筋籠旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生安全隱患，升離地面2 m時(shí)，大鉤向上提升，到足夠的高度鋼筋籠慢慢豎立，等鋼筋籠整體垂直豎立，然后移動(dòng)履帶移至孔口將鋼筋籠慢慢放入孔內(nèi)，完成整個(gè)鋼筋籠吊裝與下放過(guò)程.

5 咬合樁施工常見(jiàn)事故的處理

目前，施工單位采用咬合樁工藝完成作業(yè)時(shí)，因各種條件的限制而降低了咬合樁的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn).由于不同地區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造存在明顯的差異性，鉆孔咬合樁施工面臨著許多潛在的事故.現(xiàn)場(chǎng)施工人員必須采取有效的措施處理問(wèn)題，以免事故造成的不利影響逐漸擴(kuò)大.常見(jiàn)的施工事故及應(yīng)急措施包括:

(1)上浮問(wèn)題.鋼筋籠使用一段時(shí)間后會(huì)出現(xiàn)明顯的上浮現(xiàn)象，這是由于鋼筋網(wǎng)與混凝土材料的粘合性能減弱，鋼筋結(jié)構(gòu)逐漸脫離混凝土.上浮現(xiàn)象不僅破壞了鋼筋結(jié)構(gòu)的加固性能，也限制了其它工程結(jié)構(gòu)的牢固性.處理這一現(xiàn)象需加強(qiáng)原始材料質(zhì)量的控制，現(xiàn)場(chǎng)配制的混凝土及鋼筋網(wǎng)選擇要達(dá)到建筑標(biāo)準(zhǔn)要求［6］.如:混凝土配制所用的骨料粒徑要細(xì)小，一般控制在15 mm內(nèi);制作鋼筋網(wǎng)盡可能選用高性能的鋼材結(jié)構(gòu).

(2)接頭問(wèn)題.目前，鉆孔咬合樁已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了機(jī)械自動(dòng)化操作，這大大降低了人工操作的難度.如:此次研究工程，施工單位在工程現(xiàn)場(chǎng)配備了4臺(tái)CG型全套管鉆機(jī)，方便了施工人員的自動(dòng)化操作.為了提高咬合樁的施工質(zhì)量，應(yīng)對(duì)施工段的街頭進(jìn)行有效的處理，可設(shè)置砂樁作為連接點(diǎn)，保證各結(jié)構(gòu)之間的緊密配合.

(3)管線問(wèn)題.現(xiàn)有地下管線繁多，基坑圍護(hù)樁施工時(shí)，設(shè)計(jì)考慮橫穿管線全部拆移，但根據(jù)近期業(yè)主的協(xié)調(diào)情況，業(yè)主要求現(xiàn)狀的9道城建弱電、3道電力、1道給水、1道煤氣橫穿管線需進(jìn)行保護(hù)，并空開(kāi)預(yù)留砂樁，待上述橫穿管線遷移后再完成橫穿管處咬合樁.

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，鉆孔咬合樁是深基坑工程支護(hù)施工的新技術(shù)，其擺脫了傳統(tǒng)支護(hù)結(jié)構(gòu)存在的不足，大大改善了深基坑結(jié)構(gòu)的牢固性.施工期間，不僅要做好工程項(xiàng)目的規(guī)劃，還要對(duì)常見(jiàn)的事故問(wèn)題制定有效的措施處理.

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