運營中的地鐵上方原拆原建項目的樁基工程關(guān)鍵技術(shù)

顧巍麟

上海建工五建集團(tuán)有限公司 上海 200063

1 工程概況

上海萬航渡后路93?！?9＃（單號）房屋大修工程（以下簡稱“拆落地工程”）位于普陀區(qū)萬航渡后路，近曹楊路橋，93?！?9＃兩幢房屋因受軌交11號線隧道施工的影響，造成建筑結(jié)構(gòu)受損，現(xiàn)有關(guān)部門決定對2 幢房屋進(jìn)行原拆原建。新建一幢為6 層底框居民樓，另一幢為5 層框架辦公樓，總建筑面積2 500 m2，建筑高度為18.7 m，基坑開挖深度1.4～3.6 m。本工程北側(cè)緊鄰蘇州河河道，南側(cè)為市政道路，且場地下有軌交11號線隧道穿越，場地周圍環(huán)境復(fù)雜，因此，工程樁采用Φ800 mm鋼筋混凝土灌注樁施工。灌注樁共計35 套，樁長63 m，其中靠近地鐵盾構(gòu)處的灌注樁全部采用鋼套管護(hù)壁以防槽壁坍塌（共計23 套）分布于軌交11號線隧道兩側(cè)，總計4 排（圖1）。

圖1 樁位、隧道定位示意

工程設(shè)計人員考慮到房屋整體沉降帶來對地鐵盾構(gòu)的不利影響，將工程樁底標(biāo)高落在第⑧2層粉質(zhì)黏土夾砂層中。該層土工程性質(zhì)相對較好，可以滿足設(shè)計沉降要求。

2 工程施工技術(shù)難點

（a）本工程地處鬧市區(qū)，場地北側(cè)為蘇州河，蘇州河側(cè)防汛墻與基礎(chǔ)邊線最近距離僅0.5 m。南側(cè)萬航渡后路，道路下市政管線密集。西側(cè)曹楊路橋近在咫尺，東側(cè)緊鄰85#～87#老式多層混合結(jié)構(gòu)居民住宅樓。

（b）該工程場地狹小，場地內(nèi)東側(cè)分布化糞池、污水管及水泵房，原為現(xiàn)拆除建筑與85#～87#老式磚混多層居民住宅樓共同使用，現(xiàn)需保留無法拆除，但直接影響工程樁施工。

（c）本工程為原拆原建工程，建筑物基礎(chǔ)下殘留預(yù)制方樁（200 mm×200 mm×7 m）數(shù)量較多，會引起鋼套管管壁磨損和變形，影響鋼套管成樁質(zhì)量。而且原建筑物地基土曾經(jīng)水玻璃等建筑材料處理，直接影響打樁速度。

（d）北側(cè)距蘇州河河道距離過近，場地區(qū)域下部土體差，使得局部灌注樁難以成孔。

（e）工程建造在運營中的軌交11號線隧道上方，隧道埋深14.3 m，需密切關(guān)注地鐵沉降位移觀測及磨壓鋼套管施工與盾構(gòu)的相對位置，確保地鐵正常運營。

3 針對本工程技術(shù)難點的應(yīng)對措施

3.1 樁基施工設(shè)備的選擇

本工程最大的樁基施工難點在于，工程樁樁位離地鐵盾構(gòu)距離較近，最近距離僅1.4～2.5 m，且本工程地理位置緊鄰蘇州河，土質(zhì)較差?？紤]到傳統(tǒng)鉆孔灌注樁采用泥漿護(hù)壁，通過不同比重的泥漿來平衡地下水以及孔壁的側(cè)向土壓力，鉆孔過程必須嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，泥漿比例的調(diào)配也要嚴(yán)格控制，在土質(zhì)不好的情況下極易產(chǎn)生孔壁坍塌，造成對周邊土體的擾動，在本工程周邊環(huán)境如此復(fù)雜的情況下并不適用。

考慮到上述因素，本工程選擇MT-130全液壓套管鉆機(jī)進(jìn)行磨壓套管施工，通過把成型尺寸的鋼套管固定在搓管機(jī)的鉗口中，以液壓為動力，驅(qū)動搓管樁機(jī)上的液壓缸來控制鋼管壓入的角度和行程，進(jìn)行回轉(zhuǎn)下壓鋼管以深入地層，在向下搓管的過程中把鋼管中的土體取出直至設(shè)計標(biāo)高。由于使用全套管護(hù)壁，在鉆孔時，孔徑順直，孔壁的完整性較好，有了鋼套管的“硬護(hù)壁”也能完全防止孔壁坍塌，完全符合本工程的實際情況。

3.2 地鐵盾構(gòu)穩(wěn)定性控制

為了不影響軌交11號線的正常運營，根據(jù)運營時刻表及樁位平面布置圖，研究討論并不斷優(yōu)化施工方案，最終確定以下施工方案最為合理、可行。

根據(jù)相關(guān)設(shè)計圖紙顯示，水平方向樁位與地鐵盾構(gòu)最近距離為1.4～2.5 m；垂直方向，在施工套管距離地鐵盾構(gòu)頂斜上方3.8 m處停止搓管施工，第3節(jié)與第4節(jié)鋼套管作業(yè)待地鐵運營結(jié)束后開始施工（作業(yè)時間調(diào)整為22：00～次日6：00），既保證了地鐵盾構(gòu)的穩(wěn)定性，又保證了施工工期與質(zhì)量，施工剖面如圖2所示。

圖2 鋼套管磨壓施工剖面

3.3 套管樁施工工藝技術(shù)措施

套管樁的施工工藝直接關(guān)系到整個工程樁的施工進(jìn)度計劃，也是工程樁施工質(zhì)量的重要保證，與常規(guī)的套管樁施工相比，因原拆建筑物基礎(chǔ)下殘留預(yù)制方樁較多，而且地基土曾經(jīng)水玻璃等建筑材料處理，按照常規(guī)方法施工，勢必要影響到磨壓鋼套管的速度，直接影響工程樁施工進(jìn)度，同時效果也難以保證。所以，項目部在常規(guī)的施工方案基礎(chǔ)上，采取焊接合金鉆頭的方法，大大加快了鋼套管磨壓施工進(jìn)度，質(zhì)量得到保證，效果明顯。

在制作鉆頭過程中，項目專業(yè)人員沿鋼套管圓周按照同等比例大小，制作出26 枚鋸齒的鉆頭，通過反復(fù)調(diào)整鉆頭的主要設(shè)計參數(shù)，并進(jìn)行鉆孔試驗，最終確定鉆頭主要參數(shù)為前角15°、后角10°。

通過此合金鉆頭的應(yīng)用，加快了磨壓鋼套管的速度，使得磨壓鋼套管的時間縮短了1/3，大大提高了生產(chǎn)效率，贏得了寶貴的工期。

4 工程施工技術(shù)重點

在具體施工過程中，應(yīng)從以下幾個方面進(jìn)行重點控制：

（a）地鐵盾構(gòu)穩(wěn)定性控制；

（b）全套管鉆進(jìn)成孔垂直度的控制；

（c）套管樁施工工藝的控制；

（d）鋼套管輔助成孔的應(yīng)用。

本工程所實施的一系列施工方案與技術(shù)措施在許多方面不同與常規(guī)的工程樁施工。因此，及時采取操作性強(qiáng)、適宜性強(qiáng)的施工措施，對于保證本工程工程樁的施工是至關(guān)重要的。

5 全套管鉆進(jìn)成孔樁施工工藝[1-4]

5.1 全套管鉆進(jìn)成孔垂直度的控制

為了最大程度地降低全套管鉆進(jìn)對地鐵盾構(gòu)結(jié)構(gòu)的影響，除對其孔口定位誤差嚴(yán)格控制外，還應(yīng)對其垂直度進(jìn)行嚴(yán)格的控制，根據(jù)設(shè)計要求為3/1 000，成孔垂直度是保證成孔質(zhì)量的重要前提，特別對本工程提出更高的要求。

5.1.1 機(jī)械與材料選型

本工程采取MT-130全液壓套管鉆機(jī)進(jìn)行磨壓套管施工，功率210 kW，扭矩2 000 kN·m，提升力1 500 kN，鋼套管規(guī)格為828 mm×14 mm×8 000 mm。

5.1.2 鋼套管搭配

根據(jù)設(shè)計圖紙要求，套管總長度為24.6 m，超過地鐵盾構(gòu)底標(biāo)高3 m，項目部從經(jīng)濟(jì)、合理、實用的角度綜合考慮，將鋼套管合理搭配，套管搭配長度為8 m+6 m+6 m+4.6 m，地面上保證樁機(jī)施工1.5 m的長度。

5.1.3 監(jiān)測、檢查與糾偏

在地面上選擇2 個相互垂直的方向采用水準(zhǔn)儀、線錘來監(jiān)測地面以上部分的套管垂直度，如發(fā)現(xiàn)偏差，立即糾正，本監(jiān)測方法始終貫穿于每根樁的成孔過程始末。每節(jié)鋼套管壓完后安裝下一節(jié)套管之前，采用測環(huán)或線錘進(jìn)行孔內(nèi)垂直度檢查，針對不合格現(xiàn)象，立即糾偏，直至合格方可進(jìn)行下一節(jié)鋼套管施工。如發(fā)現(xiàn)成孔過程中垂直度偏差過大，則采用鉆機(jī)油缸進(jìn)行糾偏。如果偏差不大于5 m或套管入土深度在5 m以下時，可直接利用鉆機(jī)的兩個頂升油缸和兩個推拉油缸調(diào)節(jié)套管的垂直度，即可達(dá)到糾偏的目的。

5.2 全套管鉆進(jìn)取土

首先，移動套管鉆機(jī)，使套管鉆機(jī)抱管器中心對應(yīng)定位在孔位中心。先壓入第1節(jié)套管（套管長度控制在8 m以內(nèi)），壓入深度控制在2.5 m以內(nèi)，然后用旋挖取土的方式套管內(nèi)取土，隨著旋挖取土的推進(jìn)，逐漸下壓套管，要始終保持套管底口超前于取土面且深度不小于2.5 m；第1節(jié)套管全部壓入土中后（地面以上要留有1.5 m，以便于接管）檢測成孔垂直度，如不合格則進(jìn)行糾偏調(diào)整，如合格則安裝第二節(jié)套管下壓取土，依次循環(huán)，直到設(shè)計孔底標(biāo)高。

6 鋼套管輔助成孔的應(yīng)用

灌注樁成孔的質(zhì)量直接關(guān)系到整根樁的施工質(zhì)量[5]，經(jīng)人工勘探發(fā)現(xiàn)，此場地區(qū)域下部至6.5 m處均有礫石、混凝土塊、土體成稀泥狀，以致場地西北角（近蘇州河防汛墻）一側(cè)3 根灌注樁成孔困難，項目部采取以下優(yōu)化方案。

具體做法為：近蘇州河防汛墻一側(cè)3 根灌注樁的位置，壓入3 根長8 000 mm、Φ828 mm×14 mm的鋼套管，用MYT-130全液壓套管鉆機(jī)施工至6.5 m，用鋼套管輔助成孔。注意磨壓鋼套管的壓力、速度等均應(yīng)滿足施工要求。

7 實施效果

工程樁施工前，各專業(yè)監(jiān)測單位按照相關(guān)文件要求，沿場地內(nèi)外布設(shè)諸多監(jiān)測點，加強(qiáng)施工過程中的沉降監(jiān)控測量，用監(jiān)測數(shù)據(jù)指導(dǎo)施工，優(yōu)化施工方案。

施工期間，軌交11號線運營絲毫未受影響，相關(guān)沉降及位移值均符合地鐵結(jié)構(gòu)變形控制要求。

場地周邊地下市政管線沉降及位移、路面最大沉降、橋梁沉降及房屋沉降，監(jiān)測數(shù)據(jù)均滿足相關(guān)主管單位的要求。

8 結(jié)語

本次工程樁施工實踐過程中，通過上述關(guān)鍵施工技術(shù)措施有效合理地應(yīng)用，既滿足結(jié)構(gòu)功能的要求，又保證了工期，實現(xiàn)了工程樁施工控制目標(biāo)，從根本上較好地解決了復(fù)雜環(huán)境條件下拆落地項目的工程樁施工難題，優(yōu)化了設(shè)計方案，保證工程樁的施工質(zhì)量，為后續(xù)圍護(hù)樁施工創(chuàng)造良好的條件，也為類似拆落地項目施工提供了借鑒。