咬合樁施工在復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境中施工的難點(diǎn)及解決方法

夏兆

（上海隧道工程股份有限公司，上海市200082）

1 工程概況

寧波市軌道交通2號(hào)線一期工程城隍廟站位于解放南路柳汀街路口南端。

工程平面如圖1所示，東側(cè)附屬結(jié)構(gòu)基坑總面積為5 725 m2，開(kāi)挖深度為10.9 m，局部落低1.7 m，采用半蓋挖順作法施工。東側(cè)附屬基坑距離老城隍廟古建筑最近為4.3 m。

圖1 工程總平面圖

施工難題是東側(cè)附屬基坑內(nèi)存在面積約3 500m2的地下室，靠近老城隍廟一側(cè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)位于地下室范圍內(nèi)。地下室頂板已拆除，底板、側(cè)墻均未清除，地下室內(nèi)已回填建筑垃圾。

車站附屬基坑靠老城隍廟古建筑一側(cè)采用咬合樁圍護(hù)形式，樁徑1 m，樁長(zhǎng)23 m，共160根樁，共兩種樁基形式，A型樁和B型樁各80根。

現(xiàn)場(chǎng)自然地面標(biāo)高為+3.5 m，地下室底板底標(biāo)高為-3.0 m。

2 施工方法

施工流程如圖2所示。

圖2 咬合樁工藝流程圖

施工順序：總的施工原則是先施工A樁，后施工B樁，其施工工藝流程是：A1—A2—B1—A3—B2—A4—B3……，如圖3所示。

圖3 咬合樁施工流程圖

3 施工難點(diǎn)及解決方案

3.1 清除地下障礙物

東側(cè)附屬基坑范圍內(nèi)存在原玲瓏賓館拆除后遺留的大量地下障礙物，主要有：地下室底板、地下室側(cè)墻、地下室圍護(hù)樁（直徑600 mm）、老工程樁（直徑425 mm）。常規(guī)咬合樁套管無(wú)法對(duì)障礙物進(jìn)行清除。

解決方案：采用RT260H型全回轉(zhuǎn)清障，結(jié)合咬合樁進(jìn)行施工。

全回旋套管鉆機(jī)套管動(dòng)力裝置采用楔型夾緊機(jī)構(gòu)將回轉(zhuǎn)鉆機(jī)的回轉(zhuǎn)支承環(huán)與套筒固定，全回旋動(dòng)力裝置主要是為套管360°回轉(zhuǎn)及刀頭切削障礙物提供動(dòng)力，包括上下抱箍夾緊系統(tǒng)和一套豎向升降系統(tǒng)。

套管有兩方面功能：一方面將頂部驅(qū)動(dòng)設(shè)備提供的扭矩和壓入力傳遞給刀頭，同時(shí)在鉆進(jìn)的過(guò)程中還起到支護(hù)孔壁，防止孔壁坍塌的作用。套管厚度為80 mm的鋼質(zhì)桶式結(jié)構(gòu)，在管口布置硬質(zhì)鎢合金鋼刀頭。

選用鋼套管外徑為Φ1 000 mm，鋼套管總長(zhǎng)度為23 m/組套。其中6 m3節(jié)，7 m 1節(jié)，并配備70 t吊車配合清障和拔樁，如圖4所示。

圖4 全回轉(zhuǎn)施工現(xiàn)場(chǎng)布設(shè)圖

3.2 導(dǎo)墻施工

在全回轉(zhuǎn)清障時(shí)，設(shè)備對(duì)地基壓力達(dá)到46 t，常規(guī)導(dǎo)墻深度為200～300mm，無(wú)法滿足承載力要求。

為確保施工安全，防止全回轉(zhuǎn)設(shè)備移位或傾斜，需加強(qiáng)地基基礎(chǔ)，導(dǎo)墻深度加強(qiáng)至1m（見(jiàn)圖5），并與周邊施工便道連接。

圖5 導(dǎo)墻施工示意圖

3.3 咬合樁鋼筋籠施工難點(diǎn)

3.3.1 鋼筋籠尺寸

全回轉(zhuǎn)套管厚度為80 mm，全回轉(zhuǎn)套管內(nèi)徑為840 mm，鋼筋籠箍筋設(shè)置于主筋外側(cè)，箍筋為10mm。在施工過(guò)程中，鋼筋籠吊放施工空間需5 mm，鋼筋籠護(hù)壁環(huán)厚70 mm，鋼筋籠主筋外徑尺寸實(shí)際施工只能為670 mm（箍筋外徑700 mm）。

咬合樁A樁、B樁均設(shè)置了鋼筋籠，A樁為圓形鋼筋籠，B樁為方形鋼筋籠，詳見(jiàn)圖6所示。

圖6 咬合樁鋼筋籠示意圖

3.3.2 鋼筋籠的就位

咬合樁先施工B樁，再進(jìn)行A樁施工。在A樁施工時(shí)，需切削B樁混凝土，需嚴(yán)格控制B樁方鋼筋籠的偏位及扭轉(zhuǎn)，見(jiàn)圖7所示。

圖7 B樁方鋼筋籠偏位示意圖

3.4 超緩凝混凝土

在咬合樁B樁施工時(shí)，需切削A樁，對(duì)混凝土初凝時(shí)間有特殊要求。

全回轉(zhuǎn)就位清障、鋼筋籠吊裝、混凝土澆筑約需12 h，根據(jù)施工流程，B樁在施工時(shí)，需切削兩根A樁，其中A樁澆筑時(shí)間距離B樁清障最長(zhǎng)時(shí)間為2根樁（24 h）。咬合樁混凝土緩凝不得小于24 h。

3.5 垂直度控制

在咬合樁B樁施工時(shí)，需切削兩根A樁，正常情況下兩根A樁混凝土未初凝，切削摩擦力相同。但實(shí)際施工過(guò)程中，咬合樁是從中間開(kāi)始施工。如圖8所示，先施工A1、A2、B1…完成左側(cè)咬合樁后再施工右側(cè)，在這過(guò)程中，B1’樁施工時(shí)需切除A1、A1’樁，兩根A樁強(qiáng)度差別大，這對(duì)全回轉(zhuǎn)成孔垂直度控制帶來(lái)很大的困難。

圖8 咬合樁分布情況示意圖

控制措施：

（1）合理安排施工工序，盡量減少上述不利工況。

（2）等A1’達(dá)到一定強(qiáng)度后進(jìn)行施工。設(shè)法消除一部分全回轉(zhuǎn)在切削時(shí)的不均勻受力，調(diào)整A1’樁混凝土緩凝劑添加量，讓全回轉(zhuǎn)設(shè)備減小受力不均勻。

（3）實(shí)時(shí)調(diào)整全回轉(zhuǎn)姿態(tài)。在全回轉(zhuǎn)設(shè)備上設(shè)置了圓水平氣泡裝置，若水平氣泡偏移，及時(shí)調(diào)整全回轉(zhuǎn)四個(gè)腳部油缸伸縮長(zhǎng)度，確保套管豎直。

3.6 混凝土澆筑

（1）B樁方型鋼筋籠尺寸為350 mm×700 mm，內(nèi)徑較小，無(wú)法采用常規(guī)管徑200 mm的混凝土導(dǎo)管，需專門加工管徑150 mm導(dǎo)管。為防止堵管，混凝土的骨料粒徑應(yīng)小一些，不宜大于20 mm，塌落度不宜小于20 cm。

（2）全回轉(zhuǎn)設(shè)備高出地面約2 m，混凝土攪拌車下料口無(wú)法直接將混凝土放入澆筑導(dǎo)管上的料斗內(nèi)，施工現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)條件配備一部專門泵車，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況配備一臺(tái)小松220型挖機(jī)進(jìn)行混凝土澆筑。

（3）咬合樁單樁混凝土方量為17.77 m3，為兩車混凝土。因套管壁厚達(dá)8 cm，套管拔除后混凝土面會(huì)下降，一車混凝土澆筑完成后拔除兩節(jié)套管，最后一節(jié)套管（6 m）拔除前混凝土面應(yīng)高出地面1.5 m，套管拔出后混凝土面下降至設(shè)計(jì)標(biāo)高，若不足需加方。

4 施工效果

根據(jù)施工方案，工程咬合樁施工工期為5個(gè)月，施工較順利，達(dá)到了理想的效果。

（1）采用全回轉(zhuǎn)清障結(jié)合咬合樁施工工藝，樁身垂直度、位置、混凝土強(qiáng)度都滿足設(shè)計(jì)要求，咬合樁實(shí)物如圖9所示。

圖9 現(xiàn)場(chǎng)咬合樁情況實(shí)景

（2）地下障礙物未影響圍護(hù)樁施工進(jìn)度，工期在可控范圍內(nèi)，保證了后續(xù)基坑開(kāi)挖時(shí)間節(jié)點(diǎn)。

（3）古建筑在咬合樁施工期間沉降最大為2.5 cm，不均勻沉降控制在5 mm以內(nèi)，裂縫、墻體傾斜均未增加。

（4）周邊管線沉降在1 cm以內(nèi)，未發(fā)生管線事故。

在基坑開(kāi)挖過(guò)程中，咬合樁接頭止水情況良好，未發(fā)現(xiàn)滲漏水情況，變形最大為18.91 mm，確保了基坑施工安全穩(wěn)定地進(jìn)行。

全回轉(zhuǎn)清障結(jié)合咬合樁施工在該工程應(yīng)用中獲得了成功，證明了在全回轉(zhuǎn)清障與咬合圍護(hù)樁兩種施工能夠有效地結(jié)合，并能集兩種工藝優(yōu)點(diǎn)。該施工方法適用于在繁華市區(qū)和周邊建筑物密集，要清除地下障礙物，并完成圍護(hù)樁，具有無(wú)震動(dòng)、施工快、投資費(fèi)用小、對(duì)周邊建筑影響小等特點(diǎn)。