復(fù)雜環(huán)境下樁基施工工法

侯美榮　羅鵬

【摘 要】結(jié)合西安市昆明路高架橋工程，樁基側(cè)面為薄壁綜合管廊和110KV高壓線電力管溝，地面以下15米范圍內(nèi)為綜合管廊側(cè)壁砂礫料回填層及掛網(wǎng)噴錨混凝土層（含防護(hù)樁）、地面以上12米為10KV和110KV高壓線成孔工藝為例， 對(duì)樁基成孔施工的流程以及注意事項(xiàng)做了簡(jiǎn)要介紹，意在為城市高架橋樁基成孔施工提供參考。

【關(guān)鍵詞】樁基；高壓線；既有構(gòu)筑物；施工

【Abstract】Combined with the Kunming Road viaduct project in Xian， the side of the pile foundation is a thin-walled integrated pipe gallery and a 110KV high-voltage line power pipe trench. Within 15 meters below the ground， the gravel material backfill layer of integrated pipe gallery sidewalls and the suspended mesh sprayed anchor concrete layer （including protection Piles） and 12m above the ground for the 10KV and 110KV high-pressure line hole forming process as an example， a brief introduction to the process and precautions of hole formation of the pile foundation， intended to provide reference for the construction of the hole piles of the city viaduct.

【Key words】Pile foundation；High-tension line；Existing structures；Construction

1、前言

（1）目前，鉆孔灌注樁施工工藝已日趨成熟，但在復(fù)雜環(huán)境下的鉆孔灌注樁施工工藝仍有不盡之處。我部在西安市昆明路高架橋項(xiàng)目樁基施工初期，因施工環(huán)境復(fù)雜在樁基施工機(jī)械選擇和成孔方法確定上遇到了很大難題。工程建于原大環(huán)河和現(xiàn)

有綜合管廊上方，樁基側(cè)面為薄壁綜合管廊和110KV高壓線電力管溝，地面以下15米范圍內(nèi)為綜合管廊側(cè)壁砂礫料回填層及掛網(wǎng)噴錨混凝土層（含防護(hù)樁）、地面以上12米為10KV和110KV高壓線。因場(chǎng)地受限，無法采用旋挖鉆進(jìn)行樁基施工。因地下有噴錨混凝土板結(jié)性材料結(jié)構(gòu)層，無法直接用反循環(huán)鉆機(jī)施工。

（2）采用沖擊鉆機(jī)施工，又恐怕沖擊鉆鉆孔時(shí)的沖擊力和振動(dòng)對(duì)管廊結(jié)構(gòu)造成破壞。為解決這個(gè)問題，我部通過管廊側(cè)壁有限元分析確定了采取加長(zhǎng)護(hù)筒技術(shù)措施來保護(hù)管廊側(cè)壁不受破壞，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況后，確定了采用沖擊鉆和反循環(huán)套打成孔方法進(jìn)行樁基施工，解決了本工程復(fù)雜環(huán)境下樁基施工機(jī)械選擇和成孔方法的難題（見圖1）。

2.工法特點(diǎn)

通過管廊側(cè)壁有限元分析，驗(yàn)證了沖擊鉆機(jī)+長(zhǎng)護(hù)筒（12m）在管廊側(cè)壁施工的理論可行性，并通過樁基施工全過程監(jiān)控量測(cè)確保施工安全（見圖2、圖3）。

建模分析結(jié)論（見表1）：

3. 工藝原理

通過埋設(shè)的加長(zhǎng)護(hù)筒，來吸收和抵消沖擊鉆機(jī)鉆孔時(shí)產(chǎn)生的側(cè)向沖擊力，避免對(duì)管廊結(jié)構(gòu)造成破壞；同時(shí)通過加長(zhǎng)護(hù)筒可以排除樁基在穿越管廊回填層（內(nèi)含大量的建筑垃圾、雜填土）塌孔的可能性，保證施工安全。

4. 施工工藝流程及操作要點(diǎn)：

4.1 工藝流程：施工準(zhǔn)備→埋設(shè)護(hù)筒→鉆機(jī)就位→鉆進(jìn)至古壤土→更換為循環(huán)鉆→繼續(xù)鉆進(jìn)、抽渣→成孔、吸泥清渣

4.2 操作要點(diǎn)：

4.2.1 測(cè)量放線、樁孔定位、埋設(shè)沉降觀測(cè)點(diǎn)。

（1）測(cè)量人員根據(jù)設(shè)計(jì)所提供的控制點(diǎn)，采用全站儀現(xiàn)場(chǎng)布置控制網(wǎng)并復(fù)核。復(fù)核無誤后依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙上樁位坐標(biāo)放樣樁基中心線、樁基中心點(diǎn)等，并打入標(biāo)樁，中心線的放樣誤差應(yīng)控制在5mm范圍內(nèi)。

（2）在臨近灌注樁、且不受灌注樁施工設(shè)備干擾的管廊頂部埋設(shè)2個(gè)沉降觀測(cè)標(biāo)，施工過程中灌注樁鉆進(jìn)到6m、12m、15m、18m、終孔以及混凝土灌注完成后等幾個(gè)階段分別進(jìn)行沉降觀測(cè)，任何一個(gè)階段不得出現(xiàn)大于0.3mm的沉降值（見圖4）。

4.2.2 護(hù)筒加工。

護(hù)筒制作護(hù)筒采用鋼質(zhì)護(hù)筒，為了保證鋼護(hù)筒的整體剛度和接口質(zhì)量，護(hù)筒采用8mm的鋼板制作，頂部和底部加焊加強(qiáng)圈。護(hù)筒焊接采用坡口雙面焊，接頭密焊接實(shí)、飽滿，不得漏漿。制作時(shí)，鋼護(hù)筒的內(nèi)徑1.7m，制作成一節(jié)6.5m，其余采用1.5m的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)。

4.2.3 基坑開挖及支護(hù)。

（1）因護(hù)筒需埋設(shè)的長(zhǎng)度過長(zhǎng)，無法采用振動(dòng)錘一次性進(jìn)行打設(shè)，現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備先對(duì)地面以下6m范圍進(jìn)行開挖，待開挖完成后再進(jìn)行鋼護(hù)筒埋設(shè)。

（2）地面以下6m進(jìn)行開挖時(shí)，先采用挖掘機(jī)對(duì)上層2m深度回填的砂礫料開挖清除，然后在靠近鋼護(hù)筒外邊30cm處采用振動(dòng)錘打設(shè)20#工字鋼作為開挖支護(hù)樁，工字鋼打設(shè)深度為5.5m，打設(shè)凈間距為0.3m，打設(shè)完成的工字鋼露出已開挖的基坑底面0.5m，埋深為5.5m。打設(shè)完成后采用一根20#工資鋼作為橫梁，將已打設(shè)完成的工字鋼頂部進(jìn)行焊接連接，焊接完成后采用三根工字鋼做成三角形支架將橫梁與支護(hù)樁進(jìn)行支撐，確保開挖時(shí)工字鋼的整體穩(wěn)定性。焊接完成后再采用長(zhǎng)臂挖掘機(jī)從基坑底面向下開挖4m。

4.2.4 護(hù)筒埋設(shè)。

護(hù)筒埋設(shè)及鉆孔施工盡量安排在管廊兩側(cè)對(duì)稱同時(shí)進(jìn)行，以消除埋設(shè)鋼護(hù)筒和沖擊鉆孔過程中的沖擊力和振動(dòng)擠壓對(duì)管廊的影響。

鋼護(hù)筒埋設(shè)：

（1）第一步：基坑開挖完成后埋設(shè)6.5m長(zhǎng)的鋼護(hù)筒，埋設(shè)完成的鋼護(hù)筒露出地面0.5m，埋設(shè)完成后采用1.5m長(zhǎng)鋼護(hù)筒進(jìn)行焊接接長(zhǎng)，焊接完成后采用振動(dòng)錘將已埋設(shè)完成的鋼護(hù)筒向下打設(shè)2米，打設(shè)完成后鋼護(hù)筒露出地面0.5m，滿足設(shè)計(jì)要求。

（2）第二步：采用沖擊鉆沖孔1.5m，沖孔完成后將鋼護(hù)筒焊接接長(zhǎng)1.5m，采用振動(dòng)錘將護(hù)筒向下打設(shè)1.5m，打設(shè)完成后再使用沖擊鉆沖孔1.5m，依次交替直至鋼護(hù)筒埋深至管廊底面以下2m位置。然后開始正常鉆進(jìn)施工。

4.2.5 泥漿制備。

（1）泥漿選用化學(xué)泥漿，主要材料組成部分為：水、高分子聚合物、純堿。

（2）護(hù)壁漿液配置順序?yàn)椋鹤⑺訅A→聚合物→空壓機(jī)鼓動(dòng)→性能檢測(cè)。配制護(hù)壁漿液以前，應(yīng)先用PH試紙測(cè)試配制水源的PH值，根據(jù)具體情況添加少量純堿（純堿的添加量一般為每立方米0.5Kg左右，具體添加量視PH測(cè)試結(jié)果確定），將護(hù)壁漿液體系的PH值調(diào)節(jié)到8～10，減少因水源問題造成對(duì)護(hù)壁漿液性能的影響。護(hù)壁漿液池內(nèi)注水，加入適當(dāng)比例的堿，高壓泵用膠管連接射流攪漿器，使護(hù)壁漿液池內(nèi)的水溶液經(jīng)過射流攪漿器（加入聚合物）噴射回到護(hù)壁漿液池中，護(hù)壁漿液池內(nèi)放有高壓空氣噴射管，在高壓氣流的作用下，聚合物溶液中的高分子充分溶解，黏度不斷提高，鼓動(dòng)護(hù)壁漿液3小時(shí)以上，取護(hù)壁漿液進(jìn)行性能測(cè)試，滿足要求后即可正常使用。如性能到不到要求，再適量加入堿和聚合物繼續(xù)用空壓機(jī)鼓動(dòng)直至滿足要求，泥漿性能指標(biāo)如表2所示。

4.2.6 沖擊鉆鉆孔。

鉆孔前鉆頭對(duì)好樁位，定位誤差≤20mm。

鉆孔過程中，應(yīng)隨時(shí)對(duì)孔內(nèi)泥漿的性能進(jìn)行檢測(cè)，不符合要求時(shí)應(yīng)及時(shí)調(diào)整。

鉆孔作業(yè)分班進(jìn)行、連續(xù)施工，不得中斷。因特殊情況必須停鉆時(shí)，有鉆桿的鉆機(jī)應(yīng)將鉆頭提到離孔底5m左右處，其他鉆機(jī)應(yīng)將鉆頭提出孔外，以防埋鉆。并在孔口處加防護(hù)蓋保護(hù)。

鉆進(jìn)過程中，作好鉆進(jìn)記錄并核對(duì)鉆進(jìn)土質(zhì)是否與地質(zhì)報(bào)告土質(zhì)一致，如不一致時(shí)，及時(shí)上報(bào)以便采取相應(yīng)的措施，當(dāng)?shù)刭|(zhì)情況與設(shè)計(jì)不符時(shí)應(yīng)及時(shí)上報(bào)，有設(shè)計(jì)單位確定處理方案，不得擅自施工。

施工過程中隨時(shí)注意護(hù)筒口泥漿面高度，發(fā)現(xiàn)有漏漿情況出現(xiàn)時(shí)，查明原因，并及時(shí)補(bǔ)泥漿入護(hù)筒。

沖擊鉆沖破管廊圍護(hù)結(jié)構(gòu)層后繼續(xù)鉆進(jìn)至古土壤層無法鉆進(jìn)時(shí)，更換反循環(huán)鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔。

沖擊鉆機(jī)鉆進(jìn)過程中，當(dāng)鉆進(jìn)至6m、12m、15m、18m位置，測(cè)量管廊上方2個(gè)觀測(cè)標(biāo)沉降值，確保鉆進(jìn)過程不會(huì)引起管廊結(jié)構(gòu)超過0.3mm的沉降。

4.2.7 反循環(huán)鉆孔。

鉆具下入孔內(nèi)，鉆頭應(yīng)距孔底鉆渣面20～50cm，并開動(dòng)泥漿泵，使沖洗液循環(huán)2～3min，然后開動(dòng)鉆機(jī)。鉆進(jìn)過程采用反循環(huán)鉆進(jìn)，慢慢將鉆頭放至孔底。輕壓慢轉(zhuǎn)數(shù)分鐘后，逐漸增加轉(zhuǎn)速和增大鉆壓，并適當(dāng)控制鉆速，特別是易塌方土方，鉆速適當(dāng)減慢以防塌孔。

正常鉆進(jìn)時(shí)，應(yīng)合理調(diào)整和掌握鉆進(jìn)參數(shù)，不得隨意提動(dòng)孔內(nèi)鉆具。操作時(shí)應(yīng)精力集中，掌握升降機(jī)鋼絲繩的松緊度，減少鉆桿水龍頭晃動(dòng)。在砂礫層鉆進(jìn)時(shí)，易引起鉆具跳動(dòng)、蹩車、蹩泵、鉆孔偏斜等現(xiàn)象，故操作時(shí)應(yīng)特別注意，控制給進(jìn)，加大泵量，降低轉(zhuǎn)速。加接鉆桿時(shí)，應(yīng)先將鉆具稍提離孔底，待沖洗液循環(huán)3～5min后再加接鉆桿。鉆進(jìn)過程中要及時(shí)填寫鉆孔施工記錄，交接班時(shí)應(yīng)詳細(xì)交代本班鉆進(jìn)情況及下一班需注意的事項(xiàng)。另外須隨時(shí)注意護(hù)筒口泥漿面高度，發(fā)現(xiàn)有漏漿情況出現(xiàn)時(shí)，查明原因，并及時(shí)補(bǔ)漿入護(hù)筒。

反循環(huán)正常鉆進(jìn)直至達(dá)到設(shè)計(jì)孔深。

4.2.8 混凝土灌注。

混凝土水平運(yùn)輸采用攪拌運(yùn)輸車由拌和站運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)澆筑點(diǎn)直接入倉(cāng)進(jìn)行澆筑?；炷恋竭_(dá)施工現(xiàn)場(chǎng)后及時(shí)進(jìn)行坍落度等各項(xiàng)試驗(yàn)指標(biāo)檢測(cè)，檢測(cè)合格后方可進(jìn)行混凝土灌注。坍落度宜為180～220mm，每根灌注樁按要求留置標(biāo)養(yǎng)試塊2組。

灌注混凝土前，應(yīng)嚴(yán)格計(jì)算混凝土的首灌量，以初灌時(shí)導(dǎo)管埋深不低于1.0m為原則，按照樁徑1.50米樁長(zhǎng)53米，導(dǎo)管距孔底0.5米計(jì)算，初灌量為3.98m3，故首批混凝土灌注漏斗容量取4.0m3。首批混凝土入孔后混凝土應(yīng)連續(xù)灌注，不得中斷。在灌注過程中，導(dǎo)管埋入深度一般為2～6米，并及時(shí)測(cè)量孔內(nèi)混凝土面的位置，及時(shí)調(diào)整導(dǎo)管埋入深度，做好水下混凝土灌注記錄。當(dāng)孔內(nèi)混凝土面將要接近鋼筋籠的底端時(shí)，要降低灌注速度，防止鋼筋籠上浮。當(dāng)灌注混凝土面接近設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，及時(shí)測(cè)量混凝土面高程，混凝土面最終高程以超出設(shè)計(jì)標(biāo)高50cm為控制原則。灌注完成后應(yīng)及時(shí)將導(dǎo)管等工具沖洗干凈，按照要求碼放整齊。

混凝土灌注完成后，測(cè)量管廊上方2個(gè)觀測(cè)標(biāo)，沉降值不得大于0.3mm（管廊沉降監(jiān)測(cè)見表3）。

5. 應(yīng)用實(shí)例

（1）以昆明路高架為例，該工程西起西三環(huán)東側(cè)落地點(diǎn)，東至團(tuán)結(jié)南路，全長(zhǎng)3329.4m，道路兩側(cè)以居住及工業(yè)用地為主。高架橋?yàn)殡p向六車道，設(shè)于原大環(huán)河及昆明路現(xiàn)狀綜合管廊上方，橋梁總長(zhǎng)度2.9579Km，橋?qū)?5m，包括主線橋以及A、B、C、D四條上下橋匝道，橋梁總面積87065.24m2。高架橋樁基樁徑1.5m，長(zhǎng)度48m、53m兩種，391根。在昆明路橋樁基施工時(shí)因?yàn)槭┕きh(huán)境復(fù)雜遇到了施工機(jī)械選擇和成孔方法確定的難題。樁基側(cè)面為薄壁綜合管廊和110KV高壓線電力管溝，地面以下15米范圍內(nèi)為綜合管廊側(cè)壁砂礫料回填層及掛網(wǎng)噴錨混凝土層（含防護(hù)樁）、地面以上12米為10KV和110KV高壓線。因場(chǎng)地受限，無法采用旋挖鉆進(jìn)行樁基施工。因地下有噴錨混凝土板結(jié)性材料結(jié)構(gòu)層，無法直接用反循環(huán)鉆機(jī)施工。采用沖擊鉆機(jī)施工，又恐怕沖擊鉆鉆孔時(shí)的沖擊力和振動(dòng)對(duì)管廊結(jié)構(gòu)造成破壞。為解決這個(gè)問題，我部通過管廊側(cè)壁有限元分析確定了采取加長(zhǎng)護(hù)筒技術(shù)措施來保護(hù)管廊側(cè)壁不受破壞，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況后，確定了采用沖擊鉆和反循環(huán)套打成孔方法進(jìn)行樁基施工。

（2）目前，我部昆明路高架橋項(xiàng)目橋樁基已全部施工完成，樁基質(zhì)量全部合格，施工過程沒有發(fā)生安全事故，沒有對(duì)管廊結(jié)構(gòu)造成破壞，樁基施工引起的管廊結(jié)構(gòu)沉降值最大值不超過0.3mm，即保證了樁基的施工質(zhì)量、施工工期，又確保了現(xiàn)有管廊結(jié)構(gòu)的安全。且積累了施工經(jīng)驗(yàn)的同時(shí)為以后遇到相類似的工程提供了施工參考。

[文章編號(hào)]1619-2737（2018）04-18-783