老城區(qū)項目建設(shè)遇舊基礎(chǔ)時的支護(hù)樁施工創(chuàng)新研究

李青偉 楊迪

【摘要】進(jìn)入21世紀(jì)以來，我國經(jīng)濟(jì)的增長速度日益加快，不斷推動著城市化進(jìn)程的發(fā)展，建設(shè)項目基坑工程施工的環(huán)境也越來越復(fù)雜，基坑支護(hù)作業(yè)時不僅要保證地下結(jié)構(gòu)施工的安全，同時也必須確保不影響周邊建筑環(huán)境，本文主要以老城區(qū)的綜合改造項目——鄭州嘉里中心及雅頌居建設(shè)項目為例，首先分析了基礎(chǔ)支護(hù)工程所面臨的難題，其次提出了相應(yīng)的解決措施和方案，然后全面闡述了改造方案的研制要點，最后經(jīng)過項目改造前后實施效果的對比可知，改造后項目在技術(shù)、文明施工和安全等方面具有很大的優(yōu)勢，能夠取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。

【關(guān)鍵詞】經(jīng)濟(jì);基坑支護(hù);改造;效益

1、工程概況

鄭州嘉里中心及雅頌居建設(shè)項目位于鄭州市花園路與緯二路交叉口東南角。項目總建筑面積約29萬平方米，包含3棟住宅樓、1棟商業(yè)樓、1棟香格里拉五星級酒店及酒店裙樓和1棟辦公樓。

基坑下為黃河沖擊平原，地質(zhì)復(fù)雜多變，粉砂層及粉質(zhì)黏土層等軟弱地層較多。基坑開挖深度為12～15m，基坑?xùn)|西寬度為210米，南北寬度為200米。支護(hù)形式為土釘墻+樁錨結(jié)構(gòu)，支護(hù)樁設(shè)計樁長為19.2m，樁徑為800mm，樁間距為1.5m?；?xùn)|側(cè)為政二街，基坑上口距離用地紅線2.6m，最近舊供水管道距離基坑上口1.5米。原建筑為上世紀(jì)60年代磚混結(jié)構(gòu)，地下老舊基礎(chǔ)多且分布不明;周邊地下管線有雨污水、給水、電力、熱力、燃?xì)?、通訊等，管線復(fù)雜且陳舊。

2、基坑支護(hù)施工要點和難點

2.1 基坑支護(hù)施工面臨的問題分析

（1）現(xiàn)場基本情況。在基坑?xùn)|側(cè)支護(hù)樁施工過程中，發(fā)現(xiàn)部分區(qū)域地下存在舊水泥土樁和設(shè)計樁位沖突，采用低應(yīng)變對區(qū)域該水泥土樁群進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)舊水泥土樁長約為12m，樁徑約400mm，共有31根，與支護(hù)樁位重疊。

（2）安全性問題。由于基坑上口存在帶壓的舊供水管道和熱力管道，均為上世紀(jì)80年安裝，經(jīng)探測銹蝕嚴(yán)重，土釘墻施工過程中邊坡變形較大，在后續(xù)支護(hù)樁施工中不允許變形繼續(xù)擴(kuò)大。

（3）技術(shù)問題。前期支護(hù)樁施工采用長螺旋后插筋和旋挖工藝均變形較大，雖然經(jīng)專家論證后改為普通正循環(huán)工藝，但是現(xiàn)有普通正循環(huán)鉆機(jī)，水泥土樁無法破碎，造成大量水泥土塊沉積于樁底，影響支護(hù)樁施工質(zhì)量，且成孔速度極慢、成孔震動很大，容易造成卡鉆、偏位等，施工質(zhì)量無法保證。

（4）經(jīng)濟(jì)問題。通過物資部調(diào)研，因河南無FECE回轉(zhuǎn)清障拔樁機(jī)，需從上海租賃，造成分包單位報價較高，單根樁拔除費用達(dá)到5500-6000元，總計需要拔樁費約18萬元，成本較高。

2.2 基坑支護(hù)施工問題的策略研究

（1）安全：為了能保證基坑安全穩(wěn)定，應(yīng)控制基坑邊坡變形，選擇對地基沖擊力小、基坑邊坡擾動較小的施工工藝，如正循環(huán)工藝。

（2）經(jīng)濟(jì)：舊樁拔除采用外地調(diào)入設(shè)備成本高，應(yīng)盡量使用現(xiàn)有設(shè)備來完成施工作業(yè)。

（3）技術(shù)：應(yīng)設(shè)計一款新型鉆頭，對舊水泥土樁進(jìn)行研磨成粉;由于新樁和舊水泥土樁不同心，在研磨過程中要有保證不偏位措施，舊水泥土樁強(qiáng)度較高，研磨需要較強(qiáng)的動力;可利用長螺旋鉆機(jī)實現(xiàn)正循環(huán)工藝施工。

2.3 解決方案及施工流程

經(jīng)研究，最終決定對現(xiàn)場長螺旋鉆機(jī)進(jìn)行改造，使其能在研磨舊水泥土樁的同時完成支護(hù)樁的正循環(huán)施工;研發(fā)一種硬度高，能把水泥土樁的研磨成粉的專用鉆頭;設(shè)計一款配套的鉆桿及連接器，要求足夠的剛度，避免施工中鉆頭偏位;現(xiàn)場安裝調(diào)試及試運行;試樁施工并使用超聲波測孔進(jìn)行成孔質(zhì)量檢查;根據(jù)測試結(jié)果改進(jìn)施工;正式施工。

3、改造方案的研制要點分析

（1）對現(xiàn)場長螺旋鉆機(jī)進(jìn)行改造。為了破除并磨碎水泥土樁，設(shè)計一個新型鉆頭，利用正循環(huán)泥漿的攜渣能力，帶出樁孔流入沉淀池;為了實現(xiàn)正循環(huán)施工，將施工中的商砼輸送泵替換為泥漿泵;長螺旋鉆桿無法與新型鉆頭連接，將其螺旋鉆桿拆卸，并采用與鉆頭配套的定制鉆桿來連接和支撐鉆頭，鉆桿應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度以抵抗較大的扭矩和撓度;加工連接件，將鉆頭與鉆桿、鉆桿與鉆桿、鉆桿與鉆機(jī)有效連接;為了保證鉆入過程中不因阻力大而造成鉆桿彎曲，保證鉆孔垂直，在鉆桿中部和鉆機(jī)底部加設(shè)定位器。

（2）鉆頭的研制。下段為6齒交叉破除結(jié)構(gòu)，三個破除齒焊在空心葉片兩端，空心葉片焊接在鋼管上，由鋼管口流出循環(huán)泥漿;中段為3葉片研磨結(jié)構(gòu)，空心鋼管的外表面焊接有三個研磨葉片，研磨葉片之間按照角度120分布，研磨葉片的底端均焊接有三個研磨齒，葉片左上角角度為45度，中間開洞，減小自重以及鉆動時的水下阻力;上段為加固結(jié)構(gòu)。研磨葉片的外表面焊接有鋼護(hù)筒，鋼護(hù)筒的外表面焊接有帶狀鋼板，可根據(jù)帶狀鋼板調(diào)節(jié)孔徑并減小鉆機(jī)阻力;采用1.5cm厚鋼板制作出三段式交叉密齒鉆頭，上大下小，呈陀螺型，在鉆頭工作過程中，下段首先鉆入，將下部土體或堅硬巖層破碎成塊狀，后經(jīng)中段3葉片9鉆齒結(jié)構(gòu)能夠?qū)⑵瞥膲K狀體繼續(xù)研磨成粉狀。循環(huán)泥漿通過鋼管口注入孔內(nèi)，并從孔口流出返回泥漿池，同時將研磨的小顆粒或粉狀隨泥漿上升攜帶出孔口進(jìn)入泥漿沉淀池，完成正循環(huán)泥漿護(hù)壁工藝一個循環(huán)。

（3）鉆桿、連接器、定位器研制。鉆桿采用2cm厚的鋼管制作，使其具有足夠的剛度抗扭和抗彎折能力，并分段進(jìn)行加工;鉆桿的端部和中部設(shè)置兩道定位器，定位器上下同心，固定鉆桿，防止鉆桿鉆動時發(fā)生偏位。通過公母連接器連接鉆桿，母連接器內(nèi)六棱布置，公連接器外六棱布置，公母連接器采用拴接，形成剛性接頭，有效控制鉆桿撓度。

4、改造后項目實施效果分析

（1）技術(shù)：與傳統(tǒng)正循環(huán)鉆機(jī)相比：新工藝破除舊水泥土樁能力強(qiáng)，速度快;交叉密齒鉆頭研磨效果，孔底沉渣少;鉆桿擾度小，成孔質(zhì)量好，施工質(zhì)量較高。

（2）文明施工：施工噪音小，不重復(fù)安拆鉆桿，現(xiàn)場文明施工好。

（3）安全：實現(xiàn)正循環(huán)施工，對土層擾動小，通過沉降觀測發(fā)現(xiàn)，該施工方法對基坑變形的影響較小，保證了基坑的安全穩(wěn)定。

（4）采用新型鉆機(jī)鉆孔是采用普通正循環(huán)鉆機(jī)施工速度的3倍以上，同時鉆孔時設(shè)備操作人員能減少1-2人，提高了施工工效，降低了施工成本。

結(jié)語：

通過創(chuàng)新鉆機(jī)在本項目中的應(yīng)用，在破除舊水泥土樁的同時保證支護(hù)樁的施工質(zhì)量，基坑安全，施工快捷，縮短工期。經(jīng)過實際核算，與傳統(tǒng)正循環(huán)的施工工藝，本項目節(jié)約施工成本約19萬元，同時節(jié)省工期約18天，能夠取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。希望可以給類似工程項目施工提供一定的參考價值。

參考文獻(xiàn)：

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