咬合樁在卵石層解決圍護(hù)樁樁間擋土止水問題的應(yīng)用實(shí)踐

霍九安

上海隧道工程有限公司廣東分公司 廣東深圳 518000

咬合樁是近年來常用的一種新型圍護(hù)結(jié)構(gòu)，隨著我國經(jīng)濟(jì)的怏速發(fā)展和城市建設(shè)的需要，被廣泛用于深基坑支護(hù)工程中，且施工技術(shù)逐漸成熟基坑圍護(hù)形式的選擇是從源頭上把控風(fēng)險(xiǎn)，從方案上控制造價(jià)，其選擇的合理與否決定了項(xiàng)目管理過程中的經(jīng)濟(jì)性與安全性是否平衡統(tǒng)一，達(dá)到項(xiàng)目建設(shè)的最優(yōu)值通過研究媽灣跨海通道電力隧道全護(hù)筒旋挖鉆樁試樁施工方案設(shè)計(jì)方案，力求能夠梳理出咬合樁在卵石地層中的應(yīng)用適用情況，為類似工程提供參考性的經(jīng)驗(yàn)。

1 工程概況

1.1 項(xiàng)目概況

本工程即為媽灣跨海通道前海段電力隧道。屬于媽灣大道綜合管廊前海段，考慮遠(yuǎn)近期結(jié)合，將綜合管廊拆分實(shí)施，近期僅實(shí)施電力艙（電力隧道），避讓遠(yuǎn)期隧道范圍。規(guī)劃的其余三艙管廊與遠(yuǎn)期隧道南延同期實(shí)施。電力隧道為閉合框架結(jié)構(gòu)，采用明挖法施工。電力隧道里程為K0+000～K1+911.474，支護(hù)總長度為1960m，基坑深度為7.27m～12.70m，基坑寬度為 5.65m～7.6m，其中標(biāo)準(zhǔn)段基坑寬度為 5.65m。

1.2 地質(zhì)概況

擬建線路位于深圳市前海灣，場區(qū)原始地貌為珠江口伶仃洋東部的次一級淺海灣，后經(jīng)人工圍墾和養(yǎng)殖，大鏟灣不斷淤淺，大部分形成蠔田區(qū)，后人工圍填造地形成的陸域。

根據(jù)鉆探揭露，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)資料，本工程場地勘察深度范圍內(nèi)主要分布巖土層從上至下依次為：人工填土（素填土、雜填土、填石、填砂、沖填土），其下為全新統(tǒng)沖洪積粘土、中粗砂，上更新統(tǒng)湖沼沉積淤泥質(zhì)粘土，沖洪積細(xì)砂(含淤泥)、粘土、粗砂，中更新統(tǒng)殘積砂質(zhì)粘性土、構(gòu)造巖及全～微風(fēng)化薊縣系的混合花崗巖[1]。

2 基坑支護(hù)設(shè)計(jì)

因基坑四周放坡位置較小，距離周邊道路和建筑物均較近；基坑側(cè)壁為透水性強(qiáng)的卵石層，故本基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)采用排樁＋內(nèi)支撐，排樁間設(shè)置素混凝土咬合樁隔水。設(shè)計(jì)思路如下：

2.1 排樁

排樁是傳統(tǒng)的深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)采用北京理正軟件設(shè)計(jì)研究院的深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)軟件F-（SPW7.0版）進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算即可取得各種合規(guī)的技術(shù)數(shù)據(jù)，但因排樁需穿越卵石層，其樁間的擋土和隔水問題，成為施工技術(shù)上的一大難題。

2.2 基坑變形

采用排樁+預(yù)應(yīng)力錨索或排樁+內(nèi)支撐這兩支護(hù)結(jié)構(gòu)均可解決基坑變形問題，但如果采用預(yù)應(yīng)力錨索必將面臨卵石層難于成孔，東西兩側(cè)頂層錨索不能施工，且錨索會超出紅線而引起與臨邊眾多業(yè)主糾紛的問題，因此選用內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)成為解決變形成為唯一選擇.

2.3 隔水止水

基坑距離周邊道路和建筑物較近，且這些建筑物均為天然地基，必須嚴(yán)格控制基坑降水，大強(qiáng)度降水會因周邊建筑物基底下水位下降而引起地層排水固結(jié)和地下水浮托力降低而使這些建筑物產(chǎn)生附加沉降，因此，本基坑支護(hù)工程必須采用有效的隔水止水措施[2]。

2.4 旋挖孔灌注樁法

由于圍護(hù)樁需穿越卵石層，從施工技術(shù)角度上講，傳統(tǒng)沖（鉆）孔樁法、現(xiàn)在流行的長螺旋壓灌法均無法有效地施工；樁間擋土隔水采用旋噴樁法、攪拌樁法既不能在卵石地層中高效施工，也不能可靠地實(shí)現(xiàn)擋土隔水目的。采用地下連續(xù)墻+內(nèi)支撐能解決這一問題，但工程造價(jià)很高。因此，選用目前設(shè)備容易取得、工藝成熟、比跟管鉆進(jìn)經(jīng)濟(jì)的旋挖孔灌注樁法施工圍護(hù)樁、咬合樁。

3 基坑支護(hù)工程施工

本基坑支護(hù)工程施工主要難點(diǎn)在于如何在卵石層施工咬合樁，在施工技術(shù)上要解決以下問題：

咬合粧支護(hù)施工原則上應(yīng)先施工素砼咬合樁后施工鋼筋混凝土樁。在卵石層旋挖孔過程中難免出現(xiàn)較為激烈振動(dòng)的情況發(fā)生，為確保兩種樁咬合止水效果，樁機(jī)垂直度和樁位偏差在成孔過程要利用樁機(jī)垂直度測量和調(diào)校系統(tǒng)隨時(shí)進(jìn)行調(diào)校；由于旋挖孔穿越地層主要為卵石層，成孔過程中要確?？變?nèi)護(hù)壁泥漿面高度不低于地面標(biāo)高，泥漿比重、粘度、含砂量等泥漿指標(biāo)要符合穩(wěn)定孔壁要求；素砼樁初凝后方可施工兩個(gè)咬合粧間的鋼筋混凝土灌注樁，旋挖成孔咬合樁總的施工原則是先施工素混凝土樁素砼樁初凝后施工鋼筋樁；素混凝土樁采用強(qiáng)度等級C7.5的緩凝塑性混凝土，其初凝時(shí)間要大于16h，3d強(qiáng)度不大于3MPa，28d強(qiáng)度不大于7.5MPa，坍落度宜取16～20mm。施工前必須進(jìn)行配合比試驗(yàn)，以確定緩凝塑性混凝土配合比。緩凝塑性砼參考配合比見表1。

表1 緩凝塑性砼參考配合比（單位：kg）

在施工段與段間的端頭設(shè)置一個(gè)砂樁（待后序施工至此接頭時(shí)挖出砂并施工鋼筋混凝土樁，以此方法解決支護(hù)結(jié)構(gòu)密閉問題。

4 施工效果評價(jià)分析

本工程在2019年11月7日兩臺旋挖樁機(jī)進(jìn)場施工，至2019年12月1日，旋挖樁A10區(qū)施工完成，歷時(shí)26d，施工過程順利，施工進(jìn)度快慢主要受天氣和材料供應(yīng)影響。圍護(hù)樁施工設(shè)備退場后，隨即進(jìn)行清理場地，施工冠（腰）梁和支撐系統(tǒng)，接著進(jìn)行土方開挖，至2020年5月份基坑土方開挖完成：整個(gè)基坑支護(hù)和土方開挖期間正好在當(dāng)?shù)氐挠昙荆?jīng)建設(shè)單位委托的第三方監(jiān)測結(jié)果表明，從基坑土方開挖開始，基坑支護(hù)變形和周邊建（構(gòu)）筑變形均未超過設(shè)計(jì)預(yù)警值，基坑側(cè)壁沒有出現(xiàn)滲、漏水現(xiàn)象[3]。

5 結(jié)論

5.1 旋挖樁機(jī)是鉆進(jìn)卵石地層的高效成孔方法

旋挖樁機(jī)是鉆進(jìn)卵石地層的高效成孔方法，由于不用將卵石破碎成巖粉由泥漿懸浮并帶出孔口，這種鉆進(jìn)方法既節(jié)能又高效；泥漿主要用于平衡孔壁水土壓力，可以重復(fù)利用，所產(chǎn)生的泥漿量遠(yuǎn)小于沖（鉆）孔法，因此，也是比較環(huán)保的。但也應(yīng)注意，由于800～1000mm鉆斗人口限制，卵石粒徑不宜大于15cm，對于卵石粒徑大于15cm的場地可能需配以沖抓錐或沖孔粧機(jī)等施工設(shè)備，方可取得更高的施工效率。

5.2 用素混凝土樁作為圍護(hù)樁間擋土隔水樁是可行的

卵石層經(jīng)鉆孔灌注素混凝土成樁后，由于樁身混凝土凝結(jié)時(shí)間可控，樁身強(qiáng)度均勻且小于卵石層，旋挖鉆進(jìn)素混凝土阻力低于其周邊的卵石層，在鉆進(jìn)素混凝土樁間的圍護(hù)樁時(shí)會起到導(dǎo)引鉆孔方向的作用，有利于確保其樁身被咬合的寬度和垂直度，易于取得可靠的擋土止水效果。相反地，如果在軟弱土層中施工咬合樁，由于素混凝土樁周邊地層較軟，鉆頭可能會被導(dǎo)向周邊軟弱土層，難于取得滿意的咬合效果，施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)控樁孔的垂直度。

5.3 卵石層設(shè)計(jì)和施工深基坑支護(hù)工程

由于在卵石層中鉆進(jìn)成孔困難，注漿的漿液也很難保持在鉆孔內(nèi)和其周圍，在卵石層設(shè)計(jì)和施工深基坑支護(hù)工程，宜避免采用錨桿等需用普通鉆機(jī)鉆孔和注水泥漿的方案；在對變形要求較嚴(yán)的場地使用時(shí)要更加慎重。如必須使用，應(yīng)選用跟管鉆進(jìn)方法成孔，并在錨桿體下人孔內(nèi)后邊注水泥砂漿邊起拔套管的施工方案。

5.4 套管成孔法施工咬合粧相比較

旋挖鉆孔法施工咬合樁的基坑適用基坑深度在15m以內(nèi)，因?yàn)樾阢@桿的剛度遠(yuǎn)低于套管，深度過大時(shí)，會出現(xiàn)粧底部偏孔而產(chǎn)生不能有效咬合的問題，能否適用于更深的基坑，有待于進(jìn)一步的施工實(shí)踐[4]。