密集建筑群中大起伏巖面嵌巖咬合樁施工要點

宋 真 干

(1.江蘇省有色金屬華東地質(zhì)勘查局八0五隊，江蘇 南京 210001; 2.江蘇華東建設(shè)基礎(chǔ)工程有限公司，江蘇 南京 210007)

0 引言

隨著人們對居住要求的不斷升級，越來越多的高層建筑在密集建筑群中建設(shè)，而高層建筑建設(shè)的第一步就是地下室基坑的施工。咬合樁因其無需采用止水帷幕，環(huán)境影響小等優(yōu)點，在基坑工程中被廣泛應(yīng)用。咬合樁是一種鋼筋混凝土樁與素混凝土樁切割咬合成排樁的型式，要保證其質(zhì)量，必須控制好垂直度和咬合量，但在密集建筑群中大起伏巖面地層中施工咬合樁時，由于環(huán)境和地層的雙重影響，咬合樁的垂直度難以控制，容易出現(xiàn)樁孔傾斜等質(zhì)量問題[1-4]。而且由于起伏巖面的存在，如處理不當，需要耗費大量工時，導(dǎo)致上部軟弱地層需要等待時間過長，增加發(fā)生縮頸、塌孔等質(zhì)量問題的風(fēng)險[5-7]。

現(xiàn)以密集建筑群中大起伏巖面地層某3層地下室基坑項目為案例進行流密集建筑群中大起伏巖面地層嵌巖咬合樁施工要點的研究，供同行參考。

1 地質(zhì)情況及基坑支護情況

1.1 地質(zhì)情況

場地范圍內(nèi)地層發(fā)育情況自上而下為：

1)雜填土：雜色，松散～稍密，主要由粘性土、建筑垃圾、填石回填而成，夾少量生活垃圾等，其中頂部20 cm為混凝土路面。層厚0.5 m～14.4 m，平均層厚2.72 m。

2)含礫粘土：褐黃色，主要為黏性土，夾少量的礫砂，礫砂成分為石英質(zhì)，稍濕，可塑～硬塑狀態(tài)。層厚0.8 m～14.4 m，平均厚度6.35 m。

3)礫質(zhì)粘性土：褐紅、褐黃色，部分灰白色，由中粒花崗巖風(fēng)化殘積而成，除石英砂礫外，其他礦物均已風(fēng)化成黏性土，可塑～硬塑狀態(tài)。層厚0.6 m～19.3 m，平均厚度8.35 m。

4)全風(fēng)化花崗巖：褐紅、褐黃色，原巖結(jié)構(gòu)可辨認，鉀長石手捏呈粉末狀，巖芯呈土柱狀，堅硬狀態(tài)。層厚1.5 m～11.6 m，平均厚度6.03 m。

5)強風(fēng)化花崗巖：褐黃、褐紅、灰褐色，巖石因風(fēng)化強烈而解體，原巖結(jié)構(gòu)大部分被破壞，風(fēng)化裂隙很發(fā)育，鉀長石晶形完整，手捏有砂礫感。層厚0.3 m～25.2 m，平均厚度7.76 m。

6)中風(fēng)化花崗巖：褐黃、肉紅、淺灰色，主要由石英、長石、云母等礦物組成，中?；◢徑Y(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。層厚0.4 m～4.3 m，平均厚度1.61 m。

7)微風(fēng)化花崗巖：肉紅、淺灰色，主要由石英、長石、云母等礦物組成，中粒花崗結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造。層厚0.5 m～1.8 m，平均厚度1.2 m。

該基坑瀕臨地鐵，四周高層建筑眾多，位于密集建筑群中，場地巖面起伏大，基巖面最大高差達到15 m，最淺基巖面深度距地表只有12 m左右，最深處基巖面深度距離地表接近27 m，該基坑施工工況十分復(fù)雜。

1.2 基坑支護情況

本項目地下主體結(jié)構(gòu)為3層地下室，基坑周長約800 m，總面積約3 600 m2，基坑深度約20 m。基坑位于繁華鬧市區(qū)，四周都是密集的建筑群。

項目基坑安全等級為一級，采用咬合樁+內(nèi)支撐的形式[8-10]，部分軟弱部位在咬合樁外側(cè)施工一道三軸攪拌樁，咬合樁為葷樁φ1 200@1 900，素樁φ1 200@1 900(見圖1)，素樁采用C20細粒水下混凝土(粒徑小于2 cm)，葷樁采用C30水下混凝土。咬合樁咬合量為250 mm，基坑支護結(jié)構(gòu)緊貼紅線?；觾?nèi)側(cè)掛網(wǎng)錨噴并支設(shè)三道內(nèi)支撐，第一道內(nèi)支撐為混凝土支撐，第二道和第三道支撐均采用鋼支撐。咬合樁要求對葷樁，入巖不少于3 m，且進入基坑底不少于3 m；對素樁，入巖不少于0.5 m。

2 工藝流程及操作要點

2.1 工藝流程

該基坑項目咬合樁施工流程主要包括樁位定位放線、導(dǎo)墻施工、護筒埋設(shè)、鉆進成孔、下放鋼筋籠、灌注混凝土、鑿樁頭和檢測等工序。

2.2 導(dǎo)墻施工

咬合樁導(dǎo)墻采用C30鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，采用弧形鋼模(見圖2)，導(dǎo)墻厚度300 mm，寬1.5 m，采用Φ16鋼筋，咬合樁樁徑1 200 mm，弧形鋼內(nèi)模內(nèi)徑1.4 m，導(dǎo)墻平整度允許偏差不大于5 mm。由于該項目位于大起伏巖面地層，在成孔過程中易偏孔，除了導(dǎo)墻的平整度必須嚴格要求，還應(yīng)對地表土層整平壓實、填筑道碴、鋪設(shè)鋼板，保證整個場地平整，防止因場地不平整引起樁身垂直度偏差過大。

2.3 鉆進成孔

由于基坑位于密集建筑群中，場地周邊都是高層建筑物，空間狹小，傳統(tǒng)的全套管鉆機設(shè)備體積大，需要的場地空間也較大，因此在密集建筑群這種狹小的空間內(nèi)無法滿足工程要求，故本項目選用旋挖鉆機進行施工，目前先進的旋挖鉆機帶自動調(diào)平系統(tǒng)，在滿足狹小作業(yè)空間的同時保證成孔過程中的垂直度。本項目鉆進采用泥漿護壁成孔工藝，成孔時鉆頭對孔位應(yīng)準確，轉(zhuǎn)盤中心對中誤差不大于15 mm，鉆進過程中，應(yīng)按時對樁位及鉆桿垂直度復(fù)測檢查。

本項目采用硬咬合工藝，即在葷樁周圍兩素樁混凝土達到初凝以后，通過旋挖鉆機成孔施工葷樁。為防止穿孔的發(fā)生，咬合樁采用跳打法，且應(yīng)保證葷樁施工時兩側(cè)素樁混凝土達到初凝。

由于基坑位于密集建筑群中，在咬合樁成孔過程中采用分區(qū)分塊施工，施工中要加強對周邊環(huán)境的監(jiān)測。

2.4 灌注混凝土

本項目采用硬咬合，對混凝土無緩凝要求，采用普通的水下混凝土，混凝土的坍落度應(yīng)盡量小于180 mm?；炷凉嘧?yīng)連續(xù)緊湊，中途間隔時間不大于40 min，導(dǎo)管在混凝土中埋深不得小于2 m，嚴禁將導(dǎo)管拔出混凝土面，并應(yīng)控制提拔導(dǎo)管速度混凝土灌注高度應(yīng)比設(shè)計樁頂高程高出800 mm。

3 大起伏巖面地層施工要點

當場地巖面起伏大，應(yīng)通過地質(zhì)超前鉆探明巖層情況，當巖面起伏大時，適當加密鉆探孔，精確判定地質(zhì)巖面情況。本項目巖面高差達到15 m，最淺基巖面深度距地表只有12 m，最深處基巖面深度距離地表接近27 m，基坑底距地面高20 m，對于大起伏巖面地層，應(yīng)根據(jù)區(qū)地層特點分段施工，并根據(jù)巖層標高調(diào)整樁長，但必須保證入巖不少于3 m，且進入基坑底不少于3 m；對素樁，入巖不少于0.5 m。對于基巖高處基坑底較多，且?guī)r層堅硬的地段，可經(jīng)設(shè)計符合后適當調(diào)整樁長要求。

對于咬合樁，咬合量的控制尤為關(guān)鍵，而咬合樁的咬合量除了受樁位放樣的影響較大外，垂直度的控制也是影響咬合量的關(guān)鍵因素，例如對于樁長25 m的咬合樁，如果垂直度偏差1%，將會導(dǎo)致咬合量減少25 mm，而在大起伏巖面地層中，因為巖面傾斜的原因，垂直度的控制恰恰是一大難點。

本項目要求的咬合量為250 mm，設(shè)計要求咬合樁樁位偏差不超過30 mm，樁身垂直度偏差不大于0.3%，為了實現(xiàn)這一目標，施工中采取了以下措施：

1)項目成孔采用旋挖鉆機，最初采用功率較小的旋挖鉆機進行施工，發(fā)現(xiàn)施工過程中明顯超負荷，鉆具、鉆桿損壞頻次高，機械故障多，需經(jīng)常停機維修。且由于旋挖鉆機功率較小，在鉆孔加壓的過程中，鉆機不易保證穩(wěn)定，樁身垂直度難以保證，無法滿足垂直度要求。后更換大功率的285型旋挖鉆機施工，機械故障率降低，進度明顯加快，且樁身垂直度明顯提高。

2)成孔施工應(yīng)控制好機械轉(zhuǎn)速和鉆桿下壓力，進入土層與巖層交界面施工時，因地層軟硬不均，應(yīng)采用低速吊打的方式鉆進，保持鉆桿垂直度，鉆頭到達傾斜巖面處時，應(yīng)放慢1/3速度。因為當鉆進速度過快時，由于在傾斜巖面上鉆進阻力不均勻，鉆頭將沿傾斜方向鉆進，最終導(dǎo)致孔壁傾斜，垂直度達不到要求。

3)在巖層中成孔時，更換對巖石切削效果好的筒鉆，并根據(jù)巖石單軸飽和抗壓強度合理的選擇截齒和牙輪鉆，保證鉆進效率，當巖石的巖石單軸飽和抗壓強度為30 MPa～60 MPa時，選用截齒；當巖石的巖石單軸飽和抗壓強度大于60 MPa時，選用牙輪鉆。

4)可通過加高筒體高度的方式保證在傾斜巖面條件下鉆進的垂直度，使筒體長度由常規(guī)的1 m～1.2 m變到1.5 m～1.7 m。通過加高筒體，使筒體與孔壁的接觸面變大，從而通過孔壁限制筒體的偏移，為鉆頭鉆進過程提供更好的支撐，從而保證孔壁的垂直度。

5)當巖面傾斜角超過30°時，巖面傾斜過大，采取上述措施可能仍然無法保證孔壁的垂直度，可以通過在往斜巖面處回填塊石或C15混凝土補平傾斜面后，再進行鉆孔，使鉆頭在鉆進過程中均勻受力，保證孔壁的垂直度。

4 結(jié)語

在密集建筑群中大起伏巖面地層中施工咬合樁時，由于環(huán)境和地層的雙重影響，咬合樁的垂直度難以控制，容易出現(xiàn)樁孔傾斜等質(zhì)量問題，為了解決這一問題，對密集建筑群中大起伏巖面地層嵌巖咬合樁進行研究。通過研究，得出以下結(jié)論：

1)密集建筑群中大起伏巖面地層嵌巖咬合樁可采用帶自動調(diào)平系統(tǒng)的大功率旋挖鉆機通過硬咬合工藝成孔。

2)進入土層與巖層交界面施工時，應(yīng)采用低速吊打的方式鉆進。

3)可通過加高筒體高度的方式保證在傾斜巖面條件下鉆進的垂直度，為鉆頭鉆進過程提供更好的支撐，從而保證孔壁的垂直度。

4)當巖面傾斜角超過30°時，巖面傾斜過大，采取上述措施可能仍然無法保證孔壁的垂直度，可以通過在往斜巖面處回填塊石或C15混凝土補平傾斜面。