深基坑咬合樁組合支護(hù)施工技術(shù)及現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)研究

摘要：咬合樁組合支護(hù)能夠在確保深基坑安全穩(wěn)定可靠的前提下，兼顧經(jīng)濟(jì)性而得以推廣應(yīng)用。以東門河水系整治工程基坑為工程依托，采用咬合樁組合支護(hù)進(jìn)行開挖支護(hù)，對(duì)相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)闡述，并對(duì)樁體水平位移、基坑周圍地表沉降等開展現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)。研究結(jié)果表明：樁體水平位移隨著基坑開挖深度的增大不斷增大;支護(hù)樁樁體的最大水平位移處于樁頂位置，呈“懸臂”式;監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)顯示，拱形咬合樁支護(hù)結(jié)構(gòu)符合安全可靠要求。所得結(jié)論可為今后基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)選型及施工提供參考。

關(guān)鍵詞：深基坑;咬合樁;施工技術(shù);現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè);變形

0" "引言

深基坑開挖會(huì)引起周邊建筑物變形位移，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)?dǎo)致事故發(fā)生，因此開展關(guān)于深基坑支護(hù)方式的研究非常必要[1-5]。咬合樁組合支護(hù)結(jié)構(gòu)因支護(hù)可靠、成本低而得到了較為廣泛的應(yīng)用[6-7]。嚴(yán)偉飛等[8]以杭州市某城際鐵路標(biāo)段為研究對(duì)象，針對(duì)傳統(tǒng)咬合樁支護(hù)結(jié)構(gòu)存在的不足，對(duì)W形折線咬合樁支護(hù)結(jié)構(gòu)展開研究。通過有限元分析軟件ABAQUS建立相同咬合量（面積）、不同咬合角度的W形折線咬合樁支護(hù)結(jié)構(gòu)數(shù)值模型，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果，對(duì)不同開挖階段支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形、內(nèi)力、中性軸等承載特性進(jìn)行分析。王擴(kuò)等[9]依托首都機(jī)場(chǎng)線二期（西延）工程北新橋站，采用數(shù)值模擬方法，研究了不同葷（素）樁樁心距、葷樁直徑、素樁直徑等參數(shù)，對(duì)洞內(nèi)咬合樁中樁身橫向位移和樁身彎矩的影響規(guī)律，并優(yōu)化了洞內(nèi)咬合樁的設(shè)計(jì)參數(shù)。石小林等采用結(jié)合南充市都京港嘉陵江大橋工程實(shí)例，介紹了咬合密排樁圍堰結(jié)構(gòu)方案，分析了沖擊成孔咬合樁施工技術(shù)及成樁效果。

綜上所述可見，咬合樁組合支護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)于基坑支護(hù)具有較好的作用，而對(duì)于該支護(hù)結(jié)構(gòu)關(guān)鍵施工技術(shù)及現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)驗(yàn)證的研究仍然缺乏。本文以東門河水系整治工程基坑為工程依托，采用咬合樁組合支護(hù)進(jìn)行開挖支護(hù)，對(duì)相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)闡述，并對(duì)樁體水平位移、基坑周圍地表沉降等開展現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，以期對(duì)將來類似工程提供借鑒。

1" "工程概況

1.1" "工程背景

東門河水系整治工程地位于福清市玉屏街道，江濱路至一拂街區(qū)間。場(chǎng)地標(biāo)高在7.3～7.8m之間。建議基坑開挖前對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行整理，標(biāo)高不高于7.5m，基坑開挖底標(biāo)高約為-10.95m，基坑開挖深度8.4～18.45m，基坑支護(hù)總長(zhǎng)約為525m。

擬建基坑西側(cè)鄰近老城區(qū)居民樓，周邊建筑物密集，是施工質(zhì)量、安全重點(diǎn)控制區(qū)。西側(cè)為居民樓，東側(cè)為東門街及沿街商鋪。擬建基坑?xùn)|側(cè)為東門街道路（江濱路至一拂街區(qū)間），擬建施工圍擋將占道東門街半幅道路，將該半幅道路暫作為主要機(jī)械及材料進(jìn)出運(yùn)輸通道。

擬建基坑?xùn)|側(cè)與現(xiàn)狀東門街右側(cè)人行道沿線有DN300給水管1道，燃?xì)庵袎汗?道，雨水管1道，移動(dòng)通信管道等，擬施工支護(hù)樁外側(cè)距該處市政管線水平凈距約15m。 擬建基坑?xùn)|側(cè)與現(xiàn)狀東門街左側(cè)人行道存在的高壓電線桿，水平凈距約2～5m。該電桿及電線待遷移，目前已與電力部門對(duì)接臨時(shí)遷移或保護(hù)方案。基坑支護(hù)開挖施工平面布置如圖1所示。

根據(jù)鉆探揭露，自上而下依次如下：雜填土層層厚1.1～3.0m;粉質(zhì)粘性土層厚為0.60～1.80m;淤泥質(zhì)粘土層厚為1.20～6.90m;卵石層層厚為0.80～4.40m;砂土狀強(qiáng)風(fēng)化凝灰?guī)r層厚0.50～4.10m;碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化凝灰?guī)r層厚0.50～2.5m;中風(fēng)化凝灰?guī)r層厚8.4～11.30m。

1.2" "工程重點(diǎn)難點(diǎn)分析及對(duì)應(yīng)措施

本基坑支護(hù)工程?hào)|西兩側(cè)存在居民樓及周邊建筑物、地下管線，水平間距約為10m。如果在支護(hù)樁成孔過程中發(fā)生塌孔、過大振動(dòng)現(xiàn)象，建筑物與支護(hù)樁之間的土體將發(fā)生下沉和位移，直接會(huì)導(dǎo)致周邊建筑物及地下管線產(chǎn)生位移、變形、裂縫等現(xiàn)象。

采取措施如下：①根據(jù)地層情況選用鉆頭;②鋼護(hù)筒埋設(shè)前，應(yīng)準(zhǔn)確測(cè)量放樣，保證鋼護(hù)筒頂面位置偏差不大于5cm，埋設(shè)中保證鋼護(hù)筒斜度不大于1%;③鉆孔樁開孔后應(yīng)緩慢鉆進(jìn)，若發(fā)現(xiàn)偏位立即調(diào)整，直到孔位定型時(shí)，方可停止校核。④鋼筋籠下放時(shí)采用兩條吊筋，保證鋼筋籠起吊后的垂直度。

由于本工程基坑面積較小，基坑深度較深，導(dǎo)致土方開挖出土難度很大。對(duì)此采取措施如下：將出土坡道進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，在基坑?xùn)|南側(cè)在支護(hù)樁位置設(shè)置“U”形口，從基坑外開始放坡，有效增加出土坡道長(zhǎng)度。

本工程支護(hù)樁采用咬合樁，且咬合樁深度較深，鋼筋混凝土樁深度達(dá)到了16m，素混凝土樁深度達(dá)到16m，咬合寬度300mm。如果咬合樁垂直度控制不到位，將導(dǎo)致咬合寬度不足，造成漏水情況。采取措施如下：嚴(yán)格把控好葷素樁施工順序、位置及施工時(shí)間。

本工程工期緊、場(chǎng)地狹窄，給施工組織帶來很大的難度。對(duì)此采取措施如下：合理安排各工序的施工順序，盡量減少交叉施工。

2" "咬合樁關(guān)鍵施工技術(shù)

2.1" "咬合樁形式

本基坑咬合樁共計(jì)880根，其中A樁和B樁分別為430、450根，使用旋挖鉆機(jī)施工。根據(jù)工程地質(zhì)勘察報(bào)告，項(xiàng)目場(chǎng)地內(nèi)存在大量拆遷遺留的地梁、工程樁、條石等建筑廢料。施工圍護(hù)樁、咬合樁樁基時(shí)，應(yīng)先進(jìn)行樁基施工范圍內(nèi)破除建筑廢料換填土處理。咬合樁平面圖如圖2所示。

咬合樁按“先A后B”的順序施工咬合樁。A樁采用水下混凝土，不配鋼筋樁（素樁）。B樁采用水下混凝土，配鋼筋樁（葷樁），B樁成孔須在A樁混凝土初凝前用泥漿護(hù)壁成孔。

為達(dá)到咬合樁施工技術(shù)要求，要求定位誤差小于10mm，為此需硬化地面并做混凝土導(dǎo)墻，成樁垂直度要求達(dá)到0.3%。需掌握一序樁的初凝時(shí)間，使二序樁能夠順利施工。

2.2" "咬合樁施工順序

咬合樁均采用旋挖鉆機(jī)施工，樁施工分成兩序，一序樁（A樁）采用水下混凝土灌注，混凝土初凝時(shí)間不小于72h，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為水下C25。二序樁在相鄰的一序樁施工之后、強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度50%時(shí)進(jìn)行，混凝土等級(jí)為水下C30。首先施工素混凝土（A樁），然后施工葷樁（B樁），具體施工流向?yàn)椋篈1→A2—B1—A3—B2—A4—B3……，按照?qǐng)D3所示施工順序進(jìn)行施工。

2.3" "咬合樁施工關(guān)鍵技術(shù)

2.3.1" "旋挖鉆機(jī)施工工藝流程

旋挖鉆機(jī)施工流程如下：場(chǎng)地布置、測(cè)量復(fù)核→埋設(shè)護(hù)筒→泥漿制作→鉆機(jī)就位→鉆孔施工→成孔檢查，清孔并測(cè)定深度→放入鋼筋籠和導(dǎo)管→進(jìn)行混凝土灌注→拔出護(hù)筒并清理樁頭沉淤→自然養(yǎng)護(hù)成樁。

2.3.2" "鋼筋籠制作安裝

鋼筋籠直徑及制作應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，鋼筋籠應(yīng)整體制作，分段配筋。焊接長(zhǎng)度單面為10d（鋼筋直徑），雙面為5d，任一焊接中心至長(zhǎng)度為鋼筋直徑的35倍且不少于500mm的區(qū)段內(nèi)。下鋼筋籠時(shí)，將鋼筋籠吊直而后緩慢下降，避免上浮（標(biāo)高偏差≤100mm），確保鋼筋籠的安放深度達(dá)到設(shè)計(jì)要求，然后固定鋼筋籠。

2.3.3" "水下混凝土灌注

灌注樁應(yīng)采用旋挖成孔，采取間隔施工，并應(yīng)在灌注混凝土24h后進(jìn)行鄰樁成孔施工。導(dǎo)管選擇直徑250mm導(dǎo)管。下導(dǎo)管前，對(duì)每節(jié)導(dǎo)管進(jìn)行詳細(xì)檢查。第一次使用時(shí)需做密封水壓試驗(yàn)，試水壓力0.6～1.0MPa，不漏水即為合格。導(dǎo)管連接部位加密封圈及涂抹黃油，確保密封可靠，導(dǎo)管底部離孔底300～500mm。

3" "樁體水平位移監(jiān)測(cè)分析

基坑開挖的施工過程中，反映結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性最具代表性的數(shù)據(jù)，是基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的水平位移程度。設(shè)置的樁體水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)相對(duì)較多，本文選擇具有代表性的監(jiān)測(cè)點(diǎn)CX1、CX3、CX5測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，以向基坑內(nèi)側(cè)變形的樁體水平位移為正，得到不同開挖階段測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)曲線，如圖4所示。

從圖4可以看出：基坑降水開挖過程中，拱形咬合樁支護(hù)結(jié)構(gòu)支護(hù)樁變形方向隨著位置的不同而改變，支護(hù)樁樁體的最大水平位移處于樁頂位置，變形呈“懸臂”式。支護(hù)樁變形程度隨著基坑開挖深度不斷增大，但變形增大的幅度逐步減小。

監(jiān)測(cè)點(diǎn)CX1與CX5樁體水平位移數(shù)據(jù)顯示，隨著樁體開挖深度的不斷增加，樁體向基坑外側(cè)變形的范圍在不斷增大。向著基坑內(nèi)側(cè)變形的是樁體下部，而向基坑外側(cè)變形的是樁體上部。當(dāng)基坑開挖結(jié)束時(shí)，CX1與CX5樁體向基坑外側(cè)變形范圍，約達(dá)樁長(zhǎng)1/3，為地表到深度-8m。

當(dāng)基坑開挖結(jié)束時(shí)，樁體最大水平位移值不同，總體變形情況較小。其中，CX1最大水平位移為1.27mm，CX3最大水平位移為8.74mm，CX5最大水平位移為1.53mm。由此可以得出，從拱冠至拱腳，樁體的水平位移程度在持續(xù)減少，樁體最大水平位移值始終小于20mm，符合變形控制值標(biāo)準(zhǔn)。綜上所述，拱形咬合樁支護(hù)結(jié)構(gòu)符合安全可靠標(biāo)準(zhǔn)。

4" "結(jié)束語

本文通過在東門河水系整治工程基坑咬合樁組合支護(hù)開挖施工現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，記錄樁體水平位移、基坑周圍地表沉降等代表性數(shù)據(jù)，以圖表形式直觀展現(xiàn)了監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行綜合分析，得出以下結(jié)論：

基坑開挖完成時(shí)，樁體水平位移達(dá)到最大值。在基坑開挖過程中，樁體水平位移隨著基坑開挖深度的增大不斷增大。

基坑降水開挖過程中，支護(hù)樁變形趨勢(shì)一致，拱形咬合樁支護(hù)結(jié)構(gòu)支護(hù)樁變形方向，隨著位置的不同而改變。支護(hù)樁樁體的最大水平位移處于樁頂位置，呈“懸臂”式。監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)顯示，在基坑降水開挖過程中，樁體最大水平位移值始終小于20mm，符合變形控制值標(biāo)準(zhǔn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉輝喜，張澤輝，史豪杰.基于GIS技術(shù)的城市明挖隧道深基坑支護(hù)施工安全監(jiān)測(cè)方法[J].粉煤灰綜合利用，2021，35（6）：58-63.

[2] 徐建濤.多期軟土地區(qū)深基坑支護(hù)及位移控制方案探討[J].地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境保護(hù)，2021，32（2）：62-65.

[3] 孫秉珍，張淑，楊佳楠.基于前景理論和BWM的深基坑支護(hù)方案綜合評(píng)價(jià)[J].安全與環(huán)境學(xué)報(bào)，2021，21（1）：70-77.

[4] 李明濤，王會(huì)萌，姚文虎.沉入式混凝土套箱在高架車站基坑支護(hù)中的應(yīng)用[J].鐵道建筑技術(shù)，2021（9）：158-162.

[5] 任帥.軟土地區(qū)圓形深基坑變形特性及分析[J].福建建材，2021，247（11）：47-50+76.

[6] 李恒寶，朱琳.超深巨厚砂層中咬合樁施工關(guān)鍵技術(shù)[J].西部探礦工程，2021，33（11）：25-27+31.

[7] 石小林，付玉國(guó).咬合密排樁圍堰沖擊成孔施工技術(shù)[J].西部交通科技.

[8] 嚴(yán)偉飛，趙爽，郭舒帆，等.W形折線咬合樁咬合角度對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)承載特性的影響研究[J].施工技術(shù)（中英文），2021，50（20）：90-94.

[9] 王擴(kuò)，姚愛軍，張東，等.富水地層中暗挖地鐵車站洞內(nèi)咬合樁力學(xué)性能及優(yōu)化[J].地下空間與工程學(xué)報(bào)，2021，17（S2）：779-787.