明挖隧道深基坑圍護(hù)樁侵限控制與處理

曾見

（中鐵二十二局集團(tuán)有限公司）

1 工程概況

某鐵路隧道全長3430m，采用基坑明挖法，開挖深度22.0～24.0m、寬度13.6～15.7m，設(shè)置鉆孔樁，規(guī)格為樁徑0.8～1.0m、樁長23～34m、間距1.1～1.35m，采取“上部放坡和土釘墻+下部樁體和鋼管支撐”相結(jié)合的方案，構(gòu)成完善的支護(hù)體系，以維持基坑的穩(wěn)定性。

隨著基坑的開挖，開挖至隧道仰拱時(shí)，通過測量發(fā)現(xiàn)部分位置圍護(hù)樁已侵限至隧道主體結(jié)構(gòu)，無法正常地施工隧道主體，需處理后才可正常施工。根據(jù)統(tǒng)計(jì)侵限5cm 以下的揭示1 處，侵限5～10cm 的揭示7 處，侵限10～20cm 的揭示8 處，侵限20cm 以上的揭示1 處，即侵限程度主要集中在5～20cm。連續(xù)侵限段落不超過10m，且隧道投影范圍內(nèi)樁侵限程度大于上部，圍護(hù)樁施工缺陷多為向基坑內(nèi)傾斜。

2 圍護(hù)樁侵限原因分析

圍護(hù)樁由于擴(kuò)孔、偏孔、鉆孔垂直度、鋼筋籠吊裝、澆筑時(shí)躲避現(xiàn)場管線等原因，部分圍護(hù)樁侵入主體結(jié)構(gòu)側(cè)墻限界。根據(jù)開挖揭示圍護(hù)樁侵限情況，圍護(hù)樁形位偏差主要體現(xiàn)為向基坑內(nèi)傾斜。

3 侵限處理方案

3.1 土方開挖階段侵限處理

在基坑開挖過程中，土方分層開挖，測量人員根據(jù)土方開挖進(jìn)度逐層檢查圍護(hù)樁侵限情況，填寫圍護(hù)樁侵限情況統(tǒng)計(jì)表，表中分別記錄圍護(hù)樁里程、左右線位置、高程及侵限情況。

開挖階段圍護(hù)樁剔鑿處理只處理圍護(hù)樁擴(kuò)孔、塌孔等素混凝土塊。施工人員根據(jù)侵限數(shù)值進(jìn)行剔鑿處理，確保剔鑿尺寸符合施工要求，避免剔鑿不足或剔鑿超量。開挖階段圍護(hù)樁只剔鑿至主筋外邊緣，不得切斷圍護(hù)樁主筋。

圍護(hù)樁侵限區(qū)域剔鑿尺寸應(yīng)考慮設(shè)計(jì)樁間噴混厚度。剔鑿?fù)戤吅鬁y量人員進(jìn)行復(fù)查驗(yàn)收，剔鑿尺寸不足的，進(jìn)行二次剔鑿。驗(yàn)收合格后開始進(jìn)行噴混施工。噴混施工前在基坑側(cè)壁上間距3m 設(shè)置控制點(diǎn)，根據(jù)控制點(diǎn)控制鋼筋綁扎高度及噴射混凝土高度控制，避免混凝土噴層過厚造成侵限。

開挖階段若圍護(hù)樁剔鑿至主筋仍未滿足尺寸要求，則不再進(jìn)行剔鑿，直接在表面綁扎鋼筋網(wǎng)片并進(jìn)行噴射混凝土作業(yè)。侵限尺寸在測量記錄表中記錄，待基坑開挖完畢后再進(jìn)行剔鑿。

3.2 結(jié)構(gòu)施工階段侵限處理

結(jié)構(gòu)施工階段圍護(hù)樁侵限處理根據(jù)高度不同分為兩個(gè)處理區(qū)域。

⑴仰拱區(qū)域侵限剔鑿

最下道鋼支撐以下區(qū)域，在最下道鋼支撐安裝完畢，土方開挖至距基底1m 開始進(jìn)行圍護(hù)樁侵限處理，使用人工進(jìn)行圍護(hù)樁侵限剔鑿。剔鑿?fù)戤吅笄宀奂皦|層施工。

圍護(hù)樁侵限處理至最下道鋼支撐三角支架下200mm 位置，剔鑿不得碰觸三角支架。剔鑿?fù)戤吅?，?jīng)測量驗(yàn)收合格后綁扎鋼筋網(wǎng)進(jìn)行噴射混凝土找平。

⑵最下道撐和邊墻上部鋼支撐間侵限剔鑿

最下道撐和邊墻上部鋼支撐間圍護(hù)樁侵限，在仰拱混凝土澆筑完畢后進(jìn)行剔鑿處理。仰拱混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，拆除最下道鋼支撐。鋼支撐拆除需隨襯砌結(jié)構(gòu)施工速度逐板拆除。測量人員對基坑進(jìn)行侵限測量，存在侵限的進(jìn)行剔鑿處理。

此區(qū)域在仰拱填充層上使用鋼管搭設(shè)操作平臺進(jìn)行人工剔鑿。鋼支撐區(qū)域鋼支撐架設(shè)前一次性剔鑿處理到位，將鋼圍檁范圍內(nèi)補(bǔ)強(qiáng)后架設(shè)鋼支撐。

3.3 圍護(hù)樁剔鑿處理方式

3.3.1 圍護(hù)樁剔鑿5cm 以下（輕微）

⑴工藝流程

侵限測量→剔鑿處理→剔鑿復(fù)測→網(wǎng)噴混凝土。

⑵施工做法

①侵限測量

基坑開挖過程中，測量人員及時(shí)進(jìn)行圍護(hù)樁侵限測量，填寫測量記錄表。測量完成后當(dāng)天將統(tǒng)計(jì)表匯總交給現(xiàn)場負(fù)責(zé)人?，F(xiàn)場負(fù)責(zé)人根據(jù)測量數(shù)據(jù)確定剔鑿區(qū)域及處理方式。剔鑿尺寸應(yīng)考慮50mm 噴射混凝土厚度。

②剔鑿處理

使用鋼管架搭設(shè)操作平臺，并使用電鎬從上到下分層進(jìn)行剔鑿。剔鑿處邊界應(yīng)剔鑿平順。遇到圍護(hù)樁環(huán)向箍筋采用鋼筋剪將箍筋剪開，外露主筋使用等離子或角磨機(jī)進(jìn)行切除。鋼筋端頭用錘子將外露主筋敲入圍護(hù)樁內(nèi)側(cè)。剔鑿凹坑大于15cm 區(qū)域，拌制細(xì)石混凝土進(jìn)行填補(bǔ)。

③剔鑿復(fù)測

對剔鑿區(qū)域進(jìn)行復(fù)測，使用免棱鏡全站儀根據(jù)剔鑿情況檢查剔鑿表面平整度。間距1m 見方全面檢查剔鑿表面，并單獨(dú)復(fù)測局部突出點(diǎn)。

④網(wǎng)噴

在圍護(hù)樁表面綁扎φ8@200 鋼筋網(wǎng)片，鋼筋網(wǎng)使用φ22 鋼筋固定于樁間土。鋼筋網(wǎng)片應(yīng)緊貼圍護(hù)樁表面。控制噴射混凝土厚度50mm，噴射混凝土覆蓋鋼筋網(wǎng)片10mm 即可。剔鑿接茬部位應(yīng)噴射順平。

3.3.2 圍護(hù)樁剔鑿5～10cm 以下（較嚴(yán)重）

工藝流程、施工做法同3.3.1，但在圍護(hù)樁表面綁扎φ22@150 雙向鋼筋網(wǎng)片。

3.3.3 圍護(hù)樁剔鑿10～20cm 以下或單根圍護(hù)樁剔除（嚴(yán)重）

⑴工藝流程

侵限測量→錨管施工→圍護(hù)樁剔鑿→綁扎鋼筋網(wǎng)→噴射混凝土。

⑵施工方法

①侵限測量

測量方式同3.3.1。

②錨管施工

錨管使用直徑108mm，長6m，壁厚6mm 鋼管制，詳見圖1。錨管制作成尖頭，管底3m 范圍內(nèi)使用電鉆打直徑10mm 間距400mm 梅花形注漿孔。

圖1 圍護(hù)樁錨管加固

土方每次開挖深度不得超過3m，錨管豎向間距1m，水平間距1m，錨管與水平夾角為5°～10°。錨管搭設(shè)范圍與圍護(hù)樁剔鑿范圍相同。錨管打設(shè)完畢后內(nèi)部注入采用0.5 水泥漿，漿液通過注漿管從孔底自下而上反向壓漿，將孔底殘留的碎渣壓出孔外，當(dāng)孔口流出漿液10～15 秒后，可停止注漿。第一次注漿完成2～3 小時(shí)后，進(jìn)行第二次高壓注漿，采用純水泥漿，注漿壓力為1.5～1.8MPa。

③圍護(hù)樁剔鑿

圍護(hù)樁侵限剔鑿應(yīng)在土方開挖見底后，由下向上剔鑿，每次剔鑿高度按3m 控制，詳見圖2。

圖2 單獨(dú)圍護(hù)樁鑿除處理

④綁扎鋼筋網(wǎng)

在圍護(hù)樁外綁扎φ22mm@150 雙向鋼筋網(wǎng)片，錨管位于鋼筋網(wǎng)十字交叉處，將錨管與鋼筋進(jìn)行焊接。外露錨管使用角磨機(jī)與鋼筋切齊。

⑤噴射混凝土

在圍護(hù)樁外噴射C25 混凝土，噴射混凝土表面需均勻平順，控制噴射厚度，不可露筋。

開挖至基底后，盡快施作墊層，并在嚴(yán)重侵限圍護(hù)樁對應(yīng)位置的墊層內(nèi)施做0.4×0.4m 的鋼筋混凝土加強(qiáng)措施，起支撐作用。梁主筋φ22，箍筋直徑φ8，間距250mm。加強(qiáng)梁主筋與圍護(hù)樁主筋連接，詳見圖3。加強(qiáng)支撐形狀與隧道主體結(jié)構(gòu)底板形狀匹配，應(yīng)加強(qiáng)現(xiàn)場管理，墊層加強(qiáng)梁施工不得影響主體結(jié)構(gòu)仰拱施作時(shí)間。

圖3 基底墊層內(nèi)鋼筋混凝土加強(qiáng)措施示意

3.3.4 圍護(hù)樁連續(xù)剔除20cm 以上（極嚴(yán)重）

圍護(hù)樁連續(xù)剔鑿20cm 以上的，使用錨管進(jìn)行加固。圍護(hù)樁剔鑿需控制剔鑿縱向長度，每次剔鑿縱向長度不得超過6m。待前一段修補(bǔ)完畢之后再進(jìn)行下一段剔鑿。施工完畢后及時(shí)進(jìn)行襯砌結(jié)構(gòu)施工。

⑴工藝流程

侵限測量→鋼管樁施工→錨管施工→圍護(hù)樁剔鑿→綁扎鋼筋網(wǎng)→噴射混凝土。

⑵鋼管樁施工方法

使用小型鋼管樁機(jī)在冠梁頂卸載平臺上，由冠梁頂向下打鋼管樁。鋼管直徑200mm，壁厚10mm，間距750mm，梅花形布置。共布置5 排，第1 排貼近冠梁，第1～3 排垂直設(shè)置，第4～5 排與地面向邊坡方向分別按7°、15°設(shè)置，鋼管底位于基坑底以下不小于5m。鋼管內(nèi)設(shè)置HRB400φ20mm 鋼筋三角支架，豎向間距1.5m，鋼管內(nèi)填充C30 細(xì)石混凝土。鋼管與成孔空隙間注入水灰比＜0.5 的水泥漿。根據(jù)需破除圍護(hù)樁數(shù)量及距離確定鋼管樁打設(shè)長度及數(shù)量，鋼管樁縱向打設(shè)范圍應(yīng)超出侵限樁外緣不小于1m，鋼管樁布置位置應(yīng)考慮樁間錨管，避免沖突。

鋼管樁頂部需澆筑300mm 厚鋼筋混凝土承臺與冠梁進(jìn)行連接，確保鋼管樁共同受力。在冠梁頂植入2 排φ20@200 鋼筋，綁扎φ20@200 雙層雙向鋼筋網(wǎng)，澆筑C30 混凝土。鋼管樁施工完畢后待混凝土達(dá)到強(qiáng)度后在對圍護(hù)侵限圍護(hù)樁進(jìn)行分層剔鑿。

⑶錨管施工

錨管施工同3.3.3。

⑷鋼筋混凝土加強(qiáng)撐

鋼筋混凝土加強(qiáng)撐施工同3.3.3。

3.3.5 圍護(hù)樁剔除施工注意事項(xiàng)

⑴應(yīng)嚴(yán)格按照施工圖設(shè)計(jì)基坑施工順序開挖并及時(shí)架設(shè)支撐，基坑邊緣嚴(yán)禁堆載和運(yùn)行重型施工機(jī)械，控制圍護(hù)樁各工況內(nèi)力。

⑵圍護(hù)樁剔鑿施工應(yīng)嚴(yán)格按照處理方案中相關(guān)要求實(shí)施，應(yīng)另行編制專項(xiàng)施工方案。

⑶應(yīng)加墻圍護(hù)樁剔除范圍的基坑變形監(jiān)測，包括鋼支撐內(nèi)力監(jiān)測，冠梁頂位移，圍護(hù)樁測斜監(jiān)測等內(nèi)容，并在設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上適當(dāng)加密監(jiān)測頻率和點(diǎn)位，圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變形達(dá)到預(yù)警值應(yīng)立即停止開挖。應(yīng)編制基坑施工風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)急預(yù)案。

4 圍護(hù)樁的侵限控制措施

4.1 對樁機(jī)進(jìn)行全面的檢查

樁機(jī)進(jìn)場后，先由樁機(jī)人員對樁機(jī)及相應(yīng)機(jī)械進(jìn)行檢查維修，并進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)調(diào)試，然后再由專業(yè)施工員對重點(diǎn)部位進(jìn)行再次檢驗(yàn)，檢查合格后，填寫機(jī)械進(jìn)場檢查合格證明書交與監(jiān)理，最后在監(jiān)理的旁站下，進(jìn)行試樁。

4.2 熟悉工程地質(zhì)資料

開工前，總工向有關(guān)人員對本工程的地質(zhì)資料進(jìn)行詳細(xì)的交底，重點(diǎn)注意各土層分層的土質(zhì)情況和位置，以便在鉆進(jìn)過程中及早采用應(yīng)對措施，防止由于地質(zhì)情況不熟悉造成樁的垂直度偏差。

4.3 測量放樣

施工放樣，由測量工程師對本工程的圍護(hù)結(jié)構(gòu)在平面位置進(jìn)行施工放樣，然后確定圍護(hù)結(jié)構(gòu)的中心線，中心線應(yīng)考慮圍護(hù)樁施工允許偏差、基坑位移、主體外防水的厚度和外墻的施工偏差。護(hù)筒的埋設(shè)也很重要，護(hù)筒內(nèi)徑應(yīng)比鉆頭直徑略大。

4.4 鉆機(jī)就位

就位前先平整場地，鋪好枕木后用水平尺校正，保證鉆機(jī)平穩(wěn)、牢固，以防鉆機(jī)傾斜或位移。要求鉆盤中心同鉆架上的起吊滑車處于同一垂直線上，要求偏差不大于±20mm。樁機(jī)就位后，其護(hù)筒底標(biāo)高及轉(zhuǎn)盤標(biāo)高必須由項(xiàng)目部專職技術(shù)員親自測量，并對測繩進(jìn)行標(biāo)驗(yàn)，并經(jīng)監(jiān)理工程師對鉆機(jī)的位置、水平度和垂直度檢驗(yàn)合格后，方可開鉆。

4.5 鉆孔過程中控制

⑴鉆機(jī)的控制：鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)視土層情況加壓，開始應(yīng)輕壓力、慢轉(zhuǎn)速，逐步轉(zhuǎn)入正常，一般土層按鉆具自重鋼繩加壓，不超過10KN；基巖中鉆進(jìn)為15～25KN；鉆機(jī)轉(zhuǎn)速：對合金鉆頭為180r/min；鋼粒鉆頭100r/min。在松軟土層中鉆進(jìn)，應(yīng)根據(jù)泥漿的補(bǔ)給情況控制鉆進(jìn)速度。

⑵人員應(yīng)注意的問題：鉆機(jī)操作手是控制樁垂直度的第一關(guān)，除了按規(guī)定填寫《鉆孔樁鉆進(jìn)記錄》外，對出現(xiàn)的異常情況要第一時(shí)間通知分管施工員；施工員是控制的第二關(guān)，在鉆進(jìn)過程中第1～2m 要檢查一次成孔的垂直度，遇到土層復(fù)雜的地質(zhì)，應(yīng)0.5～1m 要檢查一次，如發(fā)生偏斜應(yīng)立刻停止鉆進(jìn)，采取措施進(jìn)行糾偏，并做好相關(guān)施工記錄。

5 結(jié)論

本工程采用以上處理和控制措施后，安全高效的地完成了既有圍護(hù)樁侵限問題的整改，同時(shí)也有效減少了后期圍護(hù)樁施工侵限情況。因此得出結(jié)論：雖然造成圍護(hù)樁侵限的原因較為復(fù)雜，但通過后期采用“剔除、加設(shè)錨管、施做混凝土加強(qiáng)撐”等措施可以得到有效的處理；同時(shí)如果采取“對樁機(jī)進(jìn)行全面的檢查、熟悉工程地質(zhì)資料、加強(qiáng)測量放樣、鉆孔過程中加強(qiáng)控制”等措施可以有效減少圍護(hù)樁侵限情況的發(fā)生。