咬合樁施工在復雜地質環境中施工的難點及解決方法

夏兆

（上海隧道工程股份有限公司，上海市200082）

1 工程概況

寧波市軌道交通2號線一期工程城隍廟站位于解放南路柳汀街路口南端。

工程平面如圖1所示，東側附屬結構基坑總面積為5 725 m2，開挖深度為10.9 m，局部落低1.7 m，采用半蓋挖順作法施工。東側附屬基坑距離老城隍廟古建筑最近為4.3 m。

圖1 工程總平面圖

施工難題是東側附屬基坑內存在面積約3 500m2的地下室，靠近老城隍廟一側圍護結構位于地下室范圍內。地下室頂板已拆除，底板、側墻均未清除，地下室內已回填建筑垃圾。

車站附屬基坑靠老城隍廟古建筑一側采用咬合樁圍護形式，樁徑1 m，樁長23 m，共160根樁，共兩種樁基形式，A型樁和B型樁各80根。

現場自然地面標高為+3.5 m，地下室底板底標高為-3.0 m。

2 施工方法

施工流程如圖2所示。

圖2 咬合樁工藝流程圖

施工順序：總的施工原則是先施工A樁，后施工B樁，其施工工藝流程是：A1—A2—B1—A3—B2—A4—B3……，如圖3所示。

圖3 咬合樁施工流程圖

3 施工難點及解決方案

3.1 清除地下障礙物

東側附屬基坑范圍內存在原玲瓏賓館拆除后遺留的大量地下障礙物，主要有：地下室底板、地下室側墻、地下室圍護樁（直徑600 mm）、老工程樁（直徑425 mm）。常規咬合樁套管無法對障礙物進行清除。

解決方案：采用RT260H型全回轉清障，結合咬合樁進行施工。

全回旋套管鉆機套管動力裝置采用楔型夾緊機構將回轉鉆機的回轉支承環與套筒固定，全回旋動力裝置主要是為套管360°回轉及刀頭切削障礙物提供動力，包括上下抱箍夾緊系統和一套豎向升降系統。

套管有兩方面功能：一方面將頂部驅動設備提供的扭矩和壓入力傳遞給刀頭，同時在鉆進的過程中還起到支護孔壁，防止孔壁坍塌的作用。套管厚度為80 mm的鋼質桶式結構，在管口布置硬質鎢合金鋼刀頭。

選用鋼套管外徑為Φ1 000 mm，鋼套管總長度為23 m/組套。其中6 m3節，7 m 1節，并配備70 t吊車配合清障和拔樁，如圖4所示。

圖4 全回轉施工現場布設圖

3.2 導墻施工

在全回轉清障時，設備對地基壓力達到46 t，常規導墻深度為200～300mm，無法滿足承載力要求。

為確保施工安全，防止全回轉設備移位或傾斜，需加強地基基礎，導墻深度加強至1m（見圖5），并與周邊施工便道連接。

圖5 導墻施工示意圖

3.3 咬合樁鋼筋籠施工難點

3.3.1 鋼筋籠尺寸

全回轉套管厚度為80 mm，全回轉套管內徑為840 mm，鋼筋籠箍筋設置于主筋外側，箍筋為10mm。在施工過程中，鋼筋籠吊放施工空間需5 mm，鋼筋籠護壁環厚70 mm，鋼筋籠主筋外徑尺寸實際施工只能為670 mm（箍筋外徑700 mm）。

咬合樁A樁、B樁均設置了鋼筋籠，A樁為圓形鋼筋籠，B樁為方形鋼筋籠，詳見圖6所示。

圖6 咬合樁鋼筋籠示意圖

3.3.2 鋼筋籠的就位

咬合樁先施工B樁，再進行A樁施工。在A樁施工時，需切削B樁混凝土，需嚴格控制B樁方鋼筋籠的偏位及扭轉，見圖7所示。

圖7 B樁方鋼筋籠偏位示意圖

3.4 超緩凝混凝土

在咬合樁B樁施工時，需切削A樁，對混凝土初凝時間有特殊要求。

全回轉就位清障、鋼筋籠吊裝、混凝土澆筑約需12 h，根據施工流程，B樁在施工時，需切削兩根A樁，其中A樁澆筑時間距離B樁清障最長時間為2根樁（24 h）。咬合樁混凝土緩凝不得小于24 h。

3.5 垂直度控制

在咬合樁B樁施工時，需切削兩根A樁，正常情況下兩根A樁混凝土未初凝，切削摩擦力相同。但實際施工過程中，咬合樁是從中間開始施工。如圖8所示，先施工A1、A2、B1…完成左側咬合樁后再施工右側，在這過程中，B1’樁施工時需切除A1、A1’樁，兩根A樁強度差別大，這對全回轉成孔垂直度控制帶來很大的困難。

圖8 咬合樁分布情況示意圖

控制措施：

（1）合理安排施工工序，盡量減少上述不利工況。

（2）等A1’達到一定強度后進行施工。設法消除一部分全回轉在切削時的不均勻受力，調整A1’樁混凝土緩凝劑添加量，讓全回轉設備減小受力不均勻。

（3）實時調整全回轉姿態。在全回轉設備上設置了圓水平氣泡裝置，若水平氣泡偏移，及時調整全回轉四個腳部油缸伸縮長度，確保套管豎直。

3.6 混凝土澆筑

（1）B樁方型鋼筋籠尺寸為350 mm×700 mm，內徑較小，無法采用常規管徑200 mm的混凝土導管，需專門加工管徑150 mm導管。為防止堵管，混凝土的骨料粒徑應小一些，不宜大于20 mm，塌落度不宜小于20 cm。

（2）全回轉設備高出地面約2 m，混凝土攪拌車下料口無法直接將混凝土放入澆筑導管上的料斗內，施工現場沒條件配備一部專門泵車，根據現場實際情況配備一臺小松220型挖機進行混凝土澆筑。

（3）咬合樁單樁混凝土方量為17.77 m3，為兩車混凝土。因套管壁厚達8 cm，套管拔除后混凝土面會下降，一車混凝土澆筑完成后拔除兩節套管，最后一節套管（6 m）拔除前混凝土面應高出地面1.5 m，套管拔出后混凝土面下降至設計標高，若不足需加方。

4 施工效果

根據施工方案，工程咬合樁施工工期為5個月，施工較順利，達到了理想的效果。

（1）采用全回轉清障結合咬合樁施工工藝，樁身垂直度、位置、混凝土強度都滿足設計要求，咬合樁實物如圖9所示。

圖9 現場咬合樁情況實景

（2）地下障礙物未影響圍護樁施工進度，工期在可控范圍內，保證了后續基坑開挖時間節點。

（3）古建筑在咬合樁施工期間沉降最大為2.5 cm，不均勻沉降控制在5 mm以內，裂縫、墻體傾斜均未增加。

（4）周邊管線沉降在1 cm以內，未發生管線事故。

在基坑開挖過程中，咬合樁接頭止水情況良好，未發現滲漏水情況，變形最大為18.91 mm，確保了基坑施工安全穩定地進行。

全回轉清障結合咬合樁施工在該工程應用中獲得了成功，證明了在全回轉清障與咬合圍護樁兩種施工能夠有效地結合，并能集兩種工藝優點。該施工方法適用于在繁華市區和周邊建筑物密集，要清除地下障礙物，并完成圍護樁，具有無震動、施工快、投資費用小、對周邊建筑影響小等特點。