靜壓沉管成孔擠密樁地基處理在西安地鐵施工中的應用

陸建國

（中鐵四局集團有限公司西安分公司 陜西西安 710082）

引言

立題背景：隨著經濟發展，我國越來越多省會級城市及符合國家發改委相關規定的城市開始進行各市的地鐵或輕軌交通建設。西安市亦于2006年開始建設本市的軌道交通。因西安市地處黃土地區，地質條件與其他地區不同，多存有地裂縫、濕陷性黃土等特殊地質條件，為西安地鐵建設帶了新的挑戰。地裂縫、濕陷性黃土特殊地質在西安地鐵十年來的建設過程中得以解決。目前對濕陷性黃土進行地基處理加固時擠密樁施工均采用施工方式，如沖擊或者振動成孔方式進行施工。均存在對地層擾動大，會造成沖擊荷載及振動荷載，不能用于本項目施工。

1 工程概況

西安地鐵五號線雁鳴湖停車場主要包含綜合樓、污水處理站等房建工程，室內外裝修（含水電暖等）及室外綠化工程，停車場運營庫、洗車庫等鋼結構工程及入場線段地下結構工程。

其中出入場線段長度為537.6m，該處地質情況根據前期勘探揭露地層自上而下為雜填土（1-1）、新黃土（3-1-1）、古土壤Ⅱ（3-2）、老黃土Ⅲ（4-1-1）、粉質黏土Ⅲ（4-4）、中砂（4-7）、卵石礫層（4-11）粉質黏土Ⅲ（4-4）。其中3-1-1層新黃土、3-2層古土壤及4-1-1層老黃土（水上）具濕陷性，4-2-1層古土壤僅局部具自重濕陷性和濕陷性。根據探井試驗資料分析，本工點濕陷性土層深度約為27m。在出入場線段與正線交疊段對工程產生影響的土層厚度為8～8.6m。如圖1、2所示。為確保主體結構建成后，有雨水下滲至該地層后由于濕陷性導致不均勻沉降，引導主體結構內產生次生內力，對結構耐久性、安全性等產生影響，在結構施作前，對基進行加固處理。

圖1 出入場線段與正線交疊段縱剖面示意圖

2 原設計方案

圖2 出入場線段與正線交疊段平面示意圖

最初因未考慮總工期統籌原因，未考慮到已施工正線，設計方案為常規動力成孔方式。但進場后對正線土建施工標段進行察訪后得知，正線初支已施工完成。根據工期安排，在我單位開始施工出入場線段與正線交疊段地基加固時，與出入場線交疊段正線區間隧道二襯不能按期施工完成并達到設計強度要求。

3 改進方案

在此情況下，為了避免在采用原方案施工時對已施工正線隧道初支產生影響，造成其發生側向位移或破裂等。對現場實際情況及設計施工要求進行分析后，決定對成孔方式工藝進行更換，以避免對已完成隧道初支產生影響。

經對目前已有成孔工藝進行對比后，決定采用靜壓沉管方式進行成孔施工。采用此方式成孔優點有二：

（1）有鐵路、公路路基在進行地基處理時采用沉管成孔擠密樁施工的先例，有經驗可對比借鑒。

（2）該方式能避免常規動力成孔時產生的沖擊及振動荷載對已施工完成下部正線隧道初支結構產生影響，確保其結構安全性。

4 靜壓沉管成孔擠密樁施工工藝

靜壓沉管是通過靜力壓樁機以壓樁機自重及配重作反力可將帶鋼腳壁刃的鋼管采用環箍下壓方式壓入地層土中。待成孔到設計標高后，拔除鋼套管后向孔內進行填料進行靜壓夯實操作。由于施工過程中無沖擊荷載及振動荷載產生，所以能避免對已完成建構筑物產生影響。

4.1 工藝流程（如圖3）

4.2 操作工藝

（1）場地平整

在樁孔施工前，應先對施工場地進行平整，確保施工機械停機平穩。對施工范圍的場地進行平整、壓實，以達到樁機行進和施工作業無障礙要求。

（2）測量定位

施工前，根據平面布置圖、樁位圖，對已進行編號樁位進行放樣，定施工樁位點，并做好標識并做好護樁，經檢驗無誤后，方可進行施工，施工過程中進行施工記錄。樁孔中心點的偏差不超過±20mm。

圖3

（3）成孔施工

將成孔樁機進行拼裝調試，樁機移位至樁位處就位并調平。在鋼套管下部用過圓中心垂直方向交叉（即鋼套管圓心）點吊垂球，并用垂球進行樁位對位，用經緯儀或全站儀在兩個相互垂直的方向檢查垂直度，鋼套管調整后垂直度偏差不應大于0.5%，符合要求后進行鋼套管壓入施工。壓管完成后，須檢查樁孔底部有無進泥進水，有則須予以清除。壓管施工時，應以樁長控制為重要依據，以試樁確定的壓樁力標準值作為最終壓力控制的參考依據。滿足樁長控制標準后，即可停止壓樁。

下壓沉管時，當樁身的傾斜度超過1.5%，應拔除鋼套管進行填孔后重打，若出現樁孔歪斜，鋼套管腳壁刃損壞等情況，應及時回填擠密重打，每次成孔拔管后應及時檢查成孔質量。

（4）壓管達到設計深度后，即可進行拔管操作，當直接拔出困難時可采用旋轉鋼套管后起拔，拔出樁管后立即進行孔中心位移、垂直度、孔徑、孔深測量檢查，樁孔直徑允許偏差不超過設計值-20mm，樁長允許偏差+0.5m。全部檢查合格后方可進入下道工序施工或用蓋板覆蓋孔口進行安全防護。

（5）靜壓夯填土

①靜壓夯實成樁（或微沖擊夯實）施工步驟

夯機調平并對準樁中心位置→底夯→填料→夯實填料→至設計樁頂標高→夯機移位。

②樁孔內灰土填料，其中石灰與土的體積比取2：8。石灰及土料選擇應滿足設計及規范要求如下：土料適用選料為粉質黏土，土料中有機物含量不應大于5%，且不得含有凍土土塊，渣土建筑垃圾粒徑不應超過15mm。石灰可選用新鮮的消石灰或生石灰熟化，粒徑不應大于5mm。石灰的質量應合格，有效CaO+MgO含量不得低于60%。

③樁體施工時，樁孔在填料前必須夯實樁底，樁孔身內填土應分層回填進行夯實，平均壓實系數不小于相關規范要求值0.97，壓實系數最小值不應低于0.93（設計要求為孔內夯實不擴孔，故樁間土不要求夯實系數）。

④填料施工前對土料的含水量進行測定，以保證填土料接近最佳含水量。當土料含水量超過最佳含水量±2%時，應灑水濕潤或進行翻曬。

⑤擠密樁施工成孔的順序：在大面積處理施工時，應遵循“從周邊開始，均勻布置，逐樁加密，緊接夯填”的原則。首先從周邊開始，分行列、分點位、分局部，在施工范圍場地平面內均勻分布，逐樁進行擠密施工，同一排內應間隔1～2孔進行，如圖4所示。

4.3 質量控制檢查表

（1）根據《建筑地基基礎工程施工質量驗收規范》關于夯實（夯擴）灰土樁的質量檢驗標準的規定，工程質量施工質量應符合以下要求（見表1）。

（2）成品保護：

①對定位基準樁位、基準線引樁、基準水準點、樁點等，施工時不得碰撞。且宜經常性測量和校核其平面坐標位置、水平高程標高是否滿足規范及設計要求。

圖4

表1 夯擴素土樁質量驗收標準

②灰土擠密樁施工時，應防止鄰近的已施工樁的樁體受到擠壓而破壞，發生斷樁頸縮現象。如有必要，須采取一定的質量防護措施保證已施工樁樁體質量。

4.4 施工注意事項

（1）遇雨雪天氣應采取防雨雪措施（現場預備塑料膜），防止土料受雨水淋濕；下雨天、大風天禁止施工。

（2）施工完成的樁孔在驗收合格后需及時填料夯實。

（3）成孔及填料過程中，須有專人進行成孔及回填夯實質量旁站，并記錄施工情況。

（4）成孔過程如發現土層地質與地勘資料不符，應立即停止施工，并通知監理及勘察單位，待查明情況后在監理同意采取相關措施后，方可繼續施工。

（5）成孔后需及時進行填料夯實，以免因施工擠壓造成鄰孔縮孔或塌孔。

4.5 結論與討論

西安地鐵施工過程中常用擠密樁施工對地基進行加固處理，但均為常規動力成孔施工。在本次遇到有由于客觀原因不能采用動力成孔的情況下，采用靜壓沉管成孔方式，靜壓夯實回填料，解決了成孔問題。

由于靜壓沉管及靜壓或微沖擊夯實過程不生產或僅產生微小振動荷載及沖擊荷載，本案件成功經驗可為其他相似工程提供借鑒，或遇有敏感地層的工程實例提供借鑒。

參考文獻

[1]陳香波，羅剛，何東進，朱飛，李一帆.不同成孔方式的素土擠密樁處理地基效果對比[J].施工技術，2016（s2）：31～34.

[2]張玉龍.淺談素土擠密樁在濕陷性黃土地基中的應用與質量控制[J].科技視界，2014（30）：321～321.