寧波市軌道交通2號(hào)線城隍廟站東側(cè)附屬圍護(hù)結(jié)構(gòu)
——鉆孔咬合樁施工

陳建明 上海隧道工程有限公司

一、工程概況

寧波市軌道交通2號(hào)線一期工程柳汀街站設(shè)于解放南路柳汀街路口南端沿解放南路呈南北走向，騎跨縣學(xué)街，整個(gè)東側(cè)開發(fā)地塊為沿街拆遷地塊，距離城隍廟古建筑、肯德基建筑較近。

東側(cè)附屬結(jié)構(gòu)基坑總面積為5725m2,其中一區(qū)基坑為1252m2、二區(qū)基坑為1322m2、三區(qū)基坑為1352m2、四區(qū)基坑為1799m2，四個(gè)基坑開挖深度均為10.9m。東側(cè)附屬圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用地下連續(xù)墻+鉆孔咬合樁的結(jié)構(gòu)形式，靠近老城隍廟位置采用Φ1000@750mm的鉆孔咬合樁，深為23m，總計(jì)160根。

咬合樁分為兩種：圓鋼筋籠樁和方鋼筋籠樁。其中圓鋼筋籠樁在設(shè)計(jì)圖中簡(jiǎn)稱A樁，方鋼筋籠樁簡(jiǎn)稱B樁，均采用C30混凝土。

二、工程地質(zhì)條件

根據(jù)勘察資料，本場(chǎng)地自地表至67.0m深度范圍內(nèi)所揭露的土層均為第四紀(jì)松散沉積物，按其成因可分為9層，并細(xì)分為16個(gè)工程地質(zhì)亞層。所見土層自上而下依次為①層雜填土、①3層淤泥質(zhì)粘土、淤泥、②2b層淤泥質(zhì)粘土、②2c層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、③層含粘性土粉砂、③2層粉質(zhì)粘土、④1層淤泥質(zhì)粘土、⑤1層粉質(zhì)粘土、⑤2層粉質(zhì)粘土、⑥2 層粉質(zhì)粘土、⑥2a層粘質(zhì)粉土、⑥3層粘土、⑦1層粉質(zhì)粘土、⑧1 層粉砂、⑧1a 層粉質(zhì)粘土、⑨1層粉質(zhì)粘土。

本場(chǎng)地地下水可分為三類：

a.松散巖類孔隙潛水：該類型水主要賦存于場(chǎng)區(qū)表部雜填土和淺部淤泥質(zhì)土層中，水位標(biāo)高為0.98～2.21m8。

b.淺部孔隙承壓水：該類型水主要賦存于 ③1 層粉砂或粉土中，含水層較薄，厚0.8～3.3m，粘性土含量高，透水性一般，水量較小，水位標(biāo)高在1.0～1.7m左右。

c.第I 層孔隙承壓水：該類型水主要賦存于⑧1 層粉砂中，透水性好，水量豐富，含水層頂板埋深約45.9m～50.8m左右，含水層厚約15.2m～18.4m，根據(jù)勘察報(bào)告的成果，水位標(biāo)高-2.11m。

三、鉆孔咬合樁的選定

本樁基工程主要難點(diǎn)是圍護(hù)結(jié)構(gòu)咬合樁東側(cè)離城隍廟古建筑較近，最近距離約5m，城隍廟古建筑為自然基礎(chǔ)，基礎(chǔ)較淺，結(jié)構(gòu)形式差，敏感度較高，在前期障礙物拔樁過程中發(fā)現(xiàn)輕微的擾動(dòng)對(duì)其就會(huì)產(chǎn)生影響，且樁基施工位置原為城隍廟商城，存在一層地下室，基礎(chǔ)形式為Φ426沉管灌注樁需進(jìn)行拔出，目前上部結(jié)構(gòu)已經(jīng)拆除，但是地下室的底板和側(cè)墻未進(jìn)行鑿出。

主要施工重點(diǎn)是在成孔過程中嚴(yán)格控制好成孔的質(zhì)量、垂直度及施工速度，將施工給周邊環(huán)境的影響降到最低及對(duì)地下室底板、側(cè)墻及老樁的清障干凈。

針對(duì)難點(diǎn)及施工重點(diǎn)，設(shè)計(jì)經(jīng)過比較分析采用鉆孔咬合樁進(jìn)行施工，原因如下：

（1）如果采用地下連續(xù)墻的形式進(jìn)行施工，由于需要高大的吊裝機(jī)械以及成槽機(jī)，在成槽以及吊鋼筋籠的過程中會(huì)嚴(yán)重影響城隍廟古建筑地基的變形，不能滿足城隍廟古建筑保護(hù)的施工要求。

（2）如果采用SMW工法，在進(jìn)行H型鋼打拔過程中，和地下連續(xù)墻一樣需要大型機(jī)械，施工時(shí)對(duì)土體有嚴(yán)重的擾動(dòng)影響，亦不能滿足城隍廟古建筑保護(hù)的施工要求。

（3）鉆孔灌注樁在施工外加止水帷幕的時(shí)候，會(huì)對(duì)城隍廟古建筑的地基有擾動(dòng)，不能滿足城隍廟古建筑保護(hù)的施工要求。

（4）鉆孔咬合樁用全回轉(zhuǎn)機(jī)械進(jìn)行施工，并且采用鋼套管護(hù)壁，不需要采用更高大的機(jī)械，能很好地避免施工時(shí)對(duì)周邊地基土體的擾動(dòng)，采用鋼套管能有效地防止孔內(nèi)流砂、涌砂現(xiàn)象的產(chǎn)生，并且互相咬合的排樁可以有效達(dá)到防水設(shè)計(jì)效果，并且A、B樁均設(shè)計(jì)放鋼筋籠，增加了咬合樁的剛度，在開挖時(shí)能更好地控制墻體側(cè)移。

四、工程難點(diǎn)及應(yīng)對(duì)措施

1.鉆進(jìn)效率低，由于B樁不是素混凝土，有方形鋼筋籠，并且設(shè)計(jì)圖紙上B樁鋼筋籠與A樁外邊緣之間距離只有75mm，距離過小，套筒如果在鉆進(jìn)過程中有稍微的傾斜就會(huì)咬到B樁的鋼筋籠使其破壞，導(dǎo)致B樁重新施工，延緩施工進(jìn)度。

咬合樁施工本身對(duì)于垂直度就有一定的要求，本工程中的設(shè)計(jì)B樁有方形鋼筋籠使得垂直精度要求更高，針對(duì)上述情況，在咬合樁鉆孔施工過程中一定要做好對(duì)鋼套管的垂直度監(jiān)測(cè)和工序檢查：

a.垂直度監(jiān)測(cè)：在地面以上定時(shí)不間斷地監(jiān)測(cè)鋼套管的垂直度，可采用線錘的方式，發(fā)現(xiàn)有偏差就及時(shí)地進(jìn)行糾偏，施工過程中亦可采用測(cè)量?jī)x器輔助監(jiān)測(cè)，要自始至終堅(jiān)持，不能中斷。

b.工序檢查：每有一節(jié)鋼套管鉆進(jìn)完成，就要按照上述垂直度監(jiān)測(cè)方法進(jìn)行監(jiān)測(cè)，包括孔內(nèi)及孔外，合格后才能進(jìn)行下一節(jié)的連接施工，而下一節(jié)套管連接好后施工前亦需進(jìn)行垂直度監(jiān)測(cè)，不合格時(shí)需及時(shí)進(jìn)行糾偏。一般采用鉆機(jī)油缸糾偏方法，而偏差較大時(shí)，如果是B樁，則向管內(nèi)填砂，提升到上次合格的地方檢查垂直度后繼續(xù)重新鉆進(jìn)；如果是A樁，則是向管內(nèi)填與B樁同種編號(hào)混凝土，其他同B樁糾偏方法一樣。

2.在A樁咬合樁鉆孔過程中，因時(shí)間不好掌控，B樁混凝土可能會(huì)處于未初凝狀態(tài)，這樣容易發(fā)生砼管涌現(xiàn)象，通常會(huì)用以下3種方法來克服：

（1）通過控制B樁混凝土的配合比，減少B樁混凝土的坍落度，降低混凝土的流動(dòng)性；

（2）套管應(yīng)超前鉆進(jìn)，最好將開挖面與套管底口的距離控制在2.5m以上，形成“瓶頸”阻止混凝土的流動(dòng)；

（3）在施工過程中，需時(shí)刻注意兩邊B樁的變化，如遇樁頂面混凝土下陷，就是發(fā)生管涌現(xiàn)象的征兆，這時(shí)應(yīng)馬上停止施工，盡量繼續(xù)將套管往下鉆進(jìn)，并且向套管內(nèi)注入水，通過水壓力來平衡混凝土的壓力，直到阻止管涌現(xiàn)象繼續(xù)發(fā)生。

3.混凝土澆灌過程中，是邊澆灌混凝土，邊往上拔套管，但是由于套管與鋼筋籠的空隙比較小，鋼筋籠會(huì)或多或少的被帶著一起上浮，施工過程中會(huì)采用一些措施來避免此種情況發(fā)生：（1）混凝土骨粒粒徑應(yīng)小于20mm，以減少在鋼套管上拔過程中混凝土對(duì)鋼筋向上的摩擦力；（2）在鋼筋籠的底部焊接一塊鋼板，當(dāng)混凝土澆灌時(shí)利用混凝土的自重來增加鋼筋籠的抗浮能力。

鋼板上的混凝土自重＞泥漿浮力+混凝土對(duì)鋼筋向上的摩擦力，從而有效地控制鋼筋籠的上浮。

4.東側(cè)附屬位置原為城隍廟商城，地底下有老樁或是圍護(hù)樁，當(dāng)成孔施工碰到的時(shí)候，機(jī)器難以鉆進(jìn)，在經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間將舊樁進(jìn)行拔除之后，前面一根樁砼超過初凝時(shí)間過長(zhǎng)，導(dǎo)致更難進(jìn)行切割作業(yè)，并且兩根B樁硬化程度不同，使得套筒在成孔過程中容易向未初凝的樁傾斜而導(dǎo)致咬到鋼筋籠使其破壞。

針對(duì)這個(gè)情況，先跳開該樁繼續(xù)施工能施工的樁，最后再回到此樁，此時(shí)兩根B樁都過了初凝時(shí)間，試著進(jìn)行重新鉆孔施工，若難以鉆進(jìn)，則選擇在樁外側(cè)補(bǔ)樁，并在補(bǔ)樁兩外側(cè)樁縫處采取旋噴堵漏處理。

五、施工監(jiān)測(cè)對(duì)比分析

1.為了能得知對(duì)老城隍廟建筑物的沉降側(cè)移情況，專門在老城隍廟建筑四周安裝了自動(dòng)化監(jiān)測(cè)儀器，數(shù)據(jù)直接通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)诫娔X上，時(shí)刻對(duì)老城隍廟古建筑結(jié)構(gòu)的位移進(jìn)行監(jiān)控。

在咬合樁施工過程中，密切關(guān)注監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來觀察施工時(shí)對(duì)古建筑造成的影響，并通過變化幅度來控制鉆孔進(jìn)度。按結(jié)構(gòu)封頂以后的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，老城隍廟古建筑結(jié)構(gòu)的最大累計(jì)變形量為15mm，在可控制范圍內(nèi)。

2.為了能得知開挖時(shí)的變形情況，在鉆孔咬合樁中設(shè)置了測(cè)斜孔，有常規(guī)監(jiān)測(cè)點(diǎn)和自動(dòng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，在基坑開挖階段對(duì)圍護(hù)墻體傾斜、沉降、位移進(jìn)行了密切監(jiān)測(cè)。

通過實(shí)際過程中的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析，開挖深度較淺時(shí)，樁位變形相對(duì)較小；隨著開挖深度的增加，樁位變形慢慢增大，但當(dāng)支撐加上時(shí)，有效地抑制進(jìn)一步的變形增加。而相較于其他非鉆孔咬合樁部分，鉆孔咬合樁施工部分基坑開挖時(shí)的累計(jì)變形量要小得多，主要是由于鉆孔咬合樁的剛度較大。

通過監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果分析表明鉆孔咬合樁的設(shè)計(jì)和施工方案是合理可行的，很好地解決了此工程的一大難點(diǎn)。

六、結(jié)語

本工程鉆孔咬合樁施工工藝的確定以及實(shí)施很好地解決了如何保護(hù)老城隍廟古建筑這一工程重點(diǎn)，雖然在施工過程中碰到很多實(shí)際問題及難點(diǎn)，但通過施工過程控制，很好地解決和規(guī)避，希望可作為今后同類型圍護(hù)樁施工的借鑒：

（1）通過時(shí)刻監(jiān)測(cè)套筒的垂直度，進(jìn)行逐步糾偏，降低了咬到鋼筋籠的幾率；

（2）在澆筑前對(duì)混凝土坍落度進(jìn)行檢測(cè)，合格了才允許澆灌，避免了管涌現(xiàn)象的發(fā)生；

（3）在鋼筋籠底部焊了比鋼筋籠直徑略小的薄鋼板，以此減少了鋼筋籠上浮的現(xiàn)象；

（4）在咬合樁施工過程中遇到老樁，致使樁砼過了初凝時(shí)間，鉆進(jìn)速度緩慢而增加施工成本，但馬上著手換了一臺(tái)回轉(zhuǎn)半徑更大的新全回轉(zhuǎn)機(jī)器，由于硬化程度還不是很大，可以鉆進(jìn)施工，初步解決了碰到老抗拔樁及老圍護(hù)樁的一系列問題，加快了施工進(jìn)度，相應(yīng)降低了成本。