廣州地鐵七號線下穿黃埔港對樁基處理方案優化研究

郭金強

摘 要：工程施工方案的合理選擇和優化，對提高工程的施工進度和工程質量、節省工程投資和施工安全性具有重要意義。本文結合黃埔港龍門吊和地磅樁基工程的結構特點和實際情況，就廣州地鐵七號線下穿黃埔港對樁基的處理方案進行探討研究，并提出了合理性和經濟性相對較好的優化處理方案。

關鍵詞：工程 方案 優化

1.問題的提出

根據廣州地鐵七號線工程下穿黃埔港的施工方案，在盾構施工前需先對黃埔港集裝箱龍門吊和地磅樁基進行處理，在樁基處理施工期間需借用集裝箱堆場和主要進港門口（豐樂門）地磅場地。黃埔港碼頭作為保持城市日常生活生產和貿易所需貨源功能定位，依托國家一類開放口岸和優越的地理位置，大力發展集裝箱業務.由于黃埔港港區堆場能力不足，尤其龍門吊集裝箱堆場更加緊張，故地鐵工程下穿黃埔港施工期間將對港區生產經營帶來很大的影響。為了把地鐵施工對碼頭的生產影響降到最低，提出優化處理樁基的設計施工方案，縮短施工借用碼頭場地時間和場地面積。

2.工程概況

洪圣沙站～裕豐圍站區間長為1740m，區間主要下穿黃埔港碼頭后進入裕豐圍站。下穿黃埔港碼頭段對龍門吊和地磅樁基處理后采用土壓平衡模式進行掘進。該區間隧道下穿黃埔港碼頭七泊位一、二線龍門吊及黃埔港豐樂門地磅，該處隧道覆土約為20m，龍門吊軌道和地磅基礎均為樁基基礎，龍門吊軌道樁基為靜壓預制混凝土管樁，樁徑為500mm，樁長不詳，侵入隧道平面位置樁數約為16根。地磅基礎樁基為靜壓混凝土預制管樁，樁徑為400mm，樁長不詳，樁基貫穿隧道，侵入隧道平面位置樁數約為15根。區間隧道與龍門吊及地磅位置關系見下圖1、圖2、圖3。

3.龍門吊和地磅基礎樁基托換施工方案（原方案）

根據龍門吊和地磅基礎樁基托換施工方案，在盾構下穿黃埔港碼頭前需對影響盾構施工的樁基采用全回轉鉆機進行拔除，然后進行樁基托換。方案實施工序為：拆除地磅和軌道梁→拔除混凝土預制樁→龍門吊及地磅樁基托換→盾構通過。

龍門吊及地磅樁基托換，需先拆除托換樁基上部結構，測量定位隧道范圍內樁基，使用全回轉鉆機拔出隧道范圍內樁基，新做樁基和托換梁、再做軌道梁，恢復路面，盾構正常掘進通過。見圖4龍門吊樁基地面托換施工示意圖。

（1）龍門吊及地磅樁基拔除。根據本工程特點，拔樁需采用對周邊環境影響較小的設備進行，采用全回轉套管鉆機進行施工，使用鋼套管直徑為1500mm，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，并配備100t履帶式起重機進行施工。其原理是利用全回轉設備產生的下壓力和扭矩，驅動鋼套管轉動將套管鉆入地下，外側套管回旋鉆進作為護壁，將樁與外側土體隔離。套管內側插入楔型錘（倒三角錘），將樁擰斷后，再采用沖抓斗將斷樁抓出。在拔樁作業完成后及時回填，填充材料采用水泥、粘土拌制而成的水泥土，水泥摻量不少于7%。

（2）新樁、托換梁及軌道梁施工。新樁采用鉆孔灌注樁，施工計劃采用泥漿護壁、旋挖鉆成孔、水下混凝土成樁的施工方法。托換梁及軌道梁采用現澆混凝土結構進行施工。

4.龍門吊和地磅樁基預加固方案（優化方案）

考慮到龍門吊和地磅基礎樁基托換施工方案工序較復雜，施工前期需進行港區內交通疏解、拔掉龍門吊和地磅樁基并進行樁基托換、盾構施工等都需占用較大港區堆場，尤其是龍門吊樁基托換，占用堆場面積大且時間長，對黃埔港內集裝箱生產和經營影響較大。為此，根據盾構下穿黃埔港碼頭的施工方案，以及結合港區龍門吊和地磅樁基入土深度的判斷，再參照分析港區的地質情況，提出龍門吊和地磅樁基預加固的優化方案。

（1）下穿龍門吊施工方案。根據詳勘地質，龍門吊處巖面距隧道最小為1.1m，判斷樁基較大可能未入侵隧道，為此，首先對龍門吊樁基進行物探，采用全方位電法進行探測，該探測手段需進行地質鉆孔后再進行探測。根據樁基探測結果，如未入侵隧道，采用龍門吊樁基預注漿加固+盾構直推的方案進行實施。預注漿采用WSS注漿技術進行施工，其目的為增加土體密實度及自穩性，防止地層坍塌及地下水流失，增強樁基摩阻力，控制地面沉降，保證施工安全。盾構法采用土壓模式進行掘進。

WSS注漿技術是采用二重管鉆機鉆孔至預定深度后注漿。漿液有兩種，即A液和B液（或C液〕。兩種漿液通過二重管端頭的漿液混合器充分混合。注漿時采用電子監控手段實施定向。定量，定壓注漿，使巖土層的空隙或孔隙間充滿漿液并固化，改變了巖土層的性狀。

龍門吊樁基預注漿加固后，將不再進行樁基托換，根據港區現狀，港內交通疏解道由新建大門入港后垂直通過雙線龍門吊至黃埔港前沿碼頭。

（2）下穿地磅施工方案。結合裕豐圍站交通疏解方案，新建地磅完成后對原地磅進行圍蔽，圍蔽后采用跨孔CT掃描進行樁基探測。

根據樁基探測結果，如樁基未入侵隧道采用盾構直接掘進方案進行實施，盾構通過后，對地磅地層進行高密度電阻法，檢測地層是否存在空洞，如出現空洞，進行地面注漿加固。確保地基穩定。大門回遷前對地磅進行平整度測量，出現不均勻沉降時，對地磅基礎標高進行調整后進行地磅安裝、校檢，達到使用條件后開放大門。

該新方案龍門吊樁基探測、樁基預注漿加固、地磅樁基探測及加固、盾構施工等較原方案占用場地時間大大的縮減。

5.結語

經優化后的龍門吊和地磅樁基預加固方案與原龍門吊軌道及地磅基礎樁基托換施工方案相比，新方案較大縮小了處理樁基的施工工期和占用集裝箱堆場的面積，較大降低了對碼頭生產經營的影響，大大節省了工程投資，同時也降低了在碼頭區施工和碼頭生產交叉作業的安全隱患。

通過方案優化，處理龍門吊和地磅樁基施工時間由原6個月縮減至1個月， 碼頭經營損失費用比原方案大為減少，大大降低樁基處理工程費用，經濟效益明顯。

參考文獻：

[1]杜貽蛟. WSS注漿技術在城市地鐵盾構施工中加固土體的應用[J].工程建設與設計，2016.