海岸取頂管機深基坑施工技術分析

鄭一明

摘 要：基于工程實例，對海岸取頂管機深基坑施工技術的要點進行分析，具體表現為：分析工程概況，探討工程地質及周邊環境，介紹筑島平臺施工技術要點和咬合樁施工技術要點，最后對基坑施工方案進行探究，希望能夠為相關施工人員提供一定參考。

關鍵詞：海岸取頂管機;基坑施工技術;咬合樁;方案

中圖分類號：TU753 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2021）26-0102-03

Analysis on Construction Technology of Deep Foundation Pit with Pipe

Jacking Machine on Coast

ZHENG Yiming

（China Railway 22 Bureau Group Third Engineering Co.， Ltd.， Xiamen Fujian 361021）

Abstract： Based on engineering examples， this article analyzes the key points of the construction technology of the coastal pipe jacking machine for deep foundation pits. The specific performance is： analyze the project overview， discuss the engineering geology and surrounding environment， and introduce the key points of the island platform construction technology and the construction technology of occlusal piles. The main points， finally， the construction plan of the foundation pit is explored， hoping to provide a certain reference for the relevant construction personnel.

Keywords： coastal pipe jacking machine;foundation pit construction technology;occluding pile;plan

海岸基坑工程施工難度高、影響因素多，對基坑施工技術要求更高。海岸取頂管機深基坑施工條件較差，為了保證施工質量和安全，需要綜合考慮施工現場的地質和環境條件，采用科學、先進的施工技術。咬合樁技術具有施工效率高、經濟效益好、安全性高等優點，因此選用咬合樁技術進行施工，同時對原頂管區域進行注漿加固，在基坑外側采用雙液注漿，內側采用單重管高壓旋噴樁，以此保證深基坑施工安全和質量。

1 工程概況

在機場快速路過海段，頂管采用雙艙形式，管材采用頂管專用鋼筋混凝土管，管底埋深為現地面（海底）下8.87～21.59 m，上水頂工作井與接收井的爬坡高差為2.94 m，設計縱坡為0.3%。頂管直徑3.6 m，市政艙與電力艙中對中3.6 m，市政艙頂管已施工完成，電力艙頂管機于2018年8月31日發生故障，造成頂進中止，所以需要在此處取出頂管機。

取機頭井采用鋼板樁筑島圍堰，形成鉆孔平臺，基坑采用旋挖鉆機咬合樁圍護。圍護樁共計43根，其中22根為C20素混凝土樁，21根為鉆孔灌注樁，采用C30水下混凝土，相鄰兩樁最大咬合部分為0.20 m。機頭尾部7根吊腳圍護樁樁長13.5 m，其余36根為25.3 m。混凝土支撐的矩形圍護結構為9 m×6.6 m，開挖深度為18.3 m，從上到下依次設置一道冠梁、三道腰梁，冠梁四周采用2 000 mm×2 000 mm×400 mm混凝土角撐支撐，腰梁無角撐。

2 工程地質及周邊環境

工程施工范圍內涉及的土層由上至下主要有回填土、淤泥、中粗沙、黏土、砂性黏土以及硬塑黏土等，地下水位位于地面以下0.2～4.1 m，工程地質條件差。咬合樁施工范圍位于在建南港大橋西側，處于海陸交互平臺，施工條件較差。

3 筑島平臺施工

電力艙頂管機頭位于現狀海堤下方，為滿足對頂管機機頭處理施工空間的要求，需在海堤海域側填筑施工作業平臺。平臺呈直角三角形布置，邊長分別為27.2 m和17.0 m，采用拉森Ⅳ型鋼板樁圍護，樁長12 m。

鋼板樁的施打設備主要為振動打拔樁錘，設備裝備液壓裝置。鋼板樁的插打工藝為單次打入，在插入角樁基礎上焊接呈現直角狀的組合樁，剩余單樁依次垂直插入，帶有扣槽的角樁組合樁在合龍時打入。

鋼板樁圍堰需根據施工的先后順序改變插打方式，施工初始階段，可以根據設計位置逐一插打;在施工后半階段，為保證合攏順利進行，需將鋼板樁插到指定地點之后再打樁，如不能正常合攏，需利用滑車調整鋼板樁位置進行合攏，最后將調整過位置的鋼板樁依次打到設計深度。整個插打過程需注意合攏的緊密性[1]。

鋼板樁入土深度為7 m，呈懸臂式支撐方式。在鋼板樁與原有海堤相接的位置，因有條石基礎，鋼板樁無法施工，故采用鋼筋籠與土袋相結合的方式進行維護。

4 咬合樁施工技術

鉆孔咬合樁采用根管護筒旋挖鉆機施工，是樁與樁之間相互咬合排列的一種基坑圍護結構。施工主要采用“旋挖鉆機+超緩凝混凝土”方案。鉆孔咬合樁的排列方式為：第一序樁素混凝土樁（A樁）和第二序鋼筋混凝土樁（B樁）間隔;先施工A樁，后施工B樁，A樁混凝土采用超緩凝混凝土，要求必須在A樁混凝土初凝之前完成B樁的施工;B樁施工時，利用旋挖鉆機的切割能力切割掉相鄰A樁的部分混凝土，以此來實現咬合[2]。

4.1 施工工藝

鉆孔咬合樁施工時，先施工素混凝土A序樁，再在相鄰兩根A序混凝土素樁未緩凝前（初凝時間不得小于60 h，終凝時間不大于70 h）切割成孔施作鋼筋混凝土B序樁，其成樁順序為：A1→A2→B1→A3→B2→A4→B3→……→A22→B21，成樁順序詳見圖1。

鉆孔混凝土樁施工流程如圖2所示。

4.2 導槽施工

導槽采用C20混凝土，翼板全寬1.7 m，厚0.5 m，將導槽范圍地面整平并夯實之后，利用弧形模板定型并加固，最終對翼板進行混凝土澆筑。

導墻基底應位于密實的地基上，以保證導墻的穩定性。用定型鋼模作導墻模板材料，3 m為一段，利用方木或者錨桿對模板進行支撐。根據咬合樁軸線位置嚴格確定模板位置，根據旋挖鉆機護筒尺寸確定內徑半徑，垂直度偏差需控制在2%左右。

利用商品混凝土制作導墻，為保證其穩定性，入模后利用振動棒進行振搗。待混凝度強度達到設計標準之后開始拆模，完成拆模后進行對口撐。之后開始混凝土養護，時間一般為7 d，根據季節環境變化調整養護方式，嚴格保證現場機械設備材料的擺放規范。

4.3 鉆機就位

鉆機位置保持穩定，嚴禁出現傾斜搖晃現象。鉆頭就位后開始開孔，旋挖鉆機為智能型設備，在操作室屏幕界面中能夠精確顯示參數及數據。在鉆頭處于標準位置對準中心時，即可鎖定各項數據不再改動。鉆頭與中心十字線應準確對齊，將誤差縮小到2 cm以內，以保證鉆進的精準性。

4.4 旋挖鉆進

鉆機鉆頭位置對準之后，檢查泥漿的制備情況，準備完畢后開始旋挖鉆進，鉆進進尺深度維持在60 cm左右。需要注意的是，鉆進初期需穩定控制鉆進速度，要緩慢并穩定地提斗，尤其在鉆孔口6 m處，需要格外注意旋挖的精準性，在發生鉆進偏差時利用控制盤及時糾正。每挖一斗都需要向鉆孔內進行注漿，保證孔內水頭處于一定高度，增加壓力維持護壁穩定性。素樁采用跟管下護筒穿越砂層至穩定地層，護筒長約13 m。鋼筋混凝土樁采用孔口護筒約4 m。剩余部分采用膨潤土泥漿護壁[3]。

4.5 清孔

清孔的目的是清除鉆渣和沉淀層，盡量減少孔底沉淀厚度，防止樁底存留過厚的沉渣而降低樁的承載力;其次，清孔還為灌注水下混凝土創造了良好條件，使測深準確，灌注順利。終孔檢查后，應迅速清孔，不可停歇過久，使泥漿、鉆渣沉淀增多，造成清孔工作困難甚至坍孔。在清孔排渣時，必須注意保持孔內水頭，防止坍孔。

4.6 鋼筋籠制作與吊裝

4.6.1 頂管機入井需采用玻璃纖維筋（Glass Fiber Reinforced Polymer，GFRP）。GFRP筋直徑25 mm，GFRP筋與普通鋼筋具體搭接設計應由施工單位經計算后確定。受力主（縱）筋間GFRP筋與鋼筋、GFRP筋與GFRP筋之間的連接采用鋼制U形卡連接，U形卡應與筋材直徑相適應，每根筋材連接端的U形卡數量不得少于3個。其余部位間的GFRP筋與鋼筋、GFRP筋與GFRP筋之間的連接可以采用鐵絲或者尼龍繩進行牢靠綁扎[4]。

在對鋼筋籠材料加工完成并檢查合格之后，開始分別對鋼筋籠和玻璃纖維鋼筋籠進行加工。根據設計標準在指定尺寸地點做好箍筋，并標注主筋位置，在主筋上標注出加勁筋的位置，將主筋位置對準勁筋標示，保證加勁筋與主筋保持垂直狀態之后進行焊接，一次性焊接完成主筋上的所有加勁筋。根據設計長度加工玻璃纖維鋼筋，根據主筋上所標注的位置進行捆扎，注意鋼筋間距保持一致。

整個制作過程需要注意提升玻璃纖維筋籠剛度。在筋籠兩次利用工字鋼進行包邊處理，或者在筋籠內部搭建玻璃纖維桁架，都可以在一定程度上提升剛度，防止筋籠在運輸或者安裝過程中出現變形而影響質量。

4.6.2 鋼筋籠吊放。鋼筋籠放入鉆孔之后，根據標高確定位置，調整鋼筋籠的方向使其符合施工標準。利用吊環鋼管固定鋼筋籠，使鋼筋籠保持在符合標高范圍的位置上，防止混凝土灌注過程中出現鋼筋籠上浮或者下沉現象。將入孔定位標高誤差控制在5 cm左右，下部懸空，樁中心與鋼筋籠上口對齊，誤差保持在3 cm左右。斜側管的安裝需根據監測方案進行確定，鋼筋籠下放過程中需由監測技術人員進行現場指導安裝，下放前需保證斜側管的整體安裝質量。

4.7 導管安裝及二次清孔

在鋼筋籠下放完成之后進行導管安裝。導管材料為螺口接口鋼導管，壁厚大于6 mm，安裝過程注意導管接頭的嚴密程度，開始使用導管前需進行接口抗拉試驗和水密性測試。安裝完成后，需對孔內泥漿沉淀厚度和性能指標進行檢驗，保證沉渣滿足設計需求，在未滿足要求的情況下，需要進行清孔處理[5]。

4.8 水下混凝土灌注

當二次清孔的沉渣厚度及泥漿指標達到設計和規范要求，即可進行水下混凝土灌注。

①配合比要求：C20素混凝土咬合樁坍落度應保證在16～18 cm，混凝土的初凝時間不小于60 h，混凝土的3d強度值不大于3 MPa;混凝土灌注樁混凝土坍落度應保證在18～22 cm，混凝土的初凝時間不小于2 h。②水下混凝土灌注準備：首先安設導管，保持位置居中，導管下口與孔底保留30～50 cm。③漏斗要滿足首批混凝土需要量要求，保證首批混凝土灌注后導管埋深1 m以上，且不宜大于3 m。④用剪球法澆筑首批混凝土，首批混凝土灌入孔底后，立即探測孔內混凝土面高度，計算導管埋置深度，確保符合要求后即可正常灌注。⑤灌注樁首盤料的計算。首批灌注混凝土的數量應能滿足導管首次埋置深度（≥1.0 m）和填充導管底部的需要。

5 基坑施工方案

為了避免原頂管區域基坑出現涌泥涌砂現象，對原頂管區域進行注漿加固處理。在基坑外側采用雙液注漿，內側采用單重管高壓旋噴樁，注漿范圍位于頂管底下1 m，頂管頂上5 m。

5.1 雙液注漿。注漿質量控制采用注漿量和注漿壓力雙控的方法，以水泥注入量控制為主，泵送終止壓力控制為輔。注漿終止壓強不小1.0 MPa。

水泥采用P.O42.5水泥，注漿水灰比為1∶1，注漿時要摻入水玻璃，水泥漿與水玻璃比例按1.0∶0.7為宜。（根據土壤凝結情況可以調整濃度）。

5.2 單重管高壓旋噴樁

高壓旋噴樁采用P.042.5普通硅酸鹽水泥，水泥摻量為加固土質量的30%;漿液比重1.45～1.55;外加劑氯化鈣、水玻璃等摻入量可參照產品說明書，但不得影響樁身質量;水泥漿液液壓20～30 MPa，空壓機壓強為0.7 MPa;鉆桿提升速度為150～180 mm/min，旋轉速度約12～15 r/min;注漿管分段提升的搭接長度不小于50 mm，導孔孔位偏差不超過50 mm，孔斜率不超過1.0%，深度誤差不得超過100 mm，相鄰樁施工的時間間隔不超過24 h。

6 結語

海岸咬合樁施工安排合理，嚴格控制每道工序，目前已開挖到13.4 m，樁與樁之間無明顯漏水、變形現象。對臨界海邊咬合樁施工技術進行總結，以供類似工程參考。

參考文獻：

[1]陳永苗.淺析建筑工程施工中深基坑支護的施工技術[J].中國高新區，2018（1）：214.

[2]趙秀紹，莊錦彬，褚東升，等.某大橋水下筑島深基坑鋼板樁支護不對稱體系研究[J].施工技術，2017（2）：84-87.

[3]趙德彬.填海區深基坑支護中咬合樁的實踐探析[J].建筑機械化，2020（11）：43-45.

[4]曹恒軍，楊偉樂，楊華利.建筑工程中的深基坑支護技術方案與質控要點[J].建材發展導向，2021（20）：138-139.

[5]肖雨晨.深水湖區深大橋梁承臺基坑施工技術探析[J].安徽建筑，2021（10）：176-179.

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