全回轉(zhuǎn)套管轉(zhuǎn)孔咬合樁基施工方法分析

潘憲強(qiáng)

（上海建通工程建設(shè)有限公司，上海 200233）

在咬合樁施工過程中，經(jīng)常伴隨有很多問題的發(fā)生，在高地下水位條件下對灌注樁進(jìn)行處理，容易出現(xiàn)塌孔和冒水等狀況，選擇能夠同時對帶電體安全距離以及工期節(jié)點(diǎn)等各種相關(guān)要求予以滿足的地基處理方式，對于樁基施工作業(yè)的順利開展有著十分重要的意義。

1 工程概況

艮山東路站主體結(jié)構(gòu)為地下二層、雙柱三跨現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，站后設(shè)置交叉折返停車線，車站采用明挖順作法施工+局部蓋挖發(fā)施工。車站主體結(jié)構(gòu)外包總長為493.1 m，標(biāo)準(zhǔn)段寬度為22.9 m，標(biāo)準(zhǔn)段結(jié)構(gòu)高度為13.21 m，站臺寬度為12.6 m，標(biāo)準(zhǔn)段開挖深度16.5 m，盾構(gòu)井段寬度27 m，開挖深度18.3 m。車站位于220 kV高壓電纜下方段選用直徑1.200 m間距0.95 m的咬合樁作為車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)，本工程2#基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計φ1200@950咬合樁274根，樁咬合0.25 m，其中A1混凝土樁138根，A2混凝土樁136根，樁長約38.5 m；高壓電塔隔離樁工程設(shè)計φ800@600咬合樁111根，A1素混凝土樁56根，A2鋼筋混凝土樁55根，樁長約24.5 m；樁身強(qiáng)度砼等級為C35混凝土。高壓線下施工設(shè)置限高桿，并根據(jù)監(jiān)測方案，布置監(jiān)測點(diǎn)對高壓鐵塔實(shí)施監(jiān)控。咬合樁主要穿越土層：①l層雜填土、①2層素填土、③2砂質(zhì)粉土、③3層砂質(zhì)粉土夾粉砂、③5砂質(zhì)粉土、③6層粉砂、③7層砂質(zhì)粉土夾淤泥質(zhì)土、⑥1層、⑥2層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、⑧1層淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土、⑧2層粘土、⑧3層粉質(zhì)粘土夾粉土、⑨1層粉質(zhì)粘土、⑨2層含粉質(zhì)粘土、⑨3層含礫中砂、?1層粉砂。圖1所示為咬合樁平面布置圖。

圖1 咬合樁平面布置圖

初勘期間測得初見水位埋深0.30～2.40 m（相當(dāng)于1985高程為0.90～3.62 m），穩(wěn)定水位埋深0.60～3.70 m（相當(dāng)于1985高程為0.24～2.82 m）。孔隙潛水水位變化受氣候環(huán)境影響顯著，經(jīng)調(diào)查，水位季節(jié)性變化幅度為1.0～2.0 m。

2 施工機(jī)械及方案的確定

在對工程現(xiàn)場地質(zhì)條件進(jìn)行勘察以后，針對高壓線下保證安全距離及控制灌注樁施以相應(yīng)的施工要求，確定選用DTR2106H全回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)機(jī)，施工方案為鉆孔咬合樁施工。咬合樁是相鄰混凝土排樁間部分圓周相嵌，并于后序次相間施工的樁內(nèi)署入鋼筋籠，使之形成具有良好防滲作用的整體連續(xù)防水、擋土圍護(hù)結(jié)構(gòu)。鉆孔咬合樁（圖2）是柱列式鉆孔灌注樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)形式，鉆孔樁分一序樁（A1樁）和二序樁（A2樁）兩種。采用全回轉(zhuǎn)施工順序?yàn)椋合乳g隔施工A1樁，基于液壓套管鉆機(jī)的支持對A1樁的部分樁體進(jìn)行硬切割處理，在此之后，對A1樁之間的A2樁進(jìn)行施工，最終可以得到A1樁A2樁的咬合結(jié)構(gòu)。

圖2 鉆孔咬合樁施工流程示意圖

3 鉆孔咬合樁方案實(shí)施

3.1 施工控制要點(diǎn)

3.1.1 對咬合樁進(jìn)行定位，同時，做好樁垂直度控制工作

為了確保咬合樁底部位置咬合量可以實(shí)現(xiàn)對足夠厚度要求的滿足，除了要從嚴(yán)格意義上做好對其孔口定位誤差的控制工作以外，還需要嚴(yán)格控制其垂直高度，基于對我國《地下鐵道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》中相關(guān)規(guī)定的參照，樁的垂直度標(biāo)準(zhǔn)不能夠超過5‰。

（1）執(zhí)行導(dǎo)墻定位任務(wù)。導(dǎo)墻可以將鎖口以及導(dǎo)向作用有效發(fā)揮出來，會從直接層面上對鉆孔咬合樁的成孔精度產(chǎn)生影響，在施工作業(yè)的開展過程中，需要采取嚴(yán)格手段對導(dǎo)墻施工精度進(jìn)行控制，保證軸線誤差不會超過±10 mm，另外，內(nèi)墻面的垂直度應(yīng)為3‰，導(dǎo)墻頂面的平整度為5 mm。

（2）對樁的垂直度進(jìn)行檢測。其一，做好地面監(jiān)測工作：在地面位置，對兩個相互垂直的方向加以選擇，基于對線錘的采用執(zhí)行對地面以上部分套管垂直度的監(jiān)測任務(wù)，一旦有偏差出現(xiàn)需要在第一時間作出糾正。在各樁成孔過程中，此檢測工作需要持續(xù)性地開展下去，中間不能出現(xiàn)停頓的現(xiàn)象。其二，進(jìn)行孔內(nèi)檢查：在完成對每節(jié)套管的安裝，開始下一節(jié)套管的安裝作業(yè)以前，需要作相應(yīng)的停頓，借助于“測環(huán)”或者是“線錘”做好對孔內(nèi)垂直度的檢查工作，如果出現(xiàn)不合格的情況，需要及時糾偏，一直到檢查合格以后才可以開始下一套管的安裝施工作業(yè)。

（3）糾偏。在面向套管進(jìn)行切壓處理之時，在相互垂直的方向上，采用定時的方式對2 m靠尺加以運(yùn)用，執(zhí)行對套管垂直度的測量任務(wù)，一旦有偏差出現(xiàn)，需要保證糾正的及時性。一般情況下，常用到的糾偏方法有以下幾種：其一，借助于鉆機(jī)油缸進(jìn)行偏差的糾正處理：若偏差比較小，或是套管入土并不是非常深，可以采用直接的方式對鉆機(jī)頂升油缸與推拉油缸加以運(yùn)用，執(zhí)行對套管垂直度的調(diào)節(jié)任務(wù)。其二，對A1樁進(jìn)行偏差糾正處理：若是A1樁入土5 m以下的位置有比較明顯的偏差存在，可以先對鉆機(jī)油缸加以運(yùn)用執(zhí)行糾偏處理，若是與要求并不相符，可在套管內(nèi)部進(jìn)行砂或粘土的填埋，在此過程中，還要將套管拔出一定的距離，一直到將套管提升至上一次檢查合格的位置，之后將套管調(diào)直，對其垂直度進(jìn)行進(jìn)一步檢查，待確定合格以后重新進(jìn)行下壓處理。其三，對A2樁進(jìn)行偏差糾正處理：此方法大致相似于A1樁的糾偏方法，不同之處體現(xiàn)在對A2樁進(jìn)行糾偏處理之時，不可以向管內(nèi)填砂，而是要填入一致于A1樁的混凝土。

3.1.2 對鋼筋加工與安裝作業(yè)進(jìn)行控制

在對鉆孔咬合樁鋼筋進(jìn)行加工與安裝處理之時，需要從嚴(yán)格意義上參照具體的規(guī)范來進(jìn)行，切實(shí)做好對鋼筋籠直徑的控制工作，直徑不可以太大，不然會存在不能下放到孔內(nèi)的風(fēng)險，在執(zhí)行灌注任務(wù)之時有較大的可能會被套管帶出；另外，鋼筋籠的直徑也不可以太小，否則會出現(xiàn)保護(hù)層太大的狀況，對結(jié)構(gòu)受力產(chǎn)生不利影響。在本工程中，鋼筋混凝土鋼筋籠的布置方式屬于不對稱布置，在進(jìn)行鋼筋籠的下放操作之時，需要對方向進(jìn)行嚴(yán)格的控制，在鋼筋籠靠結(jié)構(gòu)側(cè)的中心一根主筋的位置，采用間隔的方式將具體的標(biāo)記工作做好，另外，還要在鉆機(jī)相應(yīng)孔中心進(jìn)行標(biāo)記，下放作業(yè)的進(jìn)行需要將兩個標(biāo)記對好。

（1）灌注混凝土。其一，基于對螺絲口套橡膠密封圈的使用，將混凝土灌注導(dǎo)管聯(lián)結(jié)起來，其內(nèi)徑應(yīng)為25 cm，在完成聯(lián)結(jié)作業(yè)以后，做好詳細(xì)的檢查工作，保證在使用之前完成了水壓試驗(yàn)，試水的壓力需要設(shè)定在0.6～1.0 MPa之間，為導(dǎo)管處在密封耐壓的狀態(tài)之下提供保證。其二，對吊機(jī)加以運(yùn)用，將導(dǎo)管慢慢地下放，一直到孔內(nèi)，導(dǎo)管的底口需要比孔底高出30～50 cm的水平，確保下口出料有足夠的空間，另外，導(dǎo)管的上口還要和混凝土漏斗相互連接，采用隔水栓對其進(jìn)行密封處理。其三，讓砼經(jīng)由滑槽流到漏斗內(nèi)部，待漏斗內(nèi)存入體積為2 m3的混凝土以后，將漏斗的底蓋拔出，此時，在導(dǎo)管內(nèi)進(jìn)行混凝土的灌注，亦要為砼的連續(xù)灌注提供保證。其四，開始灌注作業(yè)以后，需要保證施工作業(yè)的緊湊性，中途不可以出現(xiàn)停工的狀況。灌注作業(yè)的開展需要提高對孔內(nèi)水位升降的重視，對砼面的實(shí)際高度進(jìn)行隨時測量，此外，還要對導(dǎo)管埋深進(jìn)行計算，確保導(dǎo)管底端埋入砼面以下2～6 m。其五，在混凝土面逐漸上升的過程中，將導(dǎo)管拔出，并逐步對其進(jìn)行拆除處理。與導(dǎo)管的實(shí)際埋深相結(jié)合，每次拆除的導(dǎo)管節(jié)數(shù)應(yīng)為1～2節(jié)，在完成拆除任務(wù)以后，需要及時對其進(jìn)行沖洗，為下次使用提供便利。其六，整個混凝土灌注作業(yè)的進(jìn)行都需要安排專門的技術(shù)人員做好監(jiān)督工作，將灌注記錄詳細(xì)與準(zhǔn)確地填寫下來。

（2）拔管成樁。混凝土灌注和拔管作業(yè)需要同時進(jìn)行，此過程需要提高重視，即套管底應(yīng)始終低于混凝土面2～6 m的水平，隨澆隨側(cè)孔深，確保導(dǎo)管起拔時不超過混凝土面，形成夾層。

3.2 主要施工技術(shù)措施

3.2.1 分段施工接頭的措施

由于無法連續(xù)施工就存在一個段與段之間的接頭問題，存在施工冷縫，處理方法設(shè)置砂樁，待施工段到此接頭時，挖出砂灌上混凝土。

3.2.2 事故樁的處理方法

在開展對硬切割咬合樁的施工作業(yè)時，由于A1樁混凝土有比較大的強(qiáng)度，或者是一些機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)故障，在各種相關(guān)因素的影響下，硬切割咬合樁施工作業(yè)的開展可能并不會按照正常的要求進(jìn)行，由此一來，會成為事故樁。

平移樁位側(cè)咬合以及背樁補(bǔ)強(qiáng)分別如圖3與圖4所示。

圖3 平移樁位側(cè)咬合

圖4 背樁補(bǔ)強(qiáng)

3.2.3 地下障礙物處理措施

在對套管進(jìn)行施工之時，若是存在著地下障礙物處理難度比較大的問題，針對比較大的石塊，可以借助于十字沖擊錘對這些塊石進(jìn)行砸擊，讓它們變?yōu)橄鄬λ樾〉氖瘔K下沉，在此基礎(chǔ)之上將其清除。針對地下管線和鋼筋等，可以將積水抽干，基于對安全性的全面保證吊放施工作業(yè)人員，由其執(zhí)行下孔切割處理任務(wù)。

3.2.4 混凝土灌注事故處理措施

其一，埋管。需要從嚴(yán)格意義上對導(dǎo)管的埋深進(jìn)行控制，不可以大于6 m，事先做好對導(dǎo)管接頭螺栓的檢查工作，保證其穩(wěn)妥性，在對導(dǎo)管進(jìn)行提升之時，不可以猛拔。如果埋管事故已經(jīng)出現(xiàn)，可以利用吊車將其拔出，此過程需要對樁底埋置深度進(jìn)行詳細(xì)測算，避免出現(xiàn)超拔的問題。其二，鋼筋籠上浮。需要將混凝土灌注作業(yè)的進(jìn)行速度減慢，避免出現(xiàn)上浮的問題。

3.2.5 斷樁事故的處理措施

若是受到不可抗拒因素的影響導(dǎo)致斷樁事故出現(xiàn)，需要重新下放導(dǎo)管，完成樁灌注作業(yè)，之后按順序?qū)ζ渌麡哆M(jìn)行施工處理，最后，在此樁的外側(cè)位置進(jìn)行兩根高壓旋噴樁的施工，達(dá)到將樁水平推力強(qiáng)化的目的。

3.2.6 克服砂土管涌的技術(shù)措施

其一，對孔內(nèi)地下水情況以及穿越砂層的情況進(jìn)行實(shí)時觀察，基于對少取土多壓進(jìn)原則的遵循，保證套管的及時性，將全套管跟進(jìn)的鉆孔工藝特點(diǎn)最大限度發(fā)揮出來。其二，以套管的最大切割下壓能力為依據(jù)，保證套管一直是超前的，抓土在其后，需要對抓土面和套管底的距離進(jìn)行控制，最小距離不應(yīng)小于1 m。其三，在孔內(nèi)灌水，一直到承壓水頭的高度，在此之后進(jìn)行鉆進(jìn)處理。

4 結(jié)語

在高地下水位的樁基施工中，鉆孔咬合樁對于地基的加固處理有較高的適用性，能夠從整體層面有效提升地基質(zhì)量，樁基承載力可以實(shí)現(xiàn)對設(shè)計要求的有效滿足，作業(yè)形式也比較便捷，除此之外，進(jìn)度可以得到較為可靠的保證，耐久性也比較理想。對工程的實(shí)際完成情況進(jìn)行分析，在鉆孔咬合樁技術(shù)的支持下執(zhí)行對樁基施工地基的加固處理任務(wù)，可以取得很好的處理效果，能夠達(dá)到加固地基的預(yù)期目的，今后，可以將其作為一種有效方法，在高地下水位樁基施工灌注樁地基處理中加以運(yùn)用。