樓步新

(核工業(yè)井巷建設(shè)公司,浙江湖州 313000）

鉆孔咬合樁在東旱門過(guò)江隧道工程中的應(yīng)用

樓步新

(核工業(yè)井巷建設(shè)公司,浙江湖州 313000）

首先介紹了鉆孔咬合樁的工藝原理、工藝流程,分析了鉆孔咬合樁技術(shù)特性;然后通過(guò)對(duì)東旱門過(guò)江隧道基坑圍護(hù)咬合樁施工情況分析,提出了鉆孔咬合樁施工關(guān)鍵技術(shù);最后總結(jié)了鉆孔咬合樁在基坑工程應(yīng)用中的優(yōu)點(diǎn)。

鉆孔咬合樁;全套管沖抓施工;過(guò)江隧道;圍護(hù)結(jié)構(gòu)

1 鉆孔咬合樁工藝

1.1 工藝原理

鉆孔咬合樁是平面布置的排樁,相鄰單樁相互咬合(樁圓周相嵌）,從而形成能起到擋土、止水作用的鋼筋混凝土“樁墻”,主要用于構(gòu)筑物的深基坑臨時(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu)。

鉆孔咬合樁采用全套管鉆機(jī)施工鉆孔,相鄰單樁之間相互咬合而形成樁墻。為便于切割,樁的排列方式一般為一根素樁(A樁）和一根鋼筋樁(B樁）,A樁采用超緩凝混凝土,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(shí)采用全套管鉆機(jī)切割相鄰A樁相交部分的混凝土,實(shí)現(xiàn)咬合。如圖1。

圖1 咬合樁平面示意圖

1.2 工藝流程

單根樁施工工藝流程如下:

平整場(chǎng)地→測(cè)設(shè)樁位→施作咬合樁導(dǎo)墻→套管鉆機(jī)就位對(duì)中→吊安第一節(jié)套管→測(cè)控垂直度→壓入第一節(jié)套管→校核垂直度→抓斗取土,套管鉆進(jìn)→測(cè)量孔深→清除虛土,檢查孔底→鋼筋混凝土樁吊放鋼筋籠→放入混凝土灌注導(dǎo)管→灌注混凝土逐次拔管→測(cè)定樁頂混凝土面→套管鉆機(jī)移位。

排樁的施工工藝流程如下:

每臺(tái)(套）機(jī)組分區(qū)獨(dú)立作業(yè),也可多臺(tái)(套）機(jī)組跟進(jìn)作業(yè)。單機(jī)成樁作業(yè)順序?yàn)锳1→A2→B1→A3→B2→A4→B3→A5→……,如圖2。單樁成樁時(shí)間約15 h,以保證B樁在A樁混凝土初凝前順利切割成孔。

圖2 排樁施工流程

1.3 技術(shù)特性

鉆孔咬合樁是利用超緩凝混凝土的特殊性能,采用全套管鉆機(jī)按專門工藝成孔、成樁的一種特殊樁型,通過(guò)樁與樁之間的咬合搭接,形成擋土截水的連續(xù)排樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)。與軟土地區(qū)幾種常用圍護(hù)結(jié)構(gòu)技術(shù)比較見(jiàn)表1。

綜合對(duì)比表明,鉆孔咬合樁具有以下優(yōu)點(diǎn)。

(1）環(huán)保效果好:噪聲底,振動(dòng)小;由于應(yīng)用全套管護(hù)壁,不使用泥漿,無(wú)泥漿污染環(huán)境的憂慮,施工現(xiàn)場(chǎng)整潔文明,很適合于在市區(qū)內(nèi)施工。

表1 軟土地區(qū)5種常用圍護(hù)結(jié)構(gòu)技術(shù)特性比較

(2）成孔和成樁質(zhì)量高:取土?xí)r因套管插入整個(gè)孔內(nèi),孔壁不會(huì)坍落;易于控制樁斷面尺寸與形狀;含水比例小,較容易處理孔底虛土,清底效果好;充盈系數(shù)小,節(jié)約混凝土。

(3）可在各種雜填土(含有磚渣、石渣及混凝土塊等）中施工,適合舊城改造工程的基礎(chǔ)施工。

(4）因應(yīng)用全套管護(hù)壁,可靠近既有建筑物施工。

(5）因應(yīng)用全套管護(hù)壁,可避免泥漿護(hù)壁法難以解決的流沙問(wèn)題。

2 工程應(yīng)用

東旱門過(guò)江隧道位于余姚市東旱門路,隧道南起萬(wàn)年橋路,下穿余姚市最良江(余姚段杭甬運(yùn)河）,北接世南東路,全長(zhǎng)約623.699 m。

2.1 工程地質(zhì)概況

場(chǎng)地為第四系沉積物,屬海積、沖積平原,濱海(湖沼）相軟土。勘察揭露的場(chǎng)區(qū)內(nèi)地層自上而下為:

①雜填土:主要為道路地坪水泥混凝土、含粘土碎石的溏渣,碎石含量在40%左右,厚度2.0～5.2 m;

②淤泥質(zhì)粘土:灰色、軟～流塑,壓縮性高,土質(zhì)較均勻,局部為淤泥、淤泥質(zhì)粉土,整體工程性能差,厚度2.8～12.0 m;

③粉質(zhì)粘土:灰黃～褐黃色,可塑,局部軟～可塑狀,整體工程性能稍好,厚度1.2～9.1 m;

④粉質(zhì)粘土:灰黃～褐黃色,軟～可塑,韌性中等～高,厚度0～9.4 m;

⑤-1淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土:灰～灰黃色,軟～流塑狀,很濕,飽和,整體工程性能較差,厚度5.0～10.1 m;

⑤-2粉質(zhì)粘土:灰～灰黃色,飽和,很濕,韌性好,干強(qiáng)度中高,局部分布,厚度0～5.2 m;

⑥粘土:青灰色,可塑,濕,韌性好,干強(qiáng)度中高,厚度3.2～6.0 m;

⑦粉質(zhì)粘土:青灰色,軟～可塑,濕,韌性好,干強(qiáng)度高,厚度≥6.1 m。

場(chǎng)地的地下水主要賦存于上部亞粘土,淺層孔隙型潛水,主要受大氣降水和河水滲入補(bǔ)給,地下水位隨季節(jié)和氣候動(dòng)態(tài)變化,勘探期間在勘探孔內(nèi)測(cè)得潛水地下水位埋深為1.80～2.00 m。

2.2 基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)

隧道基坑分為3段,最良江南岸段、最良江江心段、最良江北岸段。最良江兩岸基坑采用明挖順做法施工,兩段明挖基坑總長(zhǎng)449.32 m,基坑寬度1014 m,基坑開挖深度3.0～12.35 m,基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)邊距離最近的居民小區(qū)樓房約5 m,小于1倍基坑開挖深度;根據(jù)相關(guān)基坑設(shè)計(jì)規(guī)范,本工程基坑對(duì)地表的沉降控制要求很高。江心段基坑采用蓋挖逆做法施工,蓋挖段總長(zhǎng)51.83 m,基坑寬度20.0 m,基坑開挖深度6.9～7.7 m;江心段基坑處于原東旱門橋橋位處,基坑施工范圍內(nèi)存在不確定的老橋樁障礙物。

綜合工程場(chǎng)地地質(zhì)條件、施工條件、周邊環(huán)境條件以及鉆孔咬合樁技術(shù)特性,在對(duì)各種圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式比選后,最終選擇了鉆孔咬合樁這一新工法?；訃o(hù)結(jié)構(gòu)采用“1000 mm鉆孔咬合樁,相鄰兩樁咬合量為200 mm,樁長(zhǎng)為8.8～24.4 m,共有1700多根樁。咬合樁分為A樁和B樁,A樁為C20超緩凝水下素混凝土樁,B樁為C30水下鋼筋混凝土樁。這種咬合樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)經(jīng)后期開挖和使用驗(yàn)證,證明具有良好的防滲和支擋效果,圖3是施工后期咬合樁開挖后的斷面情況。

2.3 咬合樁施工設(shè)備

咬合樁施工設(shè)備采用了中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院勘探技術(shù)研究所研制的CGJ-1500型搓管機(jī)、“1000雙壁套管和“850沖抓斗。搓管機(jī)有獨(dú)立的電機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓動(dòng)力源,與50 t履帶吊機(jī)配套使用,吊機(jī)用來(lái)懸掛抓斗進(jìn)行套管內(nèi)的沖抓取土作業(yè)。

圖3 咬合樁開挖后的斷面

CGJ-1500型搓管機(jī)的主要技術(shù)參數(shù):

搓管直徑1000～1500 mm;

額定搓管扭矩1900 kN·m;

額定壓管力1600 kN;

額定撥管力2120 kN;

搓管擺角25°;

給進(jìn)行程500 mm;

泵站功率110 kW;

搓管機(jī)質(zhì)量22 t。

咬合樁部分施工段臨近小區(qū)居民樓房,由于全套管施工在成孔和灌注兩個(gè)階段均是鋼套管護(hù)壁,因此施工中對(duì)臨近建筑物地基基礎(chǔ)無(wú)擾動(dòng),沖抓為干式成孔無(wú)泥漿污染,施工過(guò)程中噪聲和震動(dòng)小,符合環(huán)保要求,不擾民。咬合樁施工現(xiàn)場(chǎng)如圖4所示。

圖4 全套管沖抓咬合樁臨近建筑物施工

3 鉆孔咬合樁施工關(guān)鍵技術(shù)

3.1 樁垂直度控制及糾偏措施

根據(jù)我國(guó)《地下鐵道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》(GB 50299-1999）第3.1.5條規(guī)定,樁的垂直度允許偏差為3%。

3.1.1 咬合樁垂直度主要控制措施

(1）套管的順直度檢查和校正:施工要求單節(jié)套管順直度偏差≤5 mm,整根套管順直度偏差≤10 mm,抱管器垂直度≤1/500。

(2）成孔過(guò)程中樁的垂直度監(jiān)測(cè)和檢查:施工中在地面選擇2個(gè)相互垂直的方向采用經(jīng)緯儀或線錘監(jiān)測(cè)地面以上部分的套管的垂直度,發(fā)現(xiàn)偏差時(shí)及時(shí)糾偏。

3.1.2 咬合樁糾偏主要措施

成孔過(guò)程中如發(fā)現(xiàn)垂直度偏差過(guò)大,必須及時(shí)進(jìn)行糾偏調(diào)整,糾偏的常用措施有以下3種。

(1）利用鉆機(jī)油缸進(jìn)行糾偏:如果偏差不大或套管入土不深(5 m以內(nèi)）,可直接利用鉆機(jī)的2個(gè)頂伸油缸和2個(gè)推拉油缸進(jìn)行糾偏。

(2）A樁孔的糾偏方法:如果A樁孔在入土5 m以深發(fā)生較大偏移,可向套管內(nèi)回填砂或粘土,一邊填土一邊拔起套管,直至將套管提升到上一次檢查合格的地方,然后調(diào)直套管,檢查其垂直度合格后再重新下壓。

(3）B樁孔的糾偏方法:B樁孔的糾偏方法與A樁基本相同,其不同之處在不能向套管內(nèi)填土而應(yīng)填入與A樁相同的混凝土,以防在樁間留下土夾層,從而影響排樁的防水效果。

3.2 超緩凝混凝土緩凝時(shí)間確定

超緩凝混凝土主要用于A樁(素混凝土樁）,其作用是延長(zhǎng)A樁混凝土的初凝時(shí)間,以達(dá)到其相鄰B樁(鋼筋混凝土樁）的成孔能夠在A樁混凝土初凝之前完成。A樁混凝土緩凝時(shí)間應(yīng)根據(jù)單樁成樁時(shí)間來(lái)確定,單樁成樁時(shí)間與施工現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件、樁長(zhǎng)、樁徑和鉆機(jī)能力等因素相關(guān)。

根據(jù)咬合樁施工工藝,A樁初凝時(shí)間為:

式中:t——單樁成樁時(shí)間,一般取15 h;k——儲(chǔ)備時(shí)間,一般取1.0t。

3.3 分段施工接頭的處理方法

當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)不具備連續(xù)作業(yè)條件時(shí),須在暫時(shí)無(wú)法連續(xù)施工B樁位置設(shè)置砂樁,解決分段施工存在的接頭問(wèn)題。即先采用全套管鉆機(jī)在B樁位置切割相鄰A樁成孔,然后向孔內(nèi)回灌中粗砂填充。在下次施工至此B樁時(shí)再采用全套管鉆機(jī)進(jìn)行二次成孔,灌上混凝土即可。

3.4 地下障礙物的處理方法

遇到較大障礙物不能正常施工時(shí)可以先將沖抓斗換成十字沖錘擊碎障礙物將其清除。遇到管線、鋼筋、工字鋼等時(shí),先抽干套管內(nèi)積水,然后再吊放作業(yè)人員下去用氧氣焊工具吹斷處理。遇到廢棄樁基不能人工處理時(shí),采取繞開原則,待基坑開挖時(shí)鑿除。

4 結(jié)語(yǔ)

(1）本工程地質(zhì)條件、工程環(huán)境復(fù)雜,整個(gè)基坑處于軟土地區(qū)中,且地下水豐富,水位較高,采用鉆孔咬合樁有較強(qiáng)的針對(duì)性,加快了施工進(jìn)度,保證了施工質(zhì)量,效果明顯。

(2）采用全套管鉆機(jī)成孔,噪聲底,振動(dòng)小,無(wú)需排放泥漿,施工現(xiàn)場(chǎng)文明,環(huán)保效果好,很適合于在市區(qū)內(nèi)施工。

(3）采用全套管鉆機(jī)成孔,可在各種雜填土(含有磚渣、石渣及混凝土塊等）中施工,適合舊城改造工程施工。

(4）采用全套管護(hù)壁,無(wú)縮孔、斷樁等常見(jiàn)的鉆孔灌注混凝土樁的通病。

(5）采用全套管護(hù)壁,可靠近既有建筑物施工而不用擔(dān)心常規(guī)泥漿護(hù)壁成孔樁塌孔引起地表沉降問(wèn)題。

實(shí)踐證明,咬合樁具有施工便捷,投資節(jié)省的優(yōu)點(diǎn),能取得較好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

[1] 沈保漢,劉富華,劉波,等.捷程Mz系列全套管鉆孔咬合樁[J].建筑技術(shù),2006,(8）.

[2] JGJ 120-99,建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程[S].

[3] 劉建航,侯學(xué)淵.基坑工程手冊(cè)[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1997.

[4] 宋志彬,馮起贈(zèng),王年友,等.CG型全套管沖抓成孔設(shè)備在基樁工程中的應(yīng)用[J].探礦工程(巖土鉆掘工程）,2007,34 (9）.

[5] 宋志彬,馮起贈(zèng),和國(guó)磊,等.CG型全套管搓管成孔設(shè)備的研究和應(yīng)用[J].探礦工程(巖土鉆掘工程）,2009,36(S1）.

Application of Bored Interlock ing Pile in Donghanmen River-cross ing Tunnel Eng ineering

LOU Bu-xin(Nuclear In-dustrialWell and Tunnel Construction Company,Huzhou Zhejiang 313000,China）

The paper introduced the technicalprinciple and process flow,analyzed the technical characteristicsof the bored interlocking pile;by the analysis on foundation pit protection interlocking pile construction of Donghanmen river-crossing tunnel,the key technologywasput forward.The advantages in application of bored interlocking pile for foundation pit engineeringwere summed up.

bored interlocking pile;percussive grab with full case;river-crossing tunnel;per imeter structure

TU473.1+4

:A

:1672-7428(2010）05-0056-03

2010-04-12

樓步新(1960-）,男(漢族）,浙江東陽(yáng)人,核工業(yè)井巷建設(shè)公司工程師,地質(zhì)工程專業(yè),從事工程施工管理工作,浙江省湖州市鳳凰路581號(hào)。