廖中林，徐傳鵬

（1.重慶市勘測院，重慶 400020；2.山東省公路設(shè)計咨詢有限公司，山東 濟南 250102）

1 工程地質(zhì)概況

1.1 工程概況

該地鐵車站位于某高架橋旁邊，2條主干路的交叉口附近，周邊建筑均為商業(yè)用房；距離高架上匝道橋墩基礎(chǔ)承臺邊最近處為3m，距離高架主橋墩基礎(chǔ)承臺邊最近處為17m。

該地鐵車站為主體地下2層、局部3層的配線站，車站地下1層為站廳層，站中心處為公共區(qū)，公共區(qū)北側(cè)為主要設(shè)備區(qū)；地下2層為站臺層，降壓變電所位于站臺層北側(cè)。因站位起始里程處地面起伏較大引起覆土埋深較深，在此處增加一段夾層增大車站內(nèi)部使用空間。車站主體建筑面積：20940m2，長500.85m，標(biāo)準(zhǔn)段凈寬18.2m。

1.2 工程地質(zhì)條件

本工程相關(guān)地質(zhì)特征條件見表1。

根據(jù)工程勘察揭示的地層巖性和地下水的賦存條件，場地地下水類型主要為賦予松散地層中的孔隙水以及基巖裂隙水。

松散地層的孔隙水，依據(jù)其埋藏條件和水力特征，分為上層滯水、淺層潛水和弱承壓水3種類型。本車站場地位于階地范圍，存在上層滯水，含水層為人工填土層，隔水層為填土層下臥的④粉質(zhì)粘土層。階地范圍與古河道漫灘分布較弱承壓水，含水層主要為④－4e含卵礫石的粉質(zhì)粘土，隔水層頂板為④層粉質(zhì)粘土，隔水底板則為下臥的中風(fēng)化巖層。

勘探期間經(jīng)量測，上層滯水地下水埋深2.0～2.2m，承壓水埋深3.1～3.5m。上層滯水水量隨季節(jié)變化，雨季出現(xiàn)，旱季消失，水位變幅較大，在含水層范圍內(nèi)波動。承壓含水層水頭埋深在雨水期水位會略有提高，地下水位隨季節(jié)不同有升降變化，其年變幅較潛水小，約為0.5m。

表1 本工程地層巖性與地質(zhì)特征

2 鉆孔咬合樁設(shè)計與穩(wěn)定性分析

2.1 鉆孔咬合樁設(shè)計

將鉆孔咬合樁簡化等效，視為具有一定厚度的地下連續(xù)墻，按照剛度相等的方法分析其進行內(nèi)力、位移變化，即沿著圍護結(jié)構(gòu)（鉆孔咬合樁）縱向取單位長度，將其等效為彈性地基梁，按照工程進行中的不同工況（基坑開挖、內(nèi)部結(jié)構(gòu)施工與回填和竣工后的運營階段等）進行內(nèi)力計算與分析。圍護結(jié)構(gòu)施工前所進行的開挖施工階段中，計算時必須考慮先施工結(jié)構(gòu)的變形、支撐的位移值，即按照“先變形，后支撐”的原則對結(jié)構(gòu)進行分析計算。

鉆孔咬合樁圍護結(jié)構(gòu)一序樁（1，3，5）與二序樁（2，4，6）施工應(yīng)間隔布置。一序樁為矩形鋼筋籠混凝土樁或素混凝土樁，由于要切割一序樁，一般采用放入緩凝型減水劑的C15、C20混凝土作為其樁身。二序樁則一般采用鋼筋籠混凝土樁，混凝土強度C25、C30。根據(jù)剛度等效原則，一序樁和二序樁的剛度相等，以下給出實用方法：

在忽略配筋情況下，計算兩樁初始剛度比：

式中：E1I1、E2I2為樁的抗彎強度。I1、I2為一、二序樁的慣性矩，可直接應(yīng)用材料力學(xué)中公式求得，則

式中：a為兩樁咬合距離，b為連續(xù)墻等效厚度，R為樁半徑，d為咬合樁直徑。

將式（3）代入式（1）即可計算出等效連續(xù)墻的厚度b。

通過計算開挖過程中，單位長度等效連續(xù)墻所承受的最大彎矩值Mmax，單根一、二序樁承受的最大彎矩分別為

最后，根據(jù)計算出的M1max、M2max兩個彎矩值進行鋼筋配筋設(shè)計，再一次計算這兩個樁的抗彎剛度，重復(fù)上述計算過程，直至前后兩次配筋計算結(jié)果相同時停止。

2.2 鉆孔咬合樁穩(wěn)定性驗算分析

1）整體穩(wěn)定安全系數(shù)3.12＞1.25，滿足要求見圖1。

2）基坑底部抗隆起安全系數(shù)4.58＞2.5，滿足要求見圖2。

3）墻底抗隆起安全系數(shù)82.19＞2.5，滿足要求見圖3。

4）抗傾覆安全系數(shù)30.43＞1.25，滿足要求見圖4。

由以上內(nèi)力及穩(wěn)定性計算結(jié)果可知，該基坑保護等級和變形控制標(biāo)準(zhǔn)的劃分是正確的；圍護結(jié)構(gòu)選型是較為合理、經(jīng)濟的，基坑開挖對周邊建筑、環(huán)境的影響也較??；將咬合樁插入K1g－3中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖中一定深度后能較好地提高基坑的各項穩(wěn)定性安全系數(shù)。

3 鉆孔咬合樁施工工藝、措施研究

鉆孔咬合樁與其它樁型的不同在于其要保證一定的咬合量，所以，咬合樁的垂直度控制在施工中尤為關(guān)鍵。根據(jù)國家《地下鐵道工程施工及驗收規(guī)范》，樁的垂直度標(biāo)準(zhǔn)為3‰。成孔垂直度的控制：

1）管的順直度檢查和糾偏。施工前鉆孔咬合樁的檢查及校正應(yīng)在平整地面上進行套管順直度。檢查和校正完單節(jié)套管的順直度后，將套管按照樁長配置連接起來，控制套管順直度偏差1‰～2‰。

2）成孔過程中樁的垂直度監(jiān)測和檢查。①地面監(jiān)測：選擇地面上成90°的兩個方向，分別采用線錘檢測高出地面部分的套管的垂直度，隨時糾正偏差。該項檢測應(yīng)在每根樁的成孔過程中都要監(jiān)測，不能中斷。②孔內(nèi)檢查：每節(jié)套管被壓后安裝下一節(jié)套管前，都要停下來用“測環(huán)”或“線錘”進行孔內(nèi)垂直檢查，不符合要求時需進行糾偏，直至合格才能進行下一節(jié)套管施工。

3）糾偏。在成孔施工過程中，如發(fā)現(xiàn)垂直度超出允許值，必要時采取有效措施進行糾偏：①通過鉆機油缸行程糾偏：如果偏差不大或套管入土超過5m，通過鉆機的頂升油缸和推拉油缸來調(diào)節(jié)套管的垂直度。②一序樁糾偏：如果一序樁已入土深度較大（大于5m），偏移量較大，可以直接利用鉆機油缸行程進行糾偏，如果達不到要求，則可采取拔套管的同時，向套管內(nèi)填砂或粘土的方法，將套管提升到上一次垂直度檢查合格的高程，然后重新調(diào)直套管，待套管的垂直度檢查合格后方可再次下壓。③二序樁的糾偏：二序樁的糾偏方法與一序樁大致一樣，主要不同的一點就是二序樁糾偏向套管內(nèi)填的不是砂或粘土而是與一序樁相同的混凝土，否則將會在樁與樁之間留下夾層，排樁的防水效果將會受到影響。

4 結(jié)束語

由于鉆孔咬合樁的強度及剛度均較高，考慮到工程成本，設(shè)計時往往將其當(dāng)做永久結(jié)構(gòu)的一部分來使用。當(dāng)不滿足結(jié)構(gòu)抗浮時可以在樁頂設(shè)置壓頂冠梁，提高其整體性。相比于普通鉆孔灌注樁，鉆孔咬合樁具有施工噪音低、環(huán)保、費用低（地下連續(xù)墻的一半）、節(jié)約建材（混凝土）、防水效果好等優(yōu)點。

本文將鉆孔咬合樁簡化視為具有一定厚度的地下連續(xù)墻，通過某地鐵車站鉆孔咬合樁設(shè)計與穩(wěn)定性驗算分析，給出了計算過程與整體穩(wěn)定、坑底抗隆起、墻體抗隆起、抗傾覆等安全系數(shù)，為類似的工程施工提供了一定的參考借鑒經(jīng)驗。最后針對鉆孔咬合樁的施工措施進行分析，針對鉆孔咬合樁與其它樁型的不同——咬合量，給出了施工前、中、后的檢查與糾偏措施。

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