林 剛,黃坤雄,趙 毅,郭帥帥

(浙江省地礦勘察院,浙江 杭州 310007)

硬法切割咬合樁在深基坑工程中的應(yīng)用分析

林 剛,黃坤雄,趙 毅,郭帥帥

(浙江省地礦勘察院,浙江 杭州 310007)

結(jié)合杭州市中糧大悅城項(xiàng)目基坑工程,介紹了硬法切割咬合樁施工技術(shù)。著重對(duì)硬法切割咬合樁的清障和止水能力進(jìn)行了總結(jié),從而為后續(xù)施工提供了借鑒。

硬法切割咬合樁；深基坑工程；清障

1 工藝原理

1.1 傳統(tǒng)咬合樁

傳統(tǒng)咬合樁是指采用機(jī)械磨孔、套管下壓、套管內(nèi)抓斗取土,現(xiàn)澆混凝土灌注,樁與樁之間相互咬合(相交)排列的一種基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式(圖1，2)。

圖1 有筋樁和無(wú)筋樁搭配的咬合式排樁

圖2 有筋樁和有筋樁搭配的咬合式排樁

傳統(tǒng)咬合樁是國(guó)內(nèi)較成熟的施工工藝,有很多成功的案例。但在實(shí)際施工中,其施工工藝有幾點(diǎn)不足：

1)施工中咬合成敗主要依托于超緩凝劑的效用,一旦受到各種外界因素干擾,先成樁成樁時(shí)間超過(guò)緩凝劑緩凝時(shí)間,將導(dǎo)致施工后成樁咬合成樁失敗,影響工程質(zhì)量并引發(fā)各種工程事故,帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)損失；

2)由于采用超緩凝劑,混凝土初凝時(shí)間延緩,雖然有利于咬合切割,但是也埋下了后成樁咬合施工過(guò)程中受動(dòng)水沖刷作用降低先成樁樁身混凝土質(zhì)量的隱患；

3)由于先成樁尚未初凝,后成樁咬合施工的過(guò)程中易發(fā)生管涌,影響成樁質(zhì)量；

4)施工機(jī)械由于其自身動(dòng)力及套管下壓模式的局限,當(dāng)遇到較堅(jiān)硬的大面積地下障礙物時(shí)將束手無(wú)策,此時(shí)只能先進(jìn)行清障工作,隨后回填好優(yōu)質(zhì)土方后再進(jìn)行施工,該過(guò)程既延滯了工期,也帶來(lái)很大的經(jīng)濟(jì)浪費(fèi)。而且，對(duì)于地下障礙物埋深較深的情況,清障工作難以開(kāi)展,該工藝適應(yīng)性較差,難以解決問(wèn)題。

1.2 硬法切割咬合樁

硬法切割咬合樁即貝諾特(Benoto)灌注樁工法,主要區(qū)別于傳統(tǒng)咬合樁工法。它在傳統(tǒng)咬合樁施工工藝基礎(chǔ)上,通過(guò)先進(jìn)的設(shè)備機(jī)具使用360°全回轉(zhuǎn)套管機(jī),采用硬切割的施工方法成樁,施工步驟大致與傳統(tǒng)咬合樁施工方法相同。這種新工藝從原理上講有三點(diǎn)最大的突破。

1)避免了采用超緩凝混凝土咬合樁工藝在完成切割咬合時(shí),容易產(chǎn)生相鄰孔混凝土管涌現(xiàn)象的發(fā)生而造成質(zhì)量事故,同時(shí)由于采用了常規(guī)混凝土,從而降低了對(duì)混凝土的要求,節(jié)約了成本。

2)由于采用硬切割工藝,允許混凝土先成樁強(qiáng)度正常發(fā)展,無(wú)須依賴(lài)緩凝劑控制混凝土初期強(qiáng)度,并且不會(huì)出現(xiàn)由于先成樁成樁時(shí)間過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致無(wú)法進(jìn)行后成樁咬合施工的弊病,具備超強(qiáng)切削能力的成孔機(jī)械對(duì)付終凝后的C30以上混凝土是綽綽有余。

3)由于機(jī)械本身較大扭矩而具備的超強(qiáng)切削能力,使得清障和成樁兩個(gè)工序一次性完成,于是可以解決存在大面積和深度較深的地下障礙物時(shí)圍護(hù)樁的施工問(wèn)題,同時(shí)圍護(hù)樁可以兼做止水樁,保證止水帷幕體系的完整性。

綜上所述,硬法切割咬合樁施工工法可以擴(kuò)充既有的圍護(hù)施工技術(shù),并提高在復(fù)雜地帶成樁的技術(shù)水平,是一種集清障、止水和圍護(hù)功能于一體的新型綠色圍護(hù)施工技術(shù)。

2 杭州中糧大悅城應(yīng)用案例

2.1 工程概況

本項(xiàng)目位于杭州市拱墅區(qū)莫干山路西南側(cè),隱秀路東南側(cè)，永固路東北側(cè),余杭塘河西北側(cè),即原杭州市熱電廠地塊內(nèi)。項(xiàng)目用地面積約6.6萬(wàn)m2,總建筑面積約46萬(wàn)m2,其中地上部分建筑面積約28.3萬(wàn)m2,地下部分約17.76萬(wàn)m2?；訃o(hù)總平面圖見(jiàn)圖3。

圖3 基坑圍護(hù)總平面簡(jiǎn)圖

2.2 基坑開(kāi)挖深度

本工程±0.000 m相當(dāng)于黃海高程5.100 m,現(xiàn)狀場(chǎng)地周邊標(biāo)高主要為4.400 m(即相當(dāng)于建筑標(biāo)高-0.700 m)。地下室底板面標(biāo)高為-15.200 m,承臺(tái)高度1 600 mm,墊層厚度300 mm,承臺(tái)墊層底標(biāo)高為-17.100 m,基坑開(kāi)挖深度為16.4 m。

2.3 障礙物概況

1)老基礎(chǔ)：場(chǎng)地原為杭州北大橋熱電廠舊址,原有建筑現(xiàn)已拆除,拆除后,遺留有老基礎(chǔ)等地下障礙物,根據(jù)勘察鉆孔揭示,混凝土、碎塊石等厚度較大,最厚可達(dá)1.0 m左右。埋深最大達(dá)7 m。部分基坑圍護(hù)樁位置還存在承臺(tái)或樁基礎(chǔ),給圍護(hù)施工造成很大困難。

2)廢棄碼頭：場(chǎng)地的西南側(cè)為廢棄的運(yùn)河碼頭,靠運(yùn)河一側(cè)主要成分為鋼筋混凝土。碼頭基礎(chǔ)下存在預(yù)制方樁(豎直樁和斜樁兩種)。見(jiàn)圖4。

圖4 原熱電廠碼頭基礎(chǔ)圖紙

2.4 工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件

2.4.1 工程地質(zhì)條件

場(chǎng)地原為杭州北大橋熱電廠舊址,原有建筑現(xiàn)已拆除,場(chǎng)地地形較平坦,場(chǎng)地四周建設(shè)有圍墻。場(chǎng)地的西南側(cè)為廢棄的運(yùn)河碼頭,主要成分為鋼筋混凝土。表層一般為1.0～1.4 m厚度的鋼筋混凝土,其下為空洞,高0.8～3.1 m,底部一般為碎石填土。土層性質(zhì)見(jiàn)表1。

表1 土層性質(zhì)

2.4.2 水文地質(zhì)條件

場(chǎng)地地下水主要為第四系松散孔隙型潛水和孔隙型承壓水,深部為基巖裂隙水。勘察期間在勘探孔內(nèi)測(cè)得地下水位埋深在現(xiàn)地表下0.00～5.30 m,地下水對(duì)混凝土具有微腐蝕性。

2.5 硬法切割咬合樁應(yīng)用示例

采用大直徑鉆孔灌注樁(φ1 300@1 450)結(jié)合兩道鋼筋混凝土支撐支護(hù),鉆孔灌注樁外側(cè)采用三軸水泥攪拌樁止水止土,坑底采用三軸水泥攪拌樁對(duì)被動(dòng)區(qū)進(jìn)行加固。

針對(duì)障礙物區(qū)域,采用φ1 500@1 200硬法切割咬合樁替代普通的大直徑鉆孔灌注樁和三軸水泥攪拌樁止水帷幕,起到“兩樁合一”的效果。具體做法見(jiàn)圖5、圖6。

3 施工流程及質(zhì)量控制要點(diǎn)

1)全回轉(zhuǎn)套管咬合樁樁徑1 500 mm,混凝土等級(jí)為C30。先行樁(A樁)應(yīng)先于嵌樁(B樁)施工,兩根先行樁樁之間施工嵌樁,嵌樁咬入先行樁內(nèi)300 mm。A樁與B樁超灌高度為800 mm。

2)咬合樁施工前需先完成余杭塘河側(cè)鋼板樁圍堰并清除原碼頭結(jié)構(gòu)面板,再進(jìn)行場(chǎng)地平整。

3)先行樁與嵌樁均采用全鋼套管液壓鉆機(jī)成樁,樁機(jī)就位對(duì)中必須精確,要求對(duì)中誤差小于5 mm。施工過(guò)程中要求軸線和垂直軸線方向偏差均不超過(guò)50 mm。垂直度偏差不大于0.3%,并對(duì)鉆機(jī)成孔進(jìn)行監(jiān)測(cè)和糾正偏差。

4)成孔過(guò)程中常用糾偏方法有以下三種。利用鉆機(jī)油缸進(jìn)行糾偏：適用于偏差不大或套管入土不深(5 m以下)時(shí)；A樁的糾偏：如油缸直接糾偏達(dá)不到要求時(shí),可向套管內(nèi)填砂或黏土,一邊填入一邊拔起套管,直至將套管提升到上一次檢查合格的地方,然后調(diào)直套管重新下壓；B樁的糾偏：與A樁基本相同,不同之處在于應(yīng)填入與A樁相同強(qiáng)度混凝土,否則可能在樁間留下夾層,從而影響防水效果[1]。

5)A樁一次成孔,雜填土層中鉆進(jìn)時(shí),必須使鋼套管的深度比鋼套管內(nèi)的土面深3～5 m,以防止鋼套管內(nèi)涌水。切割碼頭基礎(chǔ)老樁等障礙物時(shí)鉆進(jìn)速度宜控制在0.6～1.0 m/h且鋼套管轉(zhuǎn)速控制宜在1轉(zhuǎn)/min左右,其他土層的鉆進(jìn)速度宜控制在1.2 m/h且鋼套管轉(zhuǎn)速宜控制在1.5～2轉(zhuǎn)/min左右。

6)B樁施工時(shí),A樁混凝土強(qiáng)度應(yīng)達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的30%以上,雜填土層中鉆進(jìn)時(shí),必須使鋼套管的深度比鋼套管內(nèi)的土面深3～5 m,以防止鋼套管內(nèi)涌水。切割碼頭基礎(chǔ)老樁等障礙物時(shí)鉆進(jìn)速度宜控制在6～10 cm/h而鋼套管轉(zhuǎn)速控制宜在1轉(zhuǎn)/min左右,B樁硬切割A(yù)樁鉆進(jìn)速度宜控制在0.9～1.0 m/h、鋼套管轉(zhuǎn)速宜控制在1.2～1.5轉(zhuǎn)/min左右。

圖5 圍護(hù)樁碰到老樁時(shí)咬合樁剖面圖

圖6 圍護(hù)樁碰到熱電廠老樁時(shí)咬合樁平面布置

7)由于咬合灌注樁施工連續(xù)性的特點(diǎn),須切實(shí)抓好現(xiàn)場(chǎng)施工組織管理,確?；炷凉?yīng)和工序銜接正常[2]。

4 結(jié) 語(yǔ)

硬法切割咬合樁使用360°全回轉(zhuǎn)套管機(jī),保證了成孔質(zhì)量,避免了縮頸、塌孔等通病,同時(shí)能避免泥漿的排放；采用硬切割的施工方法成樁,能同時(shí)完成清障及成孔兩道工序,可用于存在大面積、深層障礙物的場(chǎng)地,而且不會(huì)出現(xiàn)A、B樁無(wú)法咬合施工的弊病。由于本工法無(wú)須采用緩凝劑控制混凝土初期強(qiáng)度,因而避免了切割咬合時(shí)鄰孔混凝土管涌的現(xiàn)象,也節(jié)約了混凝土成本。

從中糧大悅城項(xiàng)目基坑開(kāi)挖出的樁體來(lái)看,硬法切割咬合樁施工順利、樁間咬合緊密,在清障、止水及成樁質(zhì)量等方面均達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)效果。基坑監(jiān)測(cè)得出的數(shù)據(jù)也反映該工法很好地滿足基坑圍護(hù)的要求。本工法與鉆孔灌注樁結(jié)合止水帷幕的工藝對(duì)比,具有止水效果好、無(wú)泥漿排放、無(wú)塌孔、成樁質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn)。

[1] 趙鵬力,陳衛(wèi)華.灌注咬合樁支護(hù)技術(shù)在工程中的應(yīng)用[J].浙江建筑,2010,27(11)：42- 52.

[2] 鄭建榮,陸學(xué)水,楊威長(zhǎng).鋼筋混凝土咬合樁在杭州奧體主體育場(chǎng)深基坑臨江堤支護(hù)工程的應(yīng)用[J].浙江建筑,2016,33(7)：16- 23.

Analysis on the Application of Hard Cut Secant Pile in the Deep Foundation Pit Engineering

LINGang,HUANGKunxiong,ZHAOYi,GUOShuaishuai

2017- 03- 29

林剛(1985—)，男，安徽樅陽(yáng)人，工程師，從事巖土工程設(shè)計(jì)、監(jiān)測(cè)及檢測(cè)工作。

TU473

B

1008- 3707(2017)04- 0025- 04