唐立飛，韓壽兵

（1.江蘇通州基礎(chǔ)工程有限公司，江蘇 淮安 223001；2.江蘇省淮陰商業(yè)學(xué)校，江蘇 淮安 223005）

0 引 言

現(xiàn)今高層建筑越來越多，地下開挖深度也越來越深，周邊原有建筑物的基坑支護(hù)和新建建筑物的基坑支護(hù)方案存在交叉區(qū)域，必然會影響新建建筑物基坑支護(hù)方案的實(shí)施，處理不好極有可能導(dǎo)致新建建筑物基礎(chǔ)施工出現(xiàn)較大的安全隱患。

由于深基坑施工屬于危險性較大的分部分項(xiàng)工程施工內(nèi)容，很多施工技術(shù)人員都在工程實(shí)踐中通過不斷的摸索，尋找到了解決問題的方法。本文結(jié)合前人的經(jīng)驗(yàn)并經(jīng)過公司技術(shù)人員的多年實(shí)踐總結(jié)，提出全套管全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)清障和三軸深攪機(jī)清障等施工方法，并在工程實(shí)踐中通過實(shí)施應(yīng)用比較，確定方案優(yōu)劣，取得了較好的效果。

1 工程概況

擬建的二期工程位于某市主城區(qū)中心商業(yè)鬧市區(qū)，施工區(qū)域北側(cè)為城市唯一一條電車軌道，南側(cè)緊鄰的金馬廣場是大型商業(yè)廣場，東側(cè)為該商業(yè)區(qū)的一期工程，西側(cè)為城市主干道。筆者單位施工的主要是擬建二期工程的基坑支護(hù)、樁基及降水工程。該工程基坑面積為 27 160 m2，基坑支護(hù)周長約為 744.7 m，基坑開挖深度為 14～17.8 m，屬于超大面積深基坑。基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用 Φ1 200@1 400 鉆孔灌注圍護(hù)樁結(jié)合單排 Φ850@1 200 三軸深攪樁作為止水帷幕，樁間縫采用單重管高壓旋噴樁進(jìn)行土體加固，基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)分別在 -1.9、-7.4、-12.0 m 位置各設(shè)置一道鋼筋混凝土水平支撐。

根據(jù)收集到的擬建工程周邊建筑物、構(gòu)筑物及地下管線的相關(guān)資料，南側(cè)緊鄰的大型商業(yè)廣場有地下停車場，基坑開挖應(yīng)該是深基坑，通過查閱該商業(yè)廣場業(yè)主保存的原工程殘缺施工圖紙，發(fā)現(xiàn)該廣場和擬建建筑相鄰的深基坑支護(hù)采用是當(dāng)時臨時的土層錨桿支護(hù)，經(jīng)核對其錨桿支護(hù)與擬建建筑物的基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)及工程樁位置相沖突，其影響范圍長達(dá)約 196 m。依據(jù)本工程設(shè)計(jì)圖紙統(tǒng)計(jì)影響范圍內(nèi)共有支護(hù)樁 99 根、三軸深攪樁 117 根、SMW 工法樁 46 根，由于工程樁圖紙沒到位，影響范圍內(nèi)的工程樁的位置、數(shù)量未統(tǒng)計(jì)。由于搜集到的該廣場基坑設(shè)計(jì)圖紙不全，而且殘破，僅顯示錨桿長約 15 m，錨桿水平間距約 1.2 m，層間距為 1.0～1.4 m。經(jīng)走訪原建設(shè)的相關(guān)單位和相關(guān)人員并經(jīng)現(xiàn)場開挖探測，第一、二層錨桿為Φ25 的注漿鋼筋，其他 3～7 層不詳（原計(jì)劃采用部分 Φ48 的鋼管注漿，后來施工時全部采用Φ25 的注漿鋼筋）。具體錨桿情況統(tǒng)計(jì)如表1 所示，具體分布情況如圖1、圖2 所示。

表1 商業(yè)廣場錨桿清理數(shù)量統(tǒng)計(jì)表

圖1 錨桿區(qū)平面圖（單位：m）

圖2 錨桿區(qū)剖面圖（單位：m）

2 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件

根據(jù)野外勘探鑒別及現(xiàn)場原位測試，場地巖土層自上而下分布如下。

①雜填土。雜色，松散～稍密，主要由粉質(zhì)黏土、粉土混建筑垃圾組成，含較多磚塊碎石，密實(shí)度不均，中等偏高壓縮性，填齡小于 10 年。

②粉質(zhì)黏土?；尹S色，軟塑，局部為流塑狀淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，夾粉土，具水平層理，高壓縮性。

③粉土?；尹S色，濕，中密，含云母碎片，局部夾粉砂、粉質(zhì)黏土，中等壓縮性。

④粉砂夾粉質(zhì)黏土。灰色，飽和，中密，粉質(zhì)黏土為軟塑～流塑狀，夾細(xì)砂，礦物成份以石英和長石為主，中等壓縮性，土質(zhì)較均勻。

⑤粉砂。灰色，飽和，中密，局部稍密，夾細(xì)砂、粉質(zhì)黏土，礦物成份以石英和長石為主，中等壓縮性，土質(zhì)較均勻，含云母碎片，顆粒級配較差。

⑤A粉質(zhì)黏土?；疑?，軟塑～流塑，含少量螺殼碎片，高壓縮性，局部為淤泥質(zhì)黏土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，該層以透鏡體形式夾于⑤層之中，土質(zhì)不均。

⑥粉質(zhì)黏土夾砂?；疑?，軟塑～流塑，具水平層理，中等壓縮性，局部夾黏土和粉土。

⑦粉砂?；疑?，局部灰白色、灰綠色，飽和，密實(shí)，含云母碎片，級配較差，含少量礫石，粒徑 0.3 cm 左右，個別 3～4 cm，含量 5～10 %，局部夾粉質(zhì)黏土、中砂，中等壓縮性。

⑧A粉質(zhì)黏土?；野咨?、灰黃色，硬塑，含鐵錳質(zhì)結(jié)核，含少量鈣質(zhì)結(jié)核，粒徑 1～3 cm，中等壓縮性，土質(zhì)均勻，局部粉質(zhì)黏土。該層以透鏡體形式夾于⑦層之中，土質(zhì)不均。

⑨黏土?；野咨⒒尹S色，硬-堅(jiān)硬，含鐵錳質(zhì)結(jié)核，含少量鈣質(zhì)結(jié)核，粒徑 1～3 cm，中等壓縮性，土質(zhì)均勻，局部粉質(zhì)黏土。

3 擬采用的支護(hù)區(qū)域處理方案

因支護(hù)結(jié)構(gòu)距商業(yè)廣場距離約 6～8 m，且之間有自來水、煤氣、光纜等各類城市管道。從圖1、圖2 可以看出，該商業(yè)廣場采用了上下 7 排注漿土釘錨桿，最下層深度達(dá)到地面以下 10.2 m，考慮施工錨桿可能存在偏差，錨桿處理深度應(yīng)至少到地面以下10 m 外。從現(xiàn)場條件看，直接采用常規(guī)的土方開挖清理方法是無法實(shí)現(xiàn)的。

3.1 方案一 全套管全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)進(jìn)行清障

3.1.1 全回轉(zhuǎn)清障施工原理

利用全回轉(zhuǎn)設(shè)備啟動作業(yè)時產(chǎn)生的下壓力和扭矩，驅(qū)動鋼套管一起轉(zhuǎn)動，利用鋼套管管口的高強(qiáng)度刀頭對地下障礙物（如鋼筋、混凝土等）進(jìn)行切削作業(yè)，將套管強(qiáng)制逐步鉆入地下的同時，用長臂抓斗將套管內(nèi)鋼筋等地下障礙清除出來，直至設(shè)計(jì)標(biāo)高后再向套管內(nèi)回填素土的同時逐節(jié)頂拔套管。全套管全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)如圖3 所示。

圖3 全套管全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)

3.1.2 全回轉(zhuǎn)清障施工的特點(diǎn)

該工法最大的特點(diǎn)是可將套管鉆入有錨桿障礙物的土層，利用套管的護(hù)壁作用，在套管內(nèi)進(jìn)行切割，施工安全，工效高，對周圍環(huán)境影響極少［1］。

3.1.3 全回轉(zhuǎn)清障施工方案

因本工程支護(hù)樁樁徑 1.2 m，深攪樁樁徑 0.85 m，為保證后期施工順利進(jìn)行，計(jì)劃采用直徑 1.2 m的套管來切割錨桿，深攪樁區(qū)域全套筒全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)處理深度大于錨桿埋置深度 5 m，最終確定清障處理深度為15 m，同時要將切斷錨桿取出。為確保三軸深攪施工區(qū)域錨桿被機(jī)械全部切斷，全套管處理搭接 200 mm，孔洞用素土及時回填（孔徑 1.2 m、清障深度約 15 m，回填素土方量約：0.6×0.6×3.14×15×196 孔=3 323.38 m3），保證三軸深攪樁機(jī)械順利施工，清障及回填素土完成后進(jìn)行深攪樁和支護(hù)樁的施工，該區(qū)域支護(hù)樁計(jì)劃在深攪樁施工完成并達(dá)到一定強(qiáng)度后視實(shí)際清理情況采用 20 型鉆機(jī)或旋挖鉆機(jī)或全套筒設(shè)備施工支護(hù)樁，確保止水帷幕和支護(hù)樁的成樁質(zhì)量［2］。

止水帷幕是基坑成敗的關(guān)鍵因素，為確保三軸深攪樁連續(xù)，處理時鋼套管搭接 200 mm（見圖4），防止局部錨桿未全部切斷，造成無法施工。清障方法如圖5 所示。

圖4 搭接施工（單位：mm）

圖5 清障過程

3.1.4 施工主要工藝流程及施工方法

1）施工場地準(zhǔn)備。由于該廣場是正在營業(yè)的商業(yè)廣場，人流量較大，雖然施工區(qū)域位于該廣場的東北角，但有小門外通主要街道，為保證安全，方便施工，經(jīng)與該廣場業(yè)主聯(lián)系，拆除廣場圍墻，封閉小門及外通道路，清除圍墻基礎(chǔ)，平整場地。

2）設(shè)備進(jìn)場、就位、固定。對進(jìn)場的設(shè)備進(jìn)行全方位的檢查驗(yàn)收，并請有資質(zhì)的設(shè)備安裝單位及有資格的安裝人員進(jìn)場負(fù)責(zé)安裝。

先將全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)固定在鉆孔樁中心上方，將鉆機(jī)和動力箱、操作室相接，然后安裝反力架，反力架的另一頭停置履帶吊車（吊車同時可作為安裝鋼套筒和清障配合工作），該吊車履帶壓住反力架，反力架的作用是當(dāng)鉆機(jī)全回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)過程中防止機(jī)器發(fā)生扭動。

3）定位、放線。依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，準(zhǔn)確定位深攪樁的位置。

4）工藝流程。樁位測量定位→設(shè)備安裝及固定→第一節(jié)鋼套管壓入→第二節(jié)鋼套管螺栓連接→第二節(jié)鋼套管壓入→……重復(fù)至鋼套管底部達(dá)到預(yù)定標(biāo)高。

5）控制要點(diǎn)。由于鋼套管是全回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)的，且端部刀頭配置了負(fù)載控制裝置，可以確保刀頭的負(fù)載在最合適的范圍內(nèi)，且鉆機(jī)在鉆進(jìn)過程中可根據(jù)需要調(diào)節(jié)套管的回轉(zhuǎn)扭矩、回轉(zhuǎn)速度、壓入力以及夾緊力等數(shù)值，同時設(shè)定發(fā)動機(jī)的高速、中速、低速，所以可以根據(jù)地質(zhì)和障礙物情況，進(jìn)行高效施工。

鋼套管直徑Ф1 200 mm，長度每節(jié) 6 m，每沉完一節(jié)鋼管，吊裝上一節(jié)鋼管并在位置對準(zhǔn)后，用高強(qiáng)螺栓連接。

在鋼套管逐步壓入的同時，用沖抓斗不斷地抓出套管內(nèi)的土體及錨桿鋼筋等障礙物（見圖6）。

圖6 沖抓抓出的障礙

清障完成后，進(jìn)行鋼套筒內(nèi)回填土施工，回填土可采用塑性較好的素土，在回填完成后進(jìn)行下根樁的處理。

3.2 方案二 三軸深攪機(jī)進(jìn)行清障

進(jìn)場后先從 E 點(diǎn)位置向 D 點(diǎn)位置施工，清理分三次施工，先從深攪樁外側(cè) 1 m 開始清理，纏繞錨桿，盡量將內(nèi)側(cè)錨桿拽出來。再清理深攪樁位置區(qū)域下一層錨桿鋼筋，最后清理支護(hù)樁區(qū)域錨桿區(qū)域錨桿鋼筋，逐層清理。DE 段清理完成后再清理 EH 段 SMW 工法樁施工段。

3.2.1 三軸深攪清障施工原理

利用三軸深攪樁機(jī)（見圖7）的深攪鉆頭下壓力扭矩旋轉(zhuǎn)，對土體內(nèi)鋼筋纏繞作用，鉆頭下沉旋轉(zhuǎn)與鋼筋相碰，鋼筋纏到鉆頭上，鉆頭提升將鋼筋拽上地面來清除，每次清理一層錨桿，完成清理鋼筋后鉆頭原位入土清理下層錨桿，分層逐步清理至最下層錨桿。

圖7 三軸深攪樁機(jī)

3.2.2 三軸深攪清障施工的特點(diǎn)

該工法的特點(diǎn)就是利用深攪鉆頭鉆入有錨桿障礙物的土層，利用鉆頭旋轉(zhuǎn)攪動拽出土層中的錨桿。

3.2.3 三軸深攪清障施工工藝流程（見圖8）

圖8 三軸深攪清障施工工藝流程圖

3.2.4 三軸深攪清障施工方法

場地準(zhǔn)備、設(shè)備進(jìn)場、測量放線等同全套管全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)進(jìn)行清障方法，這里僅說明一下控制要點(diǎn)。

因考慮深攪機(jī)鉆頭只能將錨桿鋼筋在土體內(nèi)纏在鉆頭上將鋼筋扯斷，斷裂處無法控制，計(jì)劃每個橫向位置采取三次清障施工，第一次計(jì)劃在深攪外側(cè) 1 m 位置進(jìn)行最外側(cè)的切斷，第二次計(jì)劃在深攪樁施工位置原位清除，第三次在支護(hù)樁區(qū)域清除，按照深攪樁施工工藝原理進(jìn)行施工，進(jìn)行跳打清理，防止中間有遺留錨桿（三軸深攪搭接施工安排參見圖9 和圖10）。

4 兩種方案的比較

4.1 機(jī)械設(shè)備的選擇比較

圖9 三軸深攪施工順序

圖10 三軸深攪搭接施工

如果選擇全套管全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)，需要在市場上購買新設(shè)備，目前市場價在 400～500 萬元，成本高，成本回收時間長。

如果選擇三軸深攪樁機(jī)，公司自有數(shù)臺三軸新深攪設(shè)備，施工中可以根據(jù)施工需要，及時調(diào)整或更換。

4.2 工藝成熟度比較

三軸深攪樁公司已經(jīng)施工多年，公司員工已經(jīng)非常熟悉該設(shè)備的性能，工人操作經(jīng)驗(yàn)豐富，有利于處理施工過程中遇到的各種問題和控制工程施工質(zhì)量。

如果選擇全套管全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)設(shè)備施工，公司員工沒有任何操作經(jīng)驗(yàn)，要專門組織人員進(jìn)行一段時間專業(yè)培訓(xùn)，適應(yīng)期較長，目前也無法預(yù)知后期施工可能遇到的狀況。

4.3 工期比較

為保證在目標(biāo)工期內(nèi)順利完成基坑支護(hù)、樁基的施工，各施工生產(chǎn)要素優(yōu)化配置、精心組織、動態(tài)管理，力爭優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)、安全、低消耗。依據(jù)本公司在類似工程處理施工經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合施工場地的情況和設(shè)備機(jī)具的配備，計(jì)劃安排 1 臺全套管全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)或三軸深攪樁機(jī)進(jìn)場進(jìn)行南側(cè)金馬廣場支護(hù)施工遺留下來錨桿清障處理。具體施工進(jìn)度安排如表2 所示。

表2 施工進(jìn)度計(jì)劃圖

進(jìn)度計(jì)劃說明如下。

①采用全套管全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)三軸深攪樁區(qū)域位置清障深度約 15 m 共 196 根，平均計(jì)劃每天完成 2 m距離196 根（孔）÷2 根÷1 臺機(jī)≈98 d，素土回填恢復(fù)期 30 d，計(jì)劃 140 d 完成深攪樁區(qū)域清障施工任務(wù)。

②采用三軸深攪樁機(jī)清障處理三軸深攪樁區(qū)域位置清障深度約 15 m 共 160 根，均計(jì)劃每天完成 2 m 距離164 根÷2 根÷1 臺機(jī)≈82d，擾動土恢復(fù)期 25 d，計(jì)劃120 d 完成深攪樁區(qū)域清障施工任務(wù)。

由此可見采用三軸深攪鉆機(jī)清障可以縮短近 20 d 工期。

4.4 處理范圍比較

三軸深攪樁機(jī)施工可以通過在支護(hù)樁及深攪樁外側(cè)三次施工，處理范圍較大。而且通過鉆機(jī)葉片轉(zhuǎn)動可以拽出錨桿整根鋼筋，有利于后期支護(hù)樁、深攪樁和附近工程樁的施工。

采用全套管全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)施工只能在套管范圍內(nèi)切斷錨桿，其他部位的錨桿仍在地下土層中，可能會影響到后期支護(hù)樁、深攪樁和附近工程樁的施工。

4.5 與后期工程施工的銜接問題

采用全套管全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)施工結(jié)束后，機(jī)械設(shè)備要撤出現(xiàn)場，再讓三軸深攪樁機(jī)進(jìn)場施工支護(hù)樁和深攪樁；而如果采用三軸深攪樁機(jī)進(jìn)場不但可以用于清障，也可以直接用于支護(hù)樁、深攪樁的施工，減少了機(jī)械設(shè)備的進(jìn)退場費(fèi)用，有利于節(jié)約投資。

5 清障方案的最終確定

經(jīng)過多方面比較論證，決定采用三軸深攪機(jī)進(jìn)行清障。

計(jì)劃先處理支護(hù)區(qū)域范圍內(nèi) DE 段深攪樁施工位置，從 E 點(diǎn)位置向 D 點(diǎn)位置施工，待清理至 90 根樁位置時，另一臺三軸深攪樁機(jī)進(jìn)場開始工程基坑支護(hù)設(shè)計(jì)方案中的三軸深攪樁施工，該臺樁機(jī)可以自 G 點(diǎn)向西進(jìn)行施工，確保三軸深攪樁連續(xù)施工。而原來的這臺三軸深攪樁機(jī)則開始進(jìn)行 EH 段 SMW工法樁施工段的上部清障處理，清障結(jié)束后加入到工程基坑支護(hù)設(shè)計(jì)方案中的三軸深攪樁 DE 段支護(hù)樁的施工。進(jìn)行交叉作業(yè)施工，縮短工程施工總工期，達(dá)到最好的經(jīng)濟(jì)效益。

由于清障處理自然地面以下約 15 m，7 道錨桿Φ25 注漿錨桿是一個摸索過程，無類似清障處理工程可以借鑒，為了做好這個工程項(xiàng)目，公司組織了有多年工程施工經(jīng)驗(yàn)的精干技術(shù)班組常駐現(xiàn)場，進(jìn)行工程施工過程中的技術(shù)指導(dǎo)，雖然在清障的過程中也經(jīng)歷了很多困難，但從最終的支護(hù)樁、工程樁施工過程來看，清障的效果很好，后期的支護(hù)樁、工程樁施工非常順利，沒有遇到錨桿的障礙（見圖11）。

圖11 三軸深攪施工效果圖

6 結(jié) 語

本文重點(diǎn)針對全套管全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)清障和三軸深攪機(jī)清障的兩種施工方法，分別從施工機(jī)械設(shè)備的選擇、工藝成熟度、工期、處理范圍以及與后期工程施工的銜接問題 5 個方面進(jìn)行施工方法的比較，最終確定本例工程具體采用三軸深攪機(jī)清障施工方法，工程實(shí)施后取得了較好的效果，后期深基坑支護(hù)施工過程一直順利，土方開挖后沒有因?yàn)樵绣^桿問題出現(xiàn)滲漏等安全隱患，得到了有關(guān)部門的認(rèn)可。