陳震 中國鐵建港航局集團有限公司第一工程分公司

1.工程概況

廣州新白云國際機場第二高速公路北段工程SG08標(biāo)管段長3.437km，與運營中的地鐵3號線北延段隧道及G106國道共線，主線橋部分樁基距地鐵隧道距離較近，理論最小凈距僅為2.25m，位于地下工程（車站、隧道等）結(jié)構(gòu)外邊線5m內(nèi)特別保護區(qū)。

臨近地鐵樁基穿過砂層、淤泥層，并且層厚較厚，處理難度大，地質(zhì)極不穩(wěn)定，較容易出現(xiàn)塌孔，縮頸等特殊地質(zhì)情況，對工程質(zhì)量及地鐵結(jié)構(gòu)安全產(chǎn)生影響，因此需要特別處理。結(jié)合本項目樁基實際地質(zhì)情況及樁基施工經(jīng)驗等綜合考慮，在臨近地鐵0～5m內(nèi)采用水泥攪拌樁進行地質(zhì)處理，永久鋼護筒和濃泥漿進行防護，旋挖鉆施工。

2.設(shè)計原理

2.1 水泥攪拌樁防護

水泥攪拌樁的作用主要是在開孔階段和鉆機鉆進初期對覆蓋層的加固防護作用，由于攪拌樁作用為穩(wěn)定土體可不參考相互咬合，沿樁基周圍布置。樁長要求打穿淤泥層，樁端達(dá)到強風(fēng)化泥巖。

2.2 永久鋼護筒防護

首先進行鋼護筒準(zhǔn)備工作，在加工廠或施工現(xiàn)場按設(shè)計長度制作整條鋼護筒，并在鋼護筒頂端割出安裝吊孔，以便在安裝時快速完成。

開孔完成后，鉆機調(diào)整鉆頭直徑，比永久鋼護筒直徑大5cm，在原孔位對中調(diào)整豎直后繼續(xù)鉆進，鉆進過程中要求勻速緩慢鉆進，避免產(chǎn)生過大振動影響地鐵結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)場技術(shù)人員實時掌握鉆進深度，當(dāng)孔深達(dá)到地鐵結(jié)構(gòu)以下5m位置標(biāo)高時，停止鉆進，開始吊裝永久鋼護筒，鋼護筒采用吊車埋設(shè)，吊點設(shè)在護筒對稱位置，埋設(shè)過程中應(yīng)保持鋼護筒中心與引孔孔位中心保持一致，現(xiàn)場技術(shù)員實時監(jiān)測鋼護筒的垂直度及平面位置偏差，出現(xiàn)偏差及時修正。

2.3 泥漿護壁

本工程地質(zhì)情況穿過砂層、淤泥層，并且砂層、淤泥層層厚較厚，應(yīng)特別處理，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實際地址情況隨時調(diào)整泥漿指標(biāo)，保證泥漿性能，泥漿濃度控制在1.1～1.3范圍內(nèi)。對泥漿的使用需求量大，通過建立泥漿處理中心，實現(xiàn)泥漿循環(huán)利用，既節(jié)約了材料成本，又能較好地保護環(huán)境。引孔施工時，由于無護筒護壁且鉆入深度較大，需配置高濃度泥漿護壁，快速完成該工序并及時安裝鋼護筒。鋼護筒安裝完成后可考慮適當(dāng)減小泥漿濃度、減小泥漿用量。

3.設(shè)計施工參數(shù)

3.1 水泥攪拌樁防護施工參數(shù)

水泥攪拌樁處理深度應(yīng)根據(jù)樁基地質(zhì)勘探資料現(xiàn)場確認(rèn)，原則上貫穿砂層，并進入強風(fēng)化巖層2m，本工程暫定18m。采用單排φ50cm深層水泥攪拌樁，由于攪拌樁作用為穩(wěn)定土體可不參考相互咬合，也可以設(shè)計作5～10cm，本段采用樁間互相咬合10cm。要求攪拌樁施工樁位偏差≤30cm，垂直度偏差≤1/150。水泥攪拌樁采用二噴四攪工藝施工，樁徑500mm，材料采用42.5級普通碳酸鹽水泥，每米摻灰量75kg，水灰比0.45～0.55，高效減水效0.5%，噴漿壓力≥0.5MPa。要求水泥土攪拌樁齡期≥28d且無側(cè)限抗壓強度≥1MPa后方可施工樁基。

3.2 永久鋼護筒

設(shè)計樁基位于既有廣州地鐵3號線兩線之間，理論最小凈距為2.25m，覆蓋層處理漏斗狀，屬于極不穩(wěn)定狀態(tài)。初期鉆進時有水泥攪拌樁及濃泥漿防護，但在清孔后下鋼筋以及樁基混凝土灌筑期，由于時間較長，且有地鐵運行的振動和國道G106上大型貨車振動，可能會造成土體松散而坍方，所以設(shè)計鋼護筒防護。鋼護筒施工過程不能強力振動，選用傳統(tǒng)自進式或者靜壓式，自進式成本較高，靜壓式會地鐵盾構(gòu)造成影響，所以在鉆進后安裝鋼護筒更為便捷。

3.3 泥漿護壁施工參數(shù)

應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實際地質(zhì)情況，隨時調(diào)整泥漿指標(biāo)，保證泥漿的各項性能符合規(guī)范要求。在實施過程中，應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)具體情況，對不同土層應(yīng)合理地控制相應(yīng)的泥漿指標(biāo)。泥漿性能參數(shù)如表1。

表1 泥漿性能參數(shù)表

現(xiàn)場應(yīng)設(shè)置泥漿沉淀池及儲漿池，一般為鉆孔容積的1.5～2.0倍，泥漿池底部及四周應(yīng)采取封閉措施，防止泥漿外溢污染環(huán)境。

4.主要施工工藝流程及方法

4.1 測量放樣

測量人員提前對隧道結(jié)構(gòu)外邊線進行勘測，并繪制邊界圖，標(biāo)注臨近樁基地鐵外邊線坐標(biāo)，便于對樁基位置確定后，同時對臨近地鐵外邊線在國道路面上進行放樣，確定樁基和地鐵外邊線平面位置關(guān)系。

復(fù)核測量控制點并符合要求后，進入隧道內(nèi)復(fù)測隧道的平面位置，再將地鐵隧道平面位置放樣至路面上。然后測放出各樁樁位，樁機就位。施工前應(yīng)根據(jù)測量控制網(wǎng)定出各樁位中心點。雙向控制定位后埋設(shè)鋼護筒并固定，以雙向十字線為中心控制樁基及鋼護筒偏位。開鉆前必須校核鉆頭的中心是否與樁位中心重合。

4.2 鉆進

為盡量減小施工過程對周圍土體及地鐵結(jié)構(gòu)的擾動，鋼護筒吊裝施工選用50t汽車吊，鉆孔施工選用旋挖鉆機。依托工程主線橋樁徑最大2.8m，樁長約為40m，采用300kW、360kW兩種型號旋挖機施工。

4.3 終孔及清孔

孔深及沉渣厚度檢測：成孔后，對比旋挖鉆顯示界面的鉆孔深度L1及測繩測量孔深L2，若L2＜L1，即可更換清底鉆頭進行清底，并重新測定孔深。待終孔驗收合格后，立即進行清孔。

采用泵吸反循環(huán)方法進行清孔，直至孔底泥漿的各項指標(biāo)及沉渣厚度符合規(guī)范要求?？椎?0cm以內(nèi)泥漿比重控制在1.03～1.1、粘度為17～20s、含砂率＜2%。清孔時應(yīng)時刻注意保持孔內(nèi)水位，保證孔內(nèi)泥漿壓力。清孔應(yīng)分兩次進行，一次清孔在鉆孔深度達(dá)到設(shè)計深度且驗孔合格后進行，二次清孔必須滿足設(shè)計及規(guī)范要求后才可下放鋼筋籠。

4.4 鋼筋籠加工及安放

吊裝施工時每節(jié)鋼筋籠宜采用多點起吊，減小因吊裝導(dǎo)致的變形。吊裝角度應(yīng)嚴(yán)格控制，吊臂與吊繩夾角應(yīng)采用小角度，減小水平分離。鋼筋籠頂端吊點必須采用專用吊具進行吊裝，其根部吊點采用兩根吊繩進行吊裝。起吊時先起吊頂部吊點，再起吊根部吊點，使鋼筋籠平臥變?yōu)樾钡酰摻罨\根部完全離開地面時，頂端吊點迅速起吊至90°后，方可拆除根部吊點，垂直將鋼筋籠吊放入孔并安裝。

由于樁基位置特殊，下方位于地鐵盾構(gòu)結(jié)構(gòu)之間，上方在行車道中間，行車道與地鐵線共線，作業(yè)面有限，吊裝作業(yè)需考慮到對地鐵結(jié)構(gòu)的影響，吊裝位置應(yīng)盡量避免在地鐵上方，減小對地鐵結(jié)構(gòu)的壓力。位置有限無法進行正常作業(yè)必須在結(jié)構(gòu)上方吊裝時，采取措施防止吊機支腿對地鐵結(jié)構(gòu)的集中壓力，采用20mm厚鋼板墊汽車吊支腿下，用于分散支腿壓力，并且防止損壞瀝青路面面層。

4.5 灌注水下砼

鋼筋籠安裝完成且驗收合格后應(yīng)及時檢查孔底沉渣厚度，滿足要求后應(yīng)及時灌注混凝土，防止等待時間過長造成塌孔。

5.結(jié)束語

基于上述分析，結(jié)合該防護措施在國道高架并臨近地鐵的樁基施工中成功的運用，可為類似工程提供參考，此外，運用該技術(shù)進行施工需注意以下幾點：（1）將地鐵隧道平面放樣至路面上，為施工機械的布置提供指導(dǎo)，可提高樁基施工對地鐵和國道的保護。（2）樁基周圍增加水泥攪拌樁施工，可保證樁基鉆進初期其周圍土體穩(wěn)定，大幅減小對地鐵結(jié)構(gòu)的擾動。（3）距離地鐵較近樁基周圍易埸孔地層采用水泥攪拌樁結(jié)合永久鋼護筒和濃泥漿護壁三重防護快速成孔技術(shù)，40m長φ2.5m樁基初期鉆進及下鋼護筒至成孔時間約為8h，能起到較好的防護作用，能夠確保施工質(zhì)量與安全。