□趙 裴

廣州地鐵十號(hào)線廣鋼新城站采用圍護(hù)樁+旋噴樁止水帷幕+內(nèi)支撐的支護(hù)型式，結(jié)構(gòu)底部設(shè)有抗拔樁。車站地質(zhì)條件較差，砂層平均厚度5.4m，軟土層平均厚度10.2m。如何通過(guò)合理的施工工藝選擇及現(xiàn)場(chǎng)施工管理，在保證成樁質(zhì)量的同時(shí)滿足安全文明施工及周邊環(huán)境保護(hù)的要求，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、高效率、環(huán)境友好施工，是富水軟弱地層鉆孔灌注樁施工的重點(diǎn)與難點(diǎn)[1]。目前廣州地區(qū)鉆孔灌注樁施工基本均采用泥漿護(hù)壁成孔，本項(xiàng)目地質(zhì)條件較差且樁徑較大，泥漿護(hù)壁效果不佳，易塌孔，同時(shí)泥漿護(hù)壁不利于現(xiàn)場(chǎng)文明施工及環(huán)境保護(hù)[2]。鑒于此，長(zhǎng)護(hù)筒干作業(yè)成孔施工技術(shù)對(duì)富水軟弱地層下鉆孔灌注樁施工具有借鑒和指導(dǎo)意義[3]。本文以廣州地鐵十號(hào)線廣鋼新城站為工程背景，綜合考慮該項(xiàng)目的工程地質(zhì)條件、質(zhì)量施工要求、安全文明施工及環(huán)境保護(hù)要求，通過(guò)對(duì)長(zhǎng)護(hù)筒干作業(yè)成孔灌注樁施工工藝的研究與實(shí)踐，形成了一套安全適用、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的鉆孔灌注樁施工技術(shù)，具有重要的實(shí)用和推廣價(jià)值。

一、工程概況

(一)工程概況。廣州地鐵十號(hào)線廣鋼新城站位于廣州市荔灣區(qū)，車站為地下兩層雙島四線車站，長(zhǎng)392m，寬45.3m，基坑開(kāi)挖深度20.2m～33.2m。車站主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用φ1000鉆孔灌注樁+φ600旋噴樁止水帷幕+內(nèi)支撐的支護(hù)方式，車站設(shè)抗拔樁(兼抗壓)，樁徑為1,600mm、2,000mm。

(二)工程地質(zhì)情況。廣鋼新城站地形較為平坦，淺表層分布的軟土有淤泥<2-1A>、淤泥質(zhì)粉細(xì)砂<2-2>、粉細(xì)砂<3-1>、中粗砂<3-2>，局部分布有粉質(zhì)黏土<2-4>。砂層平均厚度達(dá)5.4m，軟土層平均厚度達(dá)10.2m。車站底板位于強(qiáng)風(fēng)化、中風(fēng)化地帶，圍護(hù)樁嵌固深度：強(qiáng)風(fēng)化4m，中風(fēng)化2.5m。

本區(qū)段淺表層分布的軟土有淤泥<2-1A>、淤泥質(zhì)土<2-1B>、淤泥質(zhì)粉細(xì)砂<2-2>、粉質(zhì)黏土<2-4>；粉細(xì)砂層<3-1>、中粗砂層<3-2>；可塑狀粉質(zhì)黏土<4N-2>，軟土地層厚度為9～13m，其中粉細(xì)砂層<3-1>平均厚度3.21m，中粗砂層<3-2>平均厚度2.15m。

圖1 地質(zhì)縱剖面圖

(三)水文地質(zhì)情況。廣鋼新城站場(chǎng)地范圍內(nèi)地表水不發(fā)育，地下水位較高，主要分為第四系松散層孔隙水和基巖裂隙水。第四系松散層孔隙水主要賦存于粉細(xì)砂層、中粗砂層，富水性中，屬承壓水?；鶐r裂隙水主要賦存運(yùn)移于各風(fēng)化巖層中，在裂隙發(fā)育地段，水量較豐富，多具承壓性。

場(chǎng)地范圍內(nèi)地下水初見(jiàn)水位埋深0.30～4.80m(高程3.63～8.37m)，穩(wěn)定水位埋深0.60～5.10m(高程3.43～8.07m)，地下水位補(bǔ)給主要以降水為主。

二、施工方案選擇

(一)試樁情況分析。泥漿護(hù)壁成孔施工工藝中，泥漿可以起到護(hù)壁、攜渣和切土潤(rùn)滑的作用，因此該工藝廣泛應(yīng)用于自穩(wěn)性較差的軟弱地層鉆孔灌注樁施工中?，F(xiàn)場(chǎng)試樁采用泥漿護(hù)壁成孔，鉆孔灌注樁鉆進(jìn)過(guò)程中發(fā)生塌孔，在調(diào)整鉆進(jìn)參數(shù)及膨潤(rùn)土泥漿配比后，成樁過(guò)程仍出現(xiàn)塌孔，根據(jù)渣樣判斷，塌孔出現(xiàn)于砂層?，F(xiàn)場(chǎng)砂層較厚且具承壓水，地質(zhì)條件差，同時(shí)樁徑較大，泥漿無(wú)法有效的起到護(hù)壁作用，最終導(dǎo)致塌孔。不僅如此，該方案可能污染周邊河涌，不利于現(xiàn)場(chǎng)文明施工管理。綜合考慮，決定采用干作業(yè)成孔施工方案。

(二)施工重難點(diǎn)及控制措施。

1.塌孔?，F(xiàn)場(chǎng)軟弱地層平均厚度10.2m，其中，粉細(xì)砂及中粗砂層厚度約5.4m且具承壓水?，F(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件差，易發(fā)生塌孔。

控制措施：使用鋼護(hù)筒作為剛性護(hù)壁，確保孔壁穩(wěn)定。加長(zhǎng)護(hù)筒穿越軟弱地層，伸入自穩(wěn)性較好的強(qiáng)風(fēng)化巖層中，根據(jù)詳勘資料及試樁地質(zhì)情況，最終決定護(hù)筒長(zhǎng)度為12m。

2.孔底沉渣?？椎壮猎穸群艽蟪潭壬蠜Q定了鉆孔灌注樁施工質(zhì)量，干作業(yè)成孔無(wú)泥漿攜渣，孔底沉渣控制難度較大。

3.富水地層下干作業(yè)成孔施工。現(xiàn)場(chǎng)地下水埋深約4m，水量較大，且為承壓水。干作業(yè)成孔施工時(shí)地下水無(wú)法抽排干凈。

控制措施：選用干作業(yè)成孔，水下混凝土灌注施工工藝。采用導(dǎo)管法施工，先對(duì)導(dǎo)管做水密承壓試驗(yàn)，禁止用氣壓試驗(yàn)替代。導(dǎo)管間使用螺栓連接同時(shí)用密封圈密封，導(dǎo)管距樁底30～50cm并根據(jù)灌注進(jìn)度逐節(jié)拆卸。水下混凝土灌注過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)格控制施工參數(shù)，確保成樁質(zhì)量。

控制措施：鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，立即采用鉆頭進(jìn)行掃孔，如封孔前沉渣仍不滿足要求，則采用撈渣筒鉆進(jìn)行二次清孔，確保成樁質(zhì)量。

(三)干作業(yè)成孔施工方案優(yōu)點(diǎn)。本項(xiàng)目中，干作業(yè)成孔具有以下優(yōu)點(diǎn)。

1.質(zhì)量控制。護(hù)筒伸入風(fēng)化巖層中，孔壁穩(wěn)定性好，避免了塌孔及樁體夾渣，有利于成樁質(zhì)量控制。鉆孔過(guò)程中可以直觀監(jiān)控各層地質(zhì)情況，及時(shí)調(diào)整施工參數(shù)，有利于樁身幾何尺寸控制。

2.環(huán)境保護(hù)。施工中不制備泥漿，無(wú)泥漿排放，有利于現(xiàn)場(chǎng)文明施工管理，同時(shí)，從根本上防止了周邊河涌及農(nóng)田遭受污染，環(huán)境保護(hù)成效顯著。

3.進(jìn)度管理。不受泥漿系統(tǒng)干擾，無(wú)需控制泥漿指標(biāo)，在保證質(zhì)量的前提下，節(jié)省大量繁雜工序，施工效率高、進(jìn)度快。且干成孔作業(yè)孔底沉渣較少，不需要二次清孔。泥漿護(hù)壁與長(zhǎng)護(hù)筒施工時(shí)間對(duì)比如表1所示。

表1

由表1可以看出，長(zhǎng)護(hù)筒干成孔施工工藝，護(hù)筒埋設(shè)時(shí)間較長(zhǎng)但不需二次清孔，每根樁能較泥漿護(hù)壁節(jié)省30min左右。同時(shí)，一次可埋設(shè)多個(gè)護(hù)筒工序銜接上不需要等待造漿、布管，更好地確?，F(xiàn)場(chǎng)施工工序的銜接。采用此方法能夠大大加快現(xiàn)場(chǎng)施工進(jìn)度。

三、干作業(yè)成孔施工方案

(一)工藝流程。本項(xiàng)目采用長(zhǎng)護(hù)筒干作業(yè)成孔，水下混凝土灌注施工工藝，主要流程如下：場(chǎng)地平整→樁位放樣→護(hù)筒定位及埋設(shè)→旋挖鉆機(jī)就位→測(cè)量復(fù)核及鉆桿垂直度檢查→鉆進(jìn)成孔→清孔→吊裝鋼筋籠(→二次清孔)→安裝導(dǎo)管→灌注水下混凝土→拔出護(hù)筒。

(二)質(zhì)量控制措施。為確保施工質(zhì)量，應(yīng)提前制定質(zhì)量控制措施并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工情況變化及時(shí)更新。施工過(guò)程中，各個(gè)工序均應(yīng)進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制。鉆孔灌注樁施工工藝已較為成熟，本文在此不做贅述。依據(jù)本項(xiàng)目富水軟弱地層下長(zhǎng)護(hù)筒干作業(yè)成孔施工特點(diǎn)，主要施工質(zhì)量控制措施如下。

1.護(hù)筒定位、埋設(shè)及拔出。鋼護(hù)筒長(zhǎng)度12m，土壓力較大，為防止護(hù)筒變形，護(hù)筒厚度增加為16mm。使用振動(dòng)錘將護(hù)筒打設(shè)進(jìn)強(qiáng)風(fēng)化巖層，護(hù)筒長(zhǎng)度較長(zhǎng)，護(hù)筒打設(shè)過(guò)程中需嚴(yán)格將其垂直度誤差控制在0.5%以內(nèi)。施工過(guò)程中若遇硬巖夾層無(wú)法打設(shè)護(hù)筒則應(yīng)采用旋挖鉆引孔。混凝土灌注施工結(jié)束后，應(yīng)立即拔出護(hù)筒，以免混凝土凝固導(dǎo)致護(hù)筒無(wú)法拔出。

2.吊裝鋼筋籠。確保成樁質(zhì)量，應(yīng)減少空孔時(shí)間。因此采用鋼筋籠整體吊裝方案，鋼筋籠長(zhǎng)22.5～34.8m，最重可達(dá)10.9t，選用70t履帶吊整體吊放入孔，吊點(diǎn)處加勁圈設(shè)加強(qiáng)筋確保吊裝安全。

3.安裝導(dǎo)管及灌注水下混凝土。采用導(dǎo)管法灌注混凝土，導(dǎo)管經(jīng)水密承壓試驗(yàn)合格后方可使用，導(dǎo)管距孔底0.3～0.5m，隨施工進(jìn)度逐節(jié)拆卸，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)記錄好水下混凝土灌注施工資料。

灌注開(kāi)始前，控制進(jìn)場(chǎng)混凝土塌落度在18cm～22cm之間；灌注開(kāi)始時(shí)，控制首灌混凝土導(dǎo)管埋深不小于1m；灌注過(guò)程中，導(dǎo)管埋深2～6m；灌注結(jié)束時(shí)，超灌高度不小于0.8m。應(yīng)嚴(yán)格控制水下混凝土灌注過(guò)程，避免出現(xiàn)斷樁及樁頭夾渣等質(zhì)量問(wèn)題。

(三)效益分析。本項(xiàng)目共計(jì)1,138根鉆孔灌注樁，采用長(zhǎng)護(hù)筒干作業(yè)成孔施工工藝后未發(fā)生塌孔現(xiàn)象，施工完成后進(jìn)行第三方檢測(cè)，一類樁占比在98%以上，成樁質(zhì)量均符合設(shè)計(jì)及相關(guān)規(guī)范要求。該工藝在保證質(zhì)量的同時(shí)無(wú)需泥漿制備、排放等，可降低施工造價(jià)，還可減少施工占地并避免對(duì)周邊環(huán)境的污染。

從經(jīng)濟(jì)效益角度出發(fā)，選用長(zhǎng)護(hù)筒干作業(yè)成孔工藝，充分考慮到了現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)因素影響，避免了塌孔及樁身質(zhì)量不合格處理二次費(fèi)用的發(fā)生。干作業(yè)法施工，節(jié)約了泥漿制備、泥漿池、泥漿泵、泥漿排放處理費(fèi)用，同時(shí)節(jié)省了一部分人工費(fèi)、機(jī)械費(fèi)；其增加的成本主要為護(hù)筒加長(zhǎng)費(fèi)用，但鋼護(hù)筒可回收利用。綜合考慮下，干作業(yè)法施工，施工場(chǎng)地規(guī)整有序，節(jié)省不必要的人工，整體施工效率得以提高，節(jié)約大量成本。

從社會(huì)效益角度來(lái)看，無(wú)泥漿制備，節(jié)約了寶貴的水資源；無(wú)泥漿排放，一方面有利于現(xiàn)場(chǎng)文明施工管理，另一方面則從根本上避免了污染施工現(xiàn)場(chǎng)周邊農(nóng)田、河涌。文明施工效果顯著。