上海軟土地層鉆孔咬合樁的施工和應(yīng)用

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鉆孔咬合樁作為一種新型的基坑維護(hù)結(jié)構(gòu)已經(jīng)成功的應(yīng)用于深圳、南京的地鐵建設(shè)等多個項目中，施工工藝已較為成熟。但是在上海軟土地區(qū)，邯鄲路地道工程是首次使用，并取得了成功，證明了該法在上海軟土和高地下水位土層中的適用性。結(jié)合邯鄲路地道工程分析了咬合樁的施工要點，總結(jié)了施工經(jīng)驗。

　　1、工程概況
　　中環(huán)線邯鄲路地道工程位于上海市楊浦區(qū)五角場和大柏樹之間的邯鄲路下，東西向穿過復(fù)旦大學(xué)校區(qū)。地道全長1080m，屬長距離淺埋式地道，采用順作法施工。結(jié)構(gòu)分U型槽、箱式暗埋、箱式暗埋開孔三種形式。箱式暗埋開孔段長200m，基坑開挖深度11m，寬度42.5m，該段基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用1000咬合樁，樁長22m，咬合厚度20cm.咬合樁已經(jīng)在深圳、南京等地地鐵項目中得到了應(yīng)用，施工工藝已較為成熟，但在邯鄲路地道工程中的應(yīng)用是作為一種新型深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)在上海地區(qū)軟土及高地下水位地層中的首次應(yīng)用。
施工區(qū)域工程地質(zhì)從上至下依次為：①人工填土：成份復(fù)雜，結(jié)構(gòu)松散，厚0.8~3.8m；②31：黃—灰色粘質(zhì)粉土夾粉砂，稍密，中壓縮性，夾薄層粘性土較多，土質(zhì)不均，含氧化鐵斑點、云母晶片，厚2.5~10.6m；②32：灰色，砂質(zhì)粉土，稍密，中壓縮性，夾少量粘土，含云母晶片，局部夾粉砂，厚2.4~16.1m；④：灰色，淤泥質(zhì)粘土，流塑，高壓縮性，夾少量粉砂，含碎蚌殼，局部為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土，厚1.3~6.3m；⑤1：灰色，粉質(zhì)粘土，流塑—軟塑，高—中壓縮性，夾薄層粉砂，含腐植物、鈣結(jié)核、有機質(zhì)，厚3.8~7.6m；地下水位埋深為0.5~1.3m，屬潛水類型，主要補給來源為大氣降水、地表徑流，常因氣候、降水降水、地表徑流，常因氣候、降水等影響而變化。地下水對混凝土無腐蝕性。
　　2、咬合樁施工技術(shù)
　　鉆孔咬合樁是近幾年來在我國粘性土、砂土以及沖填土等軟土層中的基礎(chǔ)和地下工程應(yīng)用較多的一項新技術(shù)。施工主要采用“套管樁機+超緩凝型砼”方案。由于地下結(jié)構(gòu)頂、底板較厚，要求側(cè)墻亦有較大剛度與之匹配，鉆孔咬合樁整體剛度較大可用作主體結(jié)構(gòu)側(cè)墻的一部分參與主體結(jié)構(gòu)受力，內(nèi)襯墻因此可采用較經(jīng)濟(jì)的設(shè)計。并且相對于地下連續(xù)墻，鉆孔咬合樁本身在經(jīng)濟(jì)上有較大優(yōu)勢。
　　2.1施工機械
　　本工程根據(jù)試樁情況、施工進(jìn)度安排和工程量的數(shù)量采用4臺MZ-120液壓搖頭式套管樁機和2臺MZ-100液壓搖頭式套管樁機。每臺機器的生產(chǎn)能力為每天3根。
　　2.2樁型和平面布置
　　咬合樁的排列方式采用，為一個素砼樁（A樁，有的工程中A樁也為鋼筋混凝土樁，考慮到B樁要切割咬合，A樁中用較小截面的方形鋼筋籠）和一個鋼筋砼樁（B樁）間隔，如圖1所示。先施工A樁，后施工B樁，A樁砼采用超緩凝型砼，要求必須在A樁砼初凝之前完成B樁的施工，B樁施工時，利用套管樁機的切割能力切割掉相鄰A樁相交部分的砼，則實現(xiàn)了咬合。
邯鄲路地道工程的基坑圍護(hù)中的兩種樁型分別為C30素混凝土樁（A樁）和C30鋼筋混凝土樁（B樁），A樁B樁相間布置切割咬合（咬合寬度每側(cè)20cm）成排樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)。如圖1所示。

　　2.3咬合樁咬合厚度的確定
　　相鄰樁之間的咬合厚度d根據(jù)樁長來選取，樁越短咬合厚度越?。ǖ钚〔灰诵∮?00mm），樁越長咬合厚度越大，按下式進(jìn)行計算：d-2（kl+q）≥50mm（1）
（即保證樁底的最小咬合厚度不小于50mm）
式中：l———樁長；k———樁的垂直度；q———孔口定位誤差容許值；d———鉆孔咬合樁的設(shè)計咬合厚度。
2.4工藝流程
　?。?）單樁施工流程：平整場地→測放樁位→施工砼導(dǎo)墻→套管樁機就位對中→壓入第一節(jié)套管及校核垂直度→鉆孔→測量孔深→清孔檢查→B樁吊放鋼筋籠→放入混凝土導(dǎo)管→澆注混凝土→拔出套管。
　?。?）排樁施工流程：本工程咬合樁排樁是按先施工A樁，后施工B樁的施工原則進(jìn)行的，其施工流程是：A1—A2—B1—A3—B2—A4—B3……

　　3、試樁及其成果
　　為了驗證咬合樁施工工藝在邯鄲路地道工程中應(yīng)用的合理性、可行性。同時為設(shè)計修正提供必要的施工技術(shù)參數(shù)，本工程進(jìn)行了試樁。
試樁樁長、樁型布置形式與設(shè)計樁型一致，試樁地點在設(shè)計樁位附近進(jìn)行，共計試樁11根。通過試樁檢驗地質(zhì)水文情況、成孔過程中垂直度控制情況、咬合厚度控制情況、超緩凝型砼相關(guān)參數(shù)合理情況、普通混凝土相關(guān)參數(shù)合理情況、鋼筋籠上浮控制情況、樁頭質(zhì)量的保證情況及樁體的完整性情況，并進(jìn)一步完善和優(yōu)化咬合樁作業(yè)流程。試樁記錄匯總表見表1.

　　通過本次試樁和后面將要提及的混凝土緩凝試驗，摸清了地質(zhì)水文情況；有效控制了孔口定位精度、成孔垂直度；保證了咬合厚度；驗證了超緩凝混凝土緩凝劑的摻量、緩凝時間、坍落度及普通混凝土坍落度的合理性。通過鉆孔取芯、超聲波檢測及試塊的實驗，驗證了樁頭的質(zhì)量、樁身的完整性、混凝土的抗壓強度等均達(dá)到了設(shè)計規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，能夠滿足設(shè)計要求。同時確定了咬合樁在邯鄲路地道工程中使用時的具體施工參數(shù)，見表2.

　　本次試樁平均單樁成樁時間為8h18min.因初期施工時對地質(zhì)情況不了解，設(shè)備磨合、人員配合協(xié)調(diào)等因素影響單樁成樁時間，試樁初期最長單樁施工時間為16h30min（主要原因是等鋼筋籠），以后的幾根樁比較順利，用時最短單樁成樁時間僅為4h45min，隨著對施工工藝的熟練，能夠保證每8h成1根樁（即每天每機成3根樁）。咬合樁超緩凝的時間要保證大于4根樁的單樁成樁時間。實際試樁4根樁的成樁時間為33h12min，小于設(shè)計規(guī)定的超緩凝時間60h，能滿足設(shè)計要求。施工控制過程中考慮砼的運輸、等待、機械故障、不可預(yù)見因素影響以及地下土體中（含地下水）外加劑的擴散，施工將超緩凝時間定為72h，試樁超緩凝外加劑摻量為1.5%。
　　從表1來看,整樁垂直度控制的較好,最小的垂直度達(dá)到0.2‰。可見利用線錘進(jìn)行地面及孔內(nèi)垂直度控制能滿足設(shè)計要求,可用于正式施工的垂直度控制。
　　4、施工關(guān)鍵技術(shù)
　　針對本工程的周邊環(huán)境特點和施工條件，為確保施工過程中基坑安全及基坑兩側(cè)交通、管線及建筑物安全，要保證咬合樁身的質(zhì)量和樁墻的整體質(zhì)量和穩(wěn)定。同時也為驗證咬合樁在上海地區(qū)的適用性，在施工中有以下需控制的關(guān)鍵點：
　　4.1孔口定位誤差的控制
　　為了保證咬合樁底部有足夠的厚度的咬合量，應(yīng)對其孔口的定位誤差進(jìn)行嚴(yán)格的控制。為提高孔口的定位精度，在咬合樁樁頂以上設(shè)置鋼筋砼導(dǎo)墻，導(dǎo)墻上定位孔的直徑宜比樁徑大40mm.樁機就位后，將第一節(jié)套管插入定位孔并檢查調(diào)整，使孔口定位誤差控制±10mm。