上海軟土地層鉆孔咬合樁的施工和應用

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鉆孔咬合樁作為一種新型的基坑維護結構已經(jīng)成功的應用于深圳、南京的地鐵建設等多個項目中，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。結合邯鄲路地道工程分析了咬合樁的施工要點，總結了施工經(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，東西向穿過復旦大學校區(qū)。地道全長1080m，屬長距離淺埋式地道，采用順作法施工。結構分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，該段基坑圍護結構采用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用，施工工藝已較為成熟，但在邯鄲路地道工程中的應用是作為一種新型深基坑圍護結構在上海地區(qū)軟土及高地下水位地層中的首次應用。
施工區(qū)域工程地質從上至下依次為：①人工填土：成份復雜，結構松散，厚0.8~3.8m；②31：黃—灰色粘質粉土夾粉砂，稍密，中壓縮性，夾薄層粘性土較多，土質不均，含氧化鐵斑點、云母晶片，厚2.5~10.6m；②32：灰色，砂質粉土，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，淤泥質粘土，流塑，高壓縮性，夾少量粉砂，含碎蚌殼，局部為淤泥質粉質粘土，厚1.3~6.3m；⑤1：灰色，粉質粘土，流塑—軟塑，高—中壓縮性，夾薄層粉砂，含腐植物、鈣結核、有機質，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
　　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和地下工程應用較多的一項新技術。施工主要采用“套管樁機+超緩凝型砼”方案。由于地下結構頂、底板較厚，要求側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構側墻的一部分參與主體結構受力，內襯墻因此可采用較經(jīng)濟的設計。并且相對于地下連續(xù)墻，鉆孔咬合樁本身在經(jīng)濟上有較大優(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20cm）成排樁圍護結構。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，樁越短咬合厚度越小（但最小不宜小于100mm），樁越長咬合厚度越大，按下式進行計算：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用的合理性、可行性。同時為設計修正提供必要的施工技術參數(shù)，本工程進行了試樁。
試樁樁長、樁型布置形式與設計樁型一致，試樁地點在設計樁位附近進行，共計試樁11根。通過試樁檢驗地質水文情況、成孔過程中垂直度控制情況、咬合厚度控制情況、超緩凝型砼相關參數(shù)合理情況、普通混凝土相關參數(shù)合理情況、鋼筋籠上浮控制情況、樁頭質量的保證情況及樁體的完整性情況，并進一步完善和優(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，驗證了樁頭的質量、樁身的完整性、混凝土的抗壓強度等均達到了設計規(guī)定的標準，能夠滿足設計要求。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情況不了解，設備磨合、人員配合協(xié)調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，小于設計規(guī)定的超緩凝時間60h，能滿足設計要求。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,最小的垂直度達到0.2‰。可見利用線錘進行地面及孔內垂直度控制能滿足設計要求,可用于正式施工的垂直度控制。
　　4、施工關鍵技術
　　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交通、管線及建筑物安全，要保證咬合樁身的質量和樁墻的整體質量和穩(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，應對其孔口的定位誤差進行嚴格的控制。為提高孔口的定位精度，在咬合樁樁頂以上設置鋼筋砼導墻，導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整，使孔口定位誤差控制±10mm。