富水砂卵石地層咬合樁施工應用

1、富水砂卵石地層咬合樁施工應用摘要：咬合樁作為城市軌道交通車站深基坑圍護結構，擁有環(huán)保節(jié)能、防水效 果好、結構穩(wěn)定、造價低廉等優(yōu)勢，在一些城市軌道交通車站工程的成功應用， 備受設計單位青睞，咬合樁總結了排樁防水差性差，地連墻造價高的特性，發(fā)展 的一種新型圍護結構，本文主要結合工程實際情況，對咬合樁在富水砂卵石地層 應用進行分析與總結。關鍵詞：軌道工程；基坑圍護；咬合樁；多功能鉆機1工程概況本工程為烏魯木齊市軌道交通二號線與三號線換乘車站，車站主體結構蓋挖 逆作法施工，車站周圍環(huán)境復雜建構筑物多距離基坑較近，管線密集，基坑重要 性等級為一級，基坑圍護采用咬合樁結構，樁徑為1m，咬合厚度20cm，樁

2、長為 15m25m，共計639根。擬建場地地貌單元為烏魯木齊河一級階地，地下水有第四系松散堆積層中的 孔隙潛水、基巖裂隙水兩種類型。車站涌水量9775.8m3/d，地下水位穩(wěn)定11.6 12.5m。地層情況從上向下依次為雜填土H級普通土層厚0.84.1m，滲透系 數(shù)45.0 m/d；卵石層B硬土-IV級軟石層厚10.5-22.8m，滲透系數(shù)30.0 m/d； 強風化砂巖IV級軟石，層厚0.8-7.8，滲透系數(shù)4.0 m/d；中風化砂巖V級次 堅石-VI級堅石，本次勘察未擊穿，滲透系數(shù)1.0 m/d。圖1地層地質(zhì)情況示意圖2咬合樁原理咬合樁是相鄰混凝土排樁間部份圓周相嵌，并于后序次相間施工的樁內(nèi)

3、署入 鋼筋籠，使之形成具有良好防滲作用的整體連續(xù)防水、擋土圍護結構。施工過程 中采用素混凝土灌注樁和鋼筋混凝土灌注樁間隔布置的鉆孔咬合樁形式，咬合樁 如圖，分A樁和B樁，A樁為素混凝土樁采用C20超緩凝混凝土，B樁為鋼筋的 樁采用C35混凝土，先施工A樁，在A樁混凝土強度初凝前施工兩A樁之間的B 樁。按照1-3-2-5-4-7-6施工順序，形成相互咬合結構使之形成兼具防水、擋土 的圍護結構。圖2咬合樁布置示意圖3設備選用本工程初步選用山河智能生產(chǎn)SWSD3618雙動力頭多功能鉆機進行咬合樁施 工，該設備在深基坑咬合樁工程得到成功應用，該設備配備雙動力頭驅(qū)動，外動 力頭扭矩360KN*m與護筒（

4、2cm厚鋼板成型）連接，內(nèi)動力頭扭矩180KN*m與 長螺旋鉆桿連接，施工時外動力頭護筒緊隨長螺旋鉆桿跟管防護，內(nèi)動力頭長螺 旋旋轉(zhuǎn)運送土體提升至出料口，鉆進成孔。4主要施工步驟步驟1：申報審批交通導改方案，施工圍護結構圍擋搭設；步驟2：按照設計圖位放樣樁位，安裝咬合樁導向墻鋼筋模板，施工導向墻 混凝土；步驟3：樁基設備拼裝定位，護筒全程跟進護孔，內(nèi)螺旋出渣素樁成孔，灌 注素樁水下混凝土（C20），拔除護筒依次跳樁施工素樁；步驟4：護筒切割相鄰素樁混凝土，內(nèi)螺旋鉆進成孔，成孔鋼筋籠安裝，灌注高標號(C35 )水下混凝土，拔除護筒，剩余鋼筋樁依次施工完成；步驟5：依次分期打圍，樁頭破除檢樁，樁頂

5、冠梁施工，基坑開挖，依次交 叉施工橫撐板，樁間止水，施工車站主體結構。5實施情況存在問題分析及措施5.1樁基鉆孔過程中發(fā)生移位SA274、SA276號樁基設計凈距2.2m，實際成孔測量凈距2.0m，SA276號樁 基鋼護筒結構內(nèi)偏移6cm；成孔鉆進時護筒底摩擦切削孤石，護筒底兩側軟硬不 均，護筒向單側偏移，護筒頂部與導向墻發(fā)生摩擦，破壞導向墻棱角逐步偏移， 長螺旋鉆桿出渣未及時清理覆蓋導向墻，不便于檢查；護筒定位后由現(xiàn)場管理人 員進行相對尺寸檢查，合格后鉆進施工，鉆進過程中機械晃動或者更換設備，機 械晃動現(xiàn)場管理人員及時查清原因，導向墻覆蓋渣土及時清理，加強定位尺寸檢 查，成孔后進行交接檢查由

6、灌樁人員根據(jù)相對位置檢查，尺寸無誤后進行方可灌 注，嚴格三檢制度。5.2護套螺旋無法鉆進外護筒鉆至16m，內(nèi)螺旋鉆進20m后無法鉆進，護筒內(nèi)水面穩(wěn)定在12.5m； 內(nèi)螺旋、外護筒由于扭矩及靜壓力不足而無法進入相應巖層不能滿足施工設計要 求，外護筒由平面鋼板卷制而成，護筒底部無切削鉆頭，在護筒底部增加8個鉆 頭解決入巖困難，護筒進入風化巖層2m后停止跟進，滿足咬合樁塌孔防護作用， 內(nèi)螺旋無法進入中風化巖層，在護筒防護下，更換360型旋挖轉(zhuǎn)接力成孔至設計 標高；5.3樁基鉆進塌孔圖3咬合樁施工現(xiàn)場塌孔部位主要為雜填土層及護筒底部卵石層與巖層分界面處，如SA276號樁 基混凝土設計15m3，實際超方

7、6m3。樁頂部0.84.1m范圍為雜填土穩(wěn)定性差， 強度低，擾動后易坍塌，卵石土間粘聚力小，自穩(wěn)力差，螺旋鉆至卵石層與巖層 面，靜壓力不足，巖層表面空轉(zhuǎn)擾動卵石土，土體逐步塌落，隨長螺旋帶至孔外， 造成孔內(nèi)局部坍塌混凝土澆筑超方；施工時雜填土層段護筒先于長螺旋鉆進，超 前長螺旋防護2m，分界面施工時，護筒必須先與內(nèi)螺旋入巖2m后，再鉆進，樁 基成孔過程中護筒與螺旋相互配合調(diào)整鉆進與防護，形成合力的過程。5.4鋼護筒拔除困難護筒在剪切土層后，對土層產(chǎn)生微小擾動，破壞土體平衡，護筒入巖靜置一 段時間后，護筒周圍卵石土層在水的作用下重新平衡，對護筒周圍產(chǎn)生握裹力， 護筒周圍摩阻力增大，造成拔管困難，

8、通過計算護筒要克服周邊摩擦力，設備的 動力頭動力不足。Qd=1/YR (UZqfili+qqRA)公式為鋼管樁和預制混凝土管樁軸向抗壓承載力設計值計算式，鋼護筒的拔 除近似于樁基施工施工反過程，拔除過程不需要克服樁端阻力，因此公式簡化為：Qd=1/YR (UZqfili)式中各項參數(shù)及取值如下表：表1鋼管樁和預制混凝土管樁軸向抗壓承載力參數(shù)取值經(jīng)計算，Qd= 4148.1kN，在地下水與振動共同作用下，卵石土層存在“液化” 現(xiàn)象，振動錘液化原理：振動錘運行時，帶動偏心輪高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生振動力，振 動力使打入樁體產(chǎn)生正弦波的垂直振動，在摩擦力的作用下強迫帶動樁體周圍的 土體與水產(chǎn)生液化、位移，摩阻力

9、減小。統(tǒng)計數(shù)據(jù)砂卵石層摩阻力相當于原來的15%-25%，因此 4148.1x20%=829.6kN通過分析及市場調(diào)查，綜合選用DZJ-180型振動錘，激振力為977 kN，對樁 基鋼護筒進行拔除工作。5.5樁基沒有有效咬合基坑過程實際施工時由于管線、結構物、機械故障等因素影響，不能按照理 論順序依次施工，造成素樁超緩凝混凝土凝固，樁位偏移不能形成咬合；一般采 取背后加樁補強。圖4咬合樁補強示意圖B樁兩側素樁一側早凝一側緩凝，施工時一般對B樁位置向緩凝樁方向調(diào)整， 保證緩凝樁側咬合厚度，未咬合側緊貼早凝樁與B樁背后增加一根與素樁等長的 旋噴樁增強咬合樁的防水性能。B樁施工時，A1與A2樁間距離不

10、能滿足B樁位 置或兩側樁基均已凝固，一般采取在未咬合樁基樁位背后增加3根咬合樁，形成 擋護體系同時保證止水效果。通過雙動力頭多功能鉆機對中風化泥巖以上樁孔開挖，護筒跟進至入巖2m， 旋挖鉆接力成孔，混凝土灌注完成1小時內(nèi)通過振動錘微震動拔除護筒，有效解 決了在復雜地層施工咬合樁的難題，目前已經(jīng)完成86根樁基施工任務。圖5咬合樁施工現(xiàn)場6結論對于富水砂卵石地層深基坑圍護結構施工時，需要認真研究詳勘資料，針 對砂卵石地層咬合樁施工需要進行設備組合施工，能夠發(fā)揮新設備的環(huán)保、節(jié)能 優(yōu)勢；咬合樁在富水砂卵石地層施工，較地連墻施工配筋率降低，降低施工難度， 相對于排樁與基坑降水，能夠發(fā)揮咬合樁基坑封閉的防水優(yōu)勢；施工組織管理，施工工藝的熟悉程度，施工問題的預判等都影響施工過程 的是否順利，在咬合樁施工過程中，需要對施工區(qū)塊總體規(guī)劃，細部調(diào)整施工順 序，盡量接近理論施工順序是保證施工質(zhì)量的關鍵。參考文獻：朱悅明，龐振勇，江彬文，等.套管咬合樁支護技術在地鐵工程中的 設計與應用J.都市快軌交通，2012, 25(4)： 82-88