張少駿 周 強(qiáng) 侯海芳

中國(guó)建筑第八工程局有限公司上海分公司 上海 200433

1 工程概況

上海國(guó)際航空服務(wù)中心（X-1地塊）位于上海市徐匯區(qū)黃浦江南延伸區(qū)域，基地總面積37 131 m2，建筑面積238 737 m2。

項(xiàng)目基坑開(kāi)挖面積約33 000 m2，分7個(gè)分區(qū)施工，開(kāi)挖深度：1區(qū)～3區(qū)大面區(qū)域?yàn)?5.7 m，場(chǎng)地西側(cè)4區(qū)～7區(qū)為11.5 m?；泳o鄰上海市軌道交通11號(hào)線(xiàn)，距離基坑最近處僅8.3 m（圖1）。

圖1 基坑分區(qū)平面布置

云錦路過(guò)街連通道東側(cè)工作井伸入項(xiàng)目基坑5區(qū)內(nèi)，影響基坑咬合樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工，作為坑內(nèi)障礙物需要清除（圖2）。圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用φ1 200mm@950mm咬合樁，樁身標(biāo)高－26.40～－2.00 m，樁體埋深L=24.4 m，圍護(hù)長(zhǎng)度約15 m，共計(jì)有15根。

圖2 工作井與圍護(hù)結(jié)構(gòu)平面

2 施工重、難點(diǎn)分析及對(duì)策

1）工程緊鄰地鐵，周邊環(huán)境復(fù)雜，地鐵保護(hù)要求高；施工場(chǎng)地狹小，施工難度大。運(yùn)用全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)在障礙物原地進(jìn)行鋼套管內(nèi)旋轉(zhuǎn)切割清障取土、成孔，并兼作圍堰，完成下鋼筋籠與混凝土澆筑等咬合樁施工工序。該方法無(wú)需增設(shè)臨時(shí)圍護(hù)結(jié)構(gòu)、降水體系和泥漿循環(huán)系統(tǒng)，能有效解決場(chǎng)地狹小、施工受限的難題，尤其是施工無(wú)擾動(dòng)，對(duì)周邊環(huán)境影響極小，噪聲低，場(chǎng)地干凈，綠色環(huán)保。

2）障礙物埋深深，清除較困難，同時(shí)還需在較短時(shí)間內(nèi)快速完成后續(xù)咬合樁圍護(hù)體系，工期緊迫。采用原位清障、原位施工后續(xù)圍護(hù)結(jié)構(gòu)，清障與咬合樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)連續(xù)施工，大大節(jié)約了時(shí)間。全套管切割障礙物后，就原清障孔位進(jìn)行咬合樁施工，采用硬咬合工藝咬合相鄰樁體，形成咬合排樁，最后咬合排樁兩端切割并咬合與之相接的地下連續(xù)墻，形成一套完整、封閉的圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系。

3 總體施工方法及技術(shù)

3.1 工藝原理

清障采用全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)驅(qū)動(dòng)鋼套管在（待施工圍護(hù)咬合樁）樁周作360°旋轉(zhuǎn)切割鉆進(jìn)，對(duì)咬合樁施工區(qū)域障礙物進(jìn)行分離，套管內(nèi)側(cè)裝有刀盤(pán)，旋轉(zhuǎn)破碎套管內(nèi)脫離的障礙物，而后利用沖抓斗清除套管內(nèi)雜物直至設(shè)計(jì)標(biāo)高；待地下障礙物全部清除完畢后，原位跟進(jìn)咬合排樁圍護(hù)施工，咬合樁采用硬咬合工藝，即運(yùn)用鋼套管旋轉(zhuǎn)下壓成孔，鋼套管兼作咬合樁護(hù)壁圍堰，灌注混凝土成樁，待先施工樁體終凝后，后施工樁體運(yùn)用鋼套筒旋轉(zhuǎn)下壓切割先施工已終凝樁體的素混凝土區(qū)域，使樁體部分圓周相嵌相咬，形成樁體相互咬合的無(wú)縫銜接，最后形成的咬合排樁起始兩端硬咬合場(chǎng)地內(nèi)前期已施工完成的地下連續(xù)墻，使之形成封閉的地下圍護(hù)結(jié)構(gòu)[1-3]。

3.2 施工工藝流程及控制要點(diǎn)

3.2.1 清障施工

1）表層清障。人工配合鎬頭機(jī)揭除工作井頂板混凝土，工作井內(nèi)側(cè)壁上下端植臨時(shí)封堵墻主筋，施工厚400mm臨時(shí)封堵墻，適當(dāng)養(yǎng)護(hù)后，利用本工程場(chǎng)內(nèi)三軸攪拌樁水泥置換土回填工作井，壓實(shí)整平，為深層清障做好前期準(zhǔn)備。

2）放樣、測(cè)定清障孔位。表層清渣完畢后，依據(jù)咬合樁的設(shè)計(jì)樁位，測(cè)量放樣出待清障的孔位中心，并做好相應(yīng)標(biāo)定。

3）施工鋼筋混凝土導(dǎo)墻：依放樣的清障孔位，施工厚600mm的C30鋼筋混凝土導(dǎo)墻（兩邊外擴(kuò)2 500mm）內(nèi)配φ16mm@150mm×150mm雙層雙向鋼筋網(wǎng)片，為全套管鉆機(jī)和吊裝設(shè)備提供一個(gè)平整、堅(jiān)實(shí)穩(wěn)固的工作平臺(tái)，導(dǎo)墻定位孔徑宜比咬合樁樁徑大20mm，以便完全包含咬合樁，徹底清障。

4）全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)就位。全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)由液壓動(dòng)力設(shè)備、鋼套管、鉆頭等組成，組件較重，吊機(jī)配合吊裝。導(dǎo)墻養(yǎng)護(hù)達(dá)到強(qiáng)度后，拆除模板重新定位放樣排樁中心位置，將點(diǎn)位引到導(dǎo)墻頂面上，作為鉆機(jī)定位控制點(diǎn)。全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)先移機(jī)至導(dǎo)墻上初步定位，再精調(diào)，調(diào)整鉆機(jī)的水平位置和垂直度，使鉆機(jī)抱管器中心與定位在導(dǎo)墻上的孔位中心一致。

5）安裝鋼套管。全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)就位后，吊裝鋼套管在鉆機(jī)鉗口中，使其順插入鉆機(jī)抱管器中，調(diào)整垂直度，使鋼套管中心、抱管器中心與清障孔位中心保持在一條直線(xiàn)上，隨即固定鋼套管并校準(zhǔn)后即可進(jìn)行切割清障工作。

6）套管鉆進(jìn)、破碎障礙物。鋼套管安裝就位后，在液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)下，鋼套管旋轉(zhuǎn)切割并鉆進(jìn)沉入地下，將障礙物與四周原狀結(jié)構(gòu)實(shí)施切斷、分離。同時(shí)鋼套管底端鑲嵌鋸齒狀的鈦合金刀頭，在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)下作360°旋轉(zhuǎn)壓入和切削，即使套管周邊存在其他硬質(zhì)障礙物，也能一并切割穿透，時(shí)刻關(guān)注鋼套管垂直度，直至沉入到預(yù)定深度。

7）深度清除孔內(nèi)障礙物。鋼套管每切割、鉆進(jìn)2.5～5.0 m深度，用抓斗從套管內(nèi)取土，一邊抓土、一邊繼續(xù)下壓套管，始終保持套管底口超前于開(kāi)挖面深度2.5 m及以上。每一節(jié)套管全部壓入土中后（管口以上留1.2～1.5 m，以便于接管），保證垂直度合格的情況下繼續(xù)施工；渣土外運(yùn)，直至清障完畢。

8）回填土、鉆機(jī)移位。待單孔清障完畢后，管內(nèi)回填場(chǎng)地內(nèi)施工的三軸水泥攪拌樁置換土，在回填的同時(shí)上拔鋼套管?；靥钪翗俄敽?，鉆機(jī)移位，進(jìn)入下一道樁孔位清障施工工序，直至全部清除完畢[4]。

3.2.2 咬合樁施工

咬合樁分A、B共2種樁體（圖3），先施工A型樁（A樁內(nèi)設(shè)計(jì)方形鋼筋籠），待A型樁終凝后，再施工B型樁（B樁內(nèi)設(shè)計(jì)圓形鋼筋籠），B型樁切割咬合A型樁的素混凝土部分直至形成咬合排樁，最后咬合排樁兩端部（圖3中B1和B8樁）同前期已施工的地下連續(xù)墻咬合，形成封閉的基坑圍護(hù)體系。具體施工流程如下[5-6]：

圖3 咬合樁樁體及周?chē)h(huán)境示意

1）樁位放樣、鉆機(jī)就位與鋼套管安裝。待全部清障完畢后，依咬合樁設(shè)計(jì)樁位，二次測(cè)量放樣孔位中心，并做好標(biāo)定。然后，全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)二次就位與安放鋼套管，方法同清障。

2）取土成孔。液壓系統(tǒng)操作同清障施工，一邊抓土（對(duì)于后施工樁體時(shí)，硬咬合還需切割先施工終凝樁體的素混凝土區(qū)域）一邊繼續(xù)下壓套管，保證垂直度合格的情況下繼續(xù)施工，直至達(dá)到樁底設(shè)計(jì)標(biāo)高，做好成孔檢測(cè)與驗(yàn)收。

3）吊裝A/B型樁體鋼筋籠。成孔檢測(cè)合格后，進(jìn)行吊裝鋼筋籠工作，鋼筋籠按設(shè)計(jì)規(guī)格、材料及制作規(guī)范預(yù)先分段制作。鋼筋籠運(yùn)至孔口邊安裝時(shí)，及時(shí)測(cè)量鋼筋籠下放長(zhǎng)度保證鋼筋籠下放標(biāo)高正確；同時(shí)，籠體應(yīng)保持垂直狀態(tài)輕提緩放，避免碰撞孔壁；若下放遇阻應(yīng)停止，查明原因進(jìn)行相應(yīng)處理后再行下放，嚴(yán)禁將鋼筋籠高起猛落，強(qiáng)行下放。鋼筋籠起吊、運(yùn)輸和安裝中采取三點(diǎn)吊，統(tǒng)一指揮，防止鋼筋籠變形。

4）灌注混凝土。咬合樁采用水下C35、抗?jié)B等級(jí)P8混凝土。先沿鋼筋籠內(nèi)側(cè)緩慢下放導(dǎo)管至孔底，再將混凝土倒入集料斗中，由吊機(jī)吊至孔口，倒入導(dǎo)管上部的貯料斗中。灌注過(guò)程中，一邊灌注一邊上拔鋼套管和混凝土導(dǎo)管，直至將混凝土灌至樁頂標(biāo)高（宜高出500mm）；勤量測(cè)混凝土面高度，拔套管不宜過(guò)快，確保套管埋深不低于灌注面2 m，同時(shí)混凝土導(dǎo)管埋置于灌注面以下。

5）拔管成樁、養(yǎng)護(hù)。單樁澆筑完畢后，先跳躍式連續(xù)施工幾個(gè)A型樁，給先施工的A型樁一定的養(yǎng)護(hù)時(shí)間，待A型樁強(qiáng)度達(dá)到要求后再施工B型樁，實(shí)現(xiàn)硬咬合。施工成樁順序?yàn)椋篈1→A2→A3→B2→A4→B3→B4→A5→A6→A 7→B5→B6→B7→B8→B1。

6）清洗機(jī)具、鉆機(jī)移位?；炷凉嘧⑼瓿珊笄逑礄C(jī)具，鉆機(jī)移位準(zhǔn)備施工下一根樁，直至施工完畢。

3.2.3 施工注意要點(diǎn)

1）導(dǎo)墻孔口定位允許誤差為10mm。在清障時(shí)，孔深范圍內(nèi)的地下障礙物務(wù)必一次性清理干凈，避免二次清理。

2）全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)就位對(duì)中準(zhǔn)確，分初就位和二次精確定位（含垂直度），確保咬合樁樁位同前期清障孔位在同一位置。

3）鉆機(jī)下壓套管時(shí)，實(shí)時(shí)檢測(cè)、調(diào)整套管的垂直度，確保樁的垂直度＜0.3%；鋼筋籠下放時(shí)，籠體保持垂直狀態(tài)輕提緩放。

4）按設(shè)計(jì)要求，選取20%或至少5根咬合樁預(yù)埋聲測(cè)管，并按相關(guān)技術(shù)規(guī)程要求進(jìn)行樁身質(zhì)量檢測(cè)。

5）混凝土灌注時(shí)，勤量測(cè)導(dǎo)管埋入深度和混凝土澆筑面標(biāo)高，注意始終保持導(dǎo)管底低于混凝土面不小于2.5 m?；炷凉嘧⒅翗俄敽?，需超灌約50 cm高度，確保樁頂混凝土質(zhì)量。

6）樁的充盈系數(shù)不小于1.0，以確保樁內(nèi)混凝土密實(shí)，保證成樁質(zhì)量。

4 綜合效果分析

相比于傳統(tǒng)的地下障礙物清除和圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工，本工藝具有技術(shù)先進(jìn)、環(huán)境影響小、工期短、圍護(hù)成型質(zhì)量高等良好的綜合社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，具體如下：

1）相對(duì)于傳統(tǒng)的大開(kāi)挖后清除地下障礙物或設(shè)置臨時(shí)圍護(hù)體系后開(kāi)挖清除障礙物工藝，本工藝無(wú)需增設(shè)臨時(shí)圍護(hù)結(jié)構(gòu)、降水體系和泥漿循環(huán)系統(tǒng)，能有效地解決場(chǎng)地狹小、施工受限的難題，節(jié)省場(chǎng)地，節(jié)約成本；且咬合樁可進(jìn)行任意角度的咬合銜接，相鄰兩樁硬咬合無(wú)竄孔隱患、咬合緊密無(wú)縫隙、無(wú)滲漏點(diǎn)，外觀圓順、止水效果優(yōu)良，具有較高的施工技術(shù)水平（圖4）。

圖4 咬合樁實(shí)施效果

2）相對(duì)于傳統(tǒng)地下障礙物清除工藝，本工藝無(wú)臨時(shí)地下圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工養(yǎng)護(hù)、降水井打設(shè)及降水施工、土方開(kāi)挖等施工環(huán)節(jié)，而是直接采用全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)配合大直徑的鋼套管清除障礙物并與咬合樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)連續(xù)施工，節(jié)約了時(shí)間。

5 結(jié)語(yǔ)

原位清障、原位施工后續(xù)圍護(hù)結(jié)構(gòu)，鋼套管兼作咬合樁圍堰，實(shí)現(xiàn)清障與咬合樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)連續(xù)施工，在工程中得到成功應(yīng)用，為以后類(lèi)似工程提供了成功實(shí)例。本技術(shù)旨在解決鄰近地鐵環(huán)境要求高以及施工場(chǎng)地狹小等問(wèn)題，施工核心借助咬合樁徑內(nèi)清障與硬咬合圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工體系，以快速完成清障和圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工，對(duì)周?chē)h(huán)境影響極小，而咬合樁施工技術(shù)目前已較成熟，很好地滿(mǎn)足施工各方要求，具有一定的市場(chǎng)應(yīng)用前景。