盧建文，王朝龍，李宗陽，鐘 恩，鄺楚釗

(中國建筑第八工程局有限公司華南分公司，廣東 廣州 510663)

1 工程概況

1.1 樁基概況

中央指廊的捷運(yùn)系統(tǒng)衛(wèi)星廳站位于已運(yùn)營地鐵11號線上方，需設(shè)置轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)托換上部荷載。地鐵保護(hù)核心區(qū)衛(wèi)星廳站轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)兼地下室底板，轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)分別由3排設(shè)置于地鐵通道兩側(cè)與中間的灌注樁支承，共82根，其中中間排樁18根。轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)與地鐵結(jié)構(gòu)相對關(guān)系如圖1所示。

圖1 轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)與地鐵結(jié)構(gòu)相對關(guān)系

本區(qū)段地坪高程為3.200m，既有11號線區(qū)間隧道為明挖箱形結(jié)構(gòu)，隧道頂板埋深8.0～8.5m。區(qū)間2條隧道間距為1.9～3.1m，頂板、底板均設(shè)置凈距1m的1m×1m素混凝土傳力帶橫撐，中部采用6%水泥穩(wěn)定石粉進(jìn)行回填。中間排樁樁徑為1.2m，與隧道結(jié)構(gòu)最小凈距僅35cm，該近接距離遠(yuǎn)超國內(nèi)同類項(xiàng)目極限。

1.2 地質(zhì)條件

隧道上方為人工素土(滲透系數(shù)K=1m/d)，隧道中間需分別穿越頂板傳力帶橫撐、6%水泥穩(wěn)定石粉、底板傳力帶，隧道下方分別為粉質(zhì)黏土層、全風(fēng)化黃崗片麻巖、強(qiáng)風(fēng)化花崗片麻巖、中風(fēng)化花崗片麻巖、微風(fēng)化花崗片麻巖，且滲透系數(shù)K較低，均為弱透水層。同時(shí)隧道兩側(cè)既有地下連續(xù)墻嵌入其中，因此，隧道周邊地下水環(huán)境可近乎視為杯狀。

2 地鐵保護(hù)技術(shù)難點(diǎn)

1)精準(zhǔn)定位放線與垂直度控制 與地鐵近接距離的樁基施工中，平面定位與垂直度控制稍有偏差，將對地鐵隧道造成惡劣影響。

2)隧道間傳力帶穿越施工 中間排樁樁徑為1.2m，根據(jù)竣工圖顯示，連接隧道結(jié)構(gòu)間的頂部和底部素混凝土傳力帶間距僅1.0m，且無準(zhǔn)確定位，即中間排樁鉆進(jìn)過程中必須穿越上述傳力帶。同時(shí)隧道結(jié)構(gòu)和傳力帶均為混凝土構(gòu)件，鉆進(jìn)前難以通過肉眼等方式進(jìn)行判斷，若判斷失誤易對結(jié)構(gòu)造成不可逆的損壞。傳力帶穿越過程中必須對地鐵隧道的擾動(dòng)降至最低。

3)隧道間微距離樁孔施工 中間排樁樁孔在雙線隧道間的最小距離僅35cm，施工期間，地鐵不停止運(yùn)營，易影響地鐵運(yùn)營與旅客安全。中間排樁樁基施工應(yīng)盡可能減少對地鐵及周邊土體的擾動(dòng)，同時(shí)避免對結(jié)構(gòu)造成碰撞或誤切等永久性破壞。

4)工期緊張 項(xiàng)目工期緊張，樁基施工為該項(xiàng)目的關(guān)鍵線路工作，必須快速成樁成孔。

3 已運(yùn)營地鐵間微距離樁基成孔方案

3.1 施工流程

已運(yùn)營地鐵間微距離樁基成孔施工流程如下：施工準(zhǔn)備→場地硬化→測量定位→全套筒全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)與旋挖鉆開孔鉆進(jìn)施工→鉆至距地下結(jié)構(gòu)頂標(biāo)高0.500～1.000m→人工挖孔至地下結(jié)構(gòu)頂標(biāo)高→比對樁位圖與鋼筋探測→若樁孔與地下結(jié)構(gòu)沖突，應(yīng)采取相應(yīng)措施，若無沖突，則全套筒全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)套管跟進(jìn)壓至地下結(jié)構(gòu)頂標(biāo)高→人工破除傳力帶→人工挖孔超前掘進(jìn)0.5～1.0m→全套筒全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)跟進(jìn)壓入套管0.5～1.0m→人工破除傳力帶，套管壓至隧道下2m→旋挖機(jī)開挖至設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高成孔(泥漿護(hù)壁)。

3.2 施工準(zhǔn)備

本樁基距隧道結(jié)構(gòu)間距極小，因此開孔前的測量定位放線與其他準(zhǔn)備工作十分關(guān)鍵。平整場地后，首先對施工場地進(jìn)行10cm厚C15混凝土(內(nèi)配雙向φ12@200)硬化施工，硬化后復(fù)核場地平整度，防止地基不穩(wěn)定造成鉆機(jī)偏位，影響垂直度。確定每個(gè)樁位的坐標(biāo)，采用極坐標(biāo)法對每根樁孔進(jìn)行放樣。每個(gè)樁位采用十字交叉法定位進(jìn)行復(fù)核確認(rèn)，確保樁基定位偏差≤1cm。

3.3 隧道頂部以上樁孔開挖施工

全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)夾緊護(hù)筒后，使用水平尺放置在夾片上調(diào)整水平度?；剞D(zhuǎn)機(jī)下放直徑1 300mm、 厚25mm的鋼套筒時(shí)，全站儀、吊錘分別垂直布置于護(hù)筒交叉方向的兩側(cè)，或采用測斜儀附貼在套管外壁檢測垂直度，全程旁站并利用全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)的微調(diào)功能，發(fā)現(xiàn)偏差時(shí)及時(shí)進(jìn)行調(diào)整與糾正。

隧道頂部的樁孔采用全套筒全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)+旋挖機(jī)工藝進(jìn)行開挖，全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)利用楔形夾緊機(jī)構(gòu)帶動(dòng)鋼套筒緩慢回轉(zhuǎn)并壓入土內(nèi)，每節(jié)鋼套筒將整節(jié)超前鉆入土內(nèi)，旋挖機(jī)跟進(jìn)出渣，開挖面標(biāo)高不得超過鋼套筒底部。鉆進(jìn)時(shí)，提高測量復(fù)測頻率，復(fù)測樁孔定位偏差≤5cm。

鋼套筒鉆進(jìn)期間，每鉆進(jìn)2m深度復(fù)核一次外露部分的垂直度是否≤1/500，以保證樁身垂直度。

結(jié)合超前鉆數(shù)據(jù)和地鐵竣工圖資料計(jì)算地鐵結(jié)構(gòu)頂部絕對標(biāo)高，當(dāng)鋼套筒底部距地鐵結(jié)構(gòu)頂部以上500mm時(shí)停止鉆進(jìn)，旋挖機(jī)排出鋼套筒內(nèi)渣土后，不可繼續(xù)向下開挖出渣。因此，鉆孔前需明確首節(jié)套筒長度，保證鉆孔后既外露地面0.5～1m，又不深入地鐵頂板。

隧道頂板及上部500mm土層范圍采用人工超前探挖，人工挖孔期間應(yīng)配備完善的安全防護(hù)、應(yīng)急逃生、通風(fēng)、照明、出渣等設(shè)施，當(dāng)開挖至已知既有地下結(jié)構(gòu)關(guān)鍵標(biāo)高時(shí)，可對鋼套筒外200mm進(jìn)行小范圍掏挖，以提高判斷樁孔位置的可視空間與穿越傳力帶的操作空間。

3.4 隧道間傳力帶辨識與開挖施工

樁孔鉆進(jìn)過程中，必須穿過隧道左右線頂部和底部的素混凝土傳力帶，但難以用肉眼區(qū)分傳力帶與隧道結(jié)構(gòu)的表觀?？變?nèi)作業(yè)人員可參照樁孔位置判斷圖及利用鋼筋掃描機(jī)雙重判斷鋼套筒開挖范圍內(nèi)的混凝土結(jié)構(gòu)是否含有地鐵結(jié)構(gòu)。

首先結(jié)合地鐵竣工圖與樁基施工圖繪制樁孔位置判斷圖，作業(yè)人員通過指南針明確孔內(nèi)方向后，通過樁孔位置判斷圖初步判斷孔內(nèi)開挖情況。再利用鋼筋掃描機(jī)準(zhǔn)確判斷周邊混凝土構(gòu)件，判斷是否為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，若探測中含有鋼筋則為隧道結(jié)構(gòu)，應(yīng)停止開挖，再進(jìn)一步復(fù)核樁孔位置。

明確鋼套筒及周邊100mm范圍內(nèi)的混凝土構(gòu)件均為素混凝土傳力帶后，使用小型風(fēng)鎬對鋼套筒及周邊50mm范圍的素混凝土傳力帶進(jìn)行人工破除，嚴(yán)格控制破除力度，降低對地鐵的擾動(dòng)，并不得破壞地鐵隧道結(jié)構(gòu)與防水層。

整個(gè)素混凝土傳力帶高度范圍內(nèi)均完成破除后，啟動(dòng)全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)鉆進(jìn)壓入鋼護(hù)筒至開挖面標(biāo)高。

3.5 隧道間微距離樁孔開挖施工

考慮已運(yùn)營地鐵的保護(hù)需要，隧道左右線間原計(jì)劃采用4%水泥石粉層進(jìn)行回填，該部分樁孔主要以人工挖孔進(jìn)行保護(hù)性開挖，再利用鋼套筒快速護(hù)壁的方式開展施工。通過人工超前探挖0.5～1m深度后，啟動(dòng)全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)快速跟進(jìn)沉筒護(hù)壁，在2個(gè)地鐵隧道間逐漸鉆進(jìn)。人工開挖過程中，使用短鋼筋向樁孔四周插探，探測樁孔與隧道結(jié)構(gòu)的距離。為保證樁身垂直度，孔內(nèi)作業(yè)人員每鉆進(jìn)2m深度復(fù)核1次鋼套筒垂直度。

當(dāng)開挖至底部素混凝土橫撐時(shí)，使用小型風(fēng)鎬對鋼套筒及周邊50mm范圍的素混凝土傳力帶進(jìn)行人工破除，施工要求與頂部素混凝土傳力帶一致。

3.6 隧道底部以下成孔施工

樁孔掘進(jìn)深度超過地鐵隧道底部時(shí)，無須進(jìn)行人工探明，但應(yīng)采用全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)沉筒繼續(xù)鉆至地鐵隧道底部以下2m深度，以確保樁孔開挖時(shí)減少對地鐵隧道的擾動(dòng)。

采用旋挖鉆機(jī)鉆至孔底設(shè)計(jì)標(biāo)高，鋼套筒以下部分均采用泥漿護(hù)壁成孔直至設(shè)計(jì)標(biāo)高，以提高施工速度。

泥漿有保護(hù)孔壁和排渣的作用，其質(zhì)量以不塌孔為原則。泥漿循環(huán)系統(tǒng)包括制漿池、儲(chǔ)漿池、沉淀池和循環(huán)槽等。采用集中制漿與供漿，抽漿泵通過主漿管和軟管向各樁供漿。開鉆前必須準(zhǔn)備數(shù)量充足、性能優(yōu)良的泥漿，護(hù)壁泥漿采用優(yōu)質(zhì)膨潤土+增黏劑+純堿，新鮮泥漿密度宜為1.1～1.15g/cm3，液面低于地平線1m。施工過程中應(yīng)做好泥漿日常維護(hù)管理，測定泥漿密度、黏度、含砂率和膠體率等指標(biāo)，并及時(shí)調(diào)整至滿足施工要求，確保成孔優(yōu)質(zhì)安全。

3.7 人工挖孔操作架的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

將由型鋼組成的操作架固定于全套筒全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)上，設(shè)置平臺(tái)且中部預(yù)留樁孔洞位置，便于人員操作施工。平臺(tái)上設(shè)置可調(diào)節(jié)長度的樁孔應(yīng)急爬梯，便于人員進(jìn)出樁孔。利用卷揚(yáng)機(jī)、可全角度旋轉(zhuǎn)的吊臂及滑槽等，極大提高人工挖孔出渣效率。

當(dāng)采用人工挖孔+全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)時(shí)，將操作架架設(shè)于全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)上，調(diào)整平臺(tái)高度高于鋼套筒外露最大高度，因高度限制，每節(jié)連接鋼套筒長度宜≤3m。

人工挖孔出渣時(shí)，旋轉(zhuǎn)吊臂至滑槽范圍，傾倒渣土,最終將渣土運(yùn)送至指定區(qū)域,并由挖掘機(jī)進(jìn)行統(tǒng)一清理?；谌淄踩剞D(zhuǎn)鉆機(jī)的人工挖孔操作架如圖2所示。

圖2 基于全套筒全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)的人工挖孔操作架

3.8 隧道監(jiān)測

本區(qū)間工程上跨既有地鐵11號線, 根據(jù)地鐵相關(guān)管理辦法，隧道結(jié)構(gòu)絕對沉降與水平位移容許變形值應(yīng)≤10mm。為保證11號線運(yùn)營安全,需布設(shè)自動(dòng)化監(jiān)測點(diǎn)，監(jiān)測既有結(jié)構(gòu)頂板、底板、側(cè)墻變形與軌道結(jié)構(gòu)變形等。監(jiān)測范圍包括主要影響區(qū)和次要影響區(qū)，2倍基坑深度范圍內(nèi)(<30m)為主要影響區(qū)，5倍基坑深度范圍內(nèi)(<50m)為次要影響區(qū)。主要影響區(qū)監(jiān)測點(diǎn)間距宜≤5m，次要影響區(qū)監(jiān)測點(diǎn)間距宜≤10m。樁基施工過程中，監(jiān)測頻率為2次/d。

4 結(jié)語

隨著地下隧道交通越來越發(fā)達(dá)，以及城市建筑大量開發(fā)地下空間，逐漸出現(xiàn)新建、擴(kuò)建建筑樁基緊鄰既有地下建(構(gòu))筑物，部分建筑存在樁基與地下通道進(jìn)行微距離作業(yè)施工的情況。本工程轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)灌注樁，在高風(fēng)險(xiǎn)、工期緊的條件下，通過已運(yùn)營地鐵間微距離樁基成孔施工技術(shù)提高單樁施工效率，快速完成18根中間排樁的施工，比理論工期節(jié)約38d。樁基施工前后地鐵隧道結(jié)構(gòu)最大變形僅2.4mm，達(dá)到預(yù)期控制效果。