西安地鐵車(chē)輛段設(shè)備基礎(chǔ)基坑旋噴樁施工技術(shù)

楊 武

(中鐵九局集團(tuán)有限公司，陜西 西安 710018)

0 引言

由于我單位施工的西安地鐵二號(hào)線渭河車(chē)輛段檢修庫(kù)內(nèi)地下固定式駕車(chē)機(jī)合同談判有問(wèn)題，最終影響到了土建的施工，設(shè)備基礎(chǔ)坑比較深且接近房屋立柱及另一側(cè)軌道，施工場(chǎng)地受到限制，原本的最佳方案是設(shè)備基礎(chǔ)與房屋土建基礎(chǔ)同步施工，但最終導(dǎo)致了房屋先施工，設(shè)備基礎(chǔ)后施工的局面。因此也帶來(lái)了另一個(gè)問(wèn)題:關(guān)于大型設(shè)備基礎(chǔ)基坑的支護(hù)。

1 工程概況

檢修庫(kù)固定式駕車(chē)機(jī)設(shè)備基礎(chǔ)位于檢修庫(kù)廠架修庫(kù)第L19股道上，結(jié)構(gòu)形式為現(xiàn)澆鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，共12座，均采用相同的結(jié)構(gòu)形式;基礎(chǔ)墊層底標(biāo)高 －5.400 m(±0.000=絕對(duì)標(biāo)高373.650 m)，基底以下2.5 m深度范圍原設(shè)計(jì)為換填2∶8灰土地基處理，基坑開(kāi)挖范圍為－1.000 m～－7.900 m，基坑基底標(biāo)高－7.900 m，開(kāi)挖深度6.9 m;勘察資料中地下水位標(biāo)高:－6.97 m～－8.62 m;固定式駕車(chē)機(jī)設(shè)備基礎(chǔ)所在L19股道距北側(cè)相鄰L20股道7.5 m(兩股道線路中心距離)，南側(cè)距樁基承臺(tái)1.605 m;現(xiàn)L20股道已施工完，相鄰樁基礎(chǔ)已經(jīng)施工。

2 施工方案

目前周邊房屋排架柱及相鄰L20股道整體道床已經(jīng)形成，設(shè)備基礎(chǔ)施工場(chǎng)地狹窄，基坑兩側(cè)無(wú)法放坡，同時(shí)基坑開(kāi)挖深度較大，極易造成坍塌，且對(duì)既有建筑物基礎(chǔ)及L20股道道床造成不均勻沉降影響，因此對(duì)基坑靠既有結(jié)構(gòu)兩側(cè)采取放坡開(kāi)挖方案是不可行的，由于旋噴樁具有施工噪聲污染小、施工質(zhì)量易于控制、設(shè)備運(yùn)輸方便、施工工藝簡(jiǎn)單、成孔速度快等優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，擬對(duì)基坑靠既有結(jié)構(gòu)兩側(cè)采取單管旋噴樁水泥土擋土墻的支護(hù)方案(見(jiàn)圖1)，即在基坑兩側(cè)采用高壓?jiǎn)喂苄龂姌稒C(jī)施工，樁徑600 mm、樁長(zhǎng)12.0 m的旋噴樁，樁懸臂端深度6.9 m，嵌入深度5.1 m，相鄰樁中心距離500 mm，相鄰旋噴樁之間咬合100 mm。同時(shí)為保證支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，采取旋噴樁內(nèi)插鋼管加筋措施，即樁內(nèi)插入3根φ48鋼管，長(zhǎng)度同樁長(zhǎng)，并高出樁頂100 mm，加筋采取隔一插一的方式設(shè)置。

根據(jù)設(shè)計(jì)要求，設(shè)備基礎(chǔ)地基處理采取基底下2.5 m深度范圍內(nèi)采用2∶8灰土換填，由于基坑開(kāi)挖深度達(dá)6.9 m，開(kāi)挖過(guò)程中需對(duì)兩側(cè)支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行支撐，同時(shí)基底碾壓時(shí)機(jī)械振動(dòng)大，施工安全隱患大。此外，根據(jù)地質(zhì)資料，開(kāi)挖范圍不排除有水的情況，因此，在基底處理時(shí)需對(duì)基坑采取降水措施，施工難度大、工期長(zhǎng)，施工成本大大增加，綜合考慮上述因素，采取將原設(shè)計(jì)2∶8灰土換填地基處理改為高壓旋噴樁復(fù)合地基的方案，即旋噴樁采用梅花形布設(shè)，樁間距1.0 m，樁長(zhǎng)3 m，上設(shè)300 mm厚砂石褥墊層。

圖1 單管旋噴樁水泥土擋土墻

3 施工工藝

1)施工工藝流程。施工工藝流程見(jiàn)圖2。

圖2 施工工藝流程

2)施工準(zhǔn)備。施工前應(yīng)進(jìn)行場(chǎng)地平整，清除樁位處地上、地下的障礙物，場(chǎng)地低洼處用粘性土料回填夯實(shí)，并做好排漿溝，確保用電安全。

3)樁位測(cè)設(shè)。繪制樁位布置圖，注明樁位編號(hào)，樁位應(yīng)嚴(yán)格按照?qǐng)D紙?jiān)O(shè)計(jì)測(cè)設(shè)，偏差不得大于50 mm。

4)鉆機(jī)就位、調(diào)正角度并固定。鉆孔位置與設(shè)計(jì)位置的偏差不得大于100 mm。鉆機(jī)或旋噴機(jī)就位時(shí)機(jī)座要平穩(wěn)，立軸或轉(zhuǎn)盤(pán)與孔位對(duì)正。

5)鉆孔。采用單管旋噴法施工。該方法插管與鉆孔兩道工序合二為一，即鉆孔完成時(shí)插管作業(yè)同時(shí)完成。

6)配漿，提鉆噴漿，膨脹觀測(cè)。按設(shè)計(jì)的配合比配制漿液，攪拌時(shí)間不少于5 min，再經(jīng)0.8 mm的篩網(wǎng)過(guò)濾兩次。提鉆時(shí)主要施工參數(shù):噴射壓力13 MPa～20 MPa;噴嘴孔徑2.5 mm;噴漿流量80 L/min～90 L/min;提升速度16 cm/min～20 cm/min;旋轉(zhuǎn)速度20 r/min～22 r/min。噴射時(shí)，先應(yīng)達(dá)到預(yù)定的噴射壓力，噴漿旋轉(zhuǎn)30 s，水泥漿與樁端土充分?jǐn)嚢韬?，再邊噴漿邊反向勻速旋轉(zhuǎn)提升注漿管，直至距樁頂1 m時(shí)，放慢攪拌速度和提升速度。

7)沖洗機(jī)具。噴射施工完畢后，應(yīng)把注漿管等機(jī)具設(shè)備沖洗干凈，管內(nèi)機(jī)內(nèi)不得殘存水泥漿。

8)移機(jī)。將鉆機(jī)等機(jī)具設(shè)備移到新樁位上重復(fù)以上的工作。

4 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)及控制措施

4.1 質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

嚴(yán)格按照現(xiàn)行GB 50202-2002建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范及有關(guān)規(guī)范規(guī)定進(jìn)行質(zhì)量控制。水泥土攪拌樁及高壓噴射注漿地基質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1，加筋水泥土樁質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表2。

表1 水泥土攪拌樁及高壓噴射注漿地基質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

表2 加筋水泥土樁質(zhì)量檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)

4.2 質(zhì)量控制措施

在旋噴樁加固支護(hù)的過(guò)程中為防止?jié){液凝結(jié)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，漿液中的水浸入建筑物基礎(chǔ)或路基基礎(chǔ)造成基礎(chǔ)或路基的軟化，導(dǎo)致既有建筑物和路基下沉，一般在漿液配制過(guò)程中需加減水劑和速凝劑(速凝劑和減水劑的用量要經(jīng)過(guò)試驗(yàn)確定，一般控制漿液凝結(jié)時(shí)間在20 min～30 min)。

作業(yè)時(shí)必須時(shí)刻注意檢查漿液配合比等參數(shù)是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，并做好記錄。

在提鉆過(guò)程中出現(xiàn)機(jī)械故障時(shí)維修時(shí)間小于1 h時(shí)銜接50 cm繼續(xù)施工;大于1 h，立刻提出鉆桿清除管內(nèi)余漿，故障排除后重新下鉆。

噴漿時(shí)，應(yīng)盡量保證連續(xù)施工。噴注中若遇到故障等特殊情況時(shí)，噴管須下降20 cm才能開(kāi)始繼續(xù)噴注，以保證旋噴加固體的豎向連續(xù)性，因故障中斷時(shí)應(yīng)復(fù)噴，間隔時(shí)間超過(guò)2 h后應(yīng)重噴。

施工結(jié)束28 d后抽取總樁數(shù)1%(且每工點(diǎn)不應(yīng)少于3根)的樁鉆芯取樣，進(jìn)行無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。

此外，施工時(shí)對(duì)既有構(gòu)筑物及軌道的監(jiān)測(cè)尤為重要，為防止成樁時(shí)的膨脹對(duì)線路和既有構(gòu)筑物的破壞，采用水準(zhǔn)儀對(duì)鋼軌軌頂進(jìn)行定點(diǎn)沉降觀測(cè)，并與開(kāi)工前原始數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，檢查既有構(gòu)筑物以及軌道、邊坡是否出現(xiàn)位移或變形;提鉆時(shí)注意觀察是否有漿冒出，如出現(xiàn)較大位移時(shí)立即停止作業(yè)，待問(wèn)題解決后方可繼續(xù)施工。

5 安全及環(huán)保措施

5.1 安全

1)所有施工作業(yè)人員進(jìn)場(chǎng)后立即組織安全教育和培訓(xùn)并考核，考核合格后持證上崗。2)為防止成樁時(shí)的膨脹對(duì)線路和既有構(gòu)筑物的破壞，采用水準(zhǔn)儀對(duì)軌道線路方向高度變化情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，采用道尺對(duì)軌道的水平位移進(jìn)行監(jiān)測(cè)。3)每臺(tái)用電設(shè)備有各自專(zhuān)用的開(kāi)關(guān)箱，開(kāi)關(guān)箱中必須裝設(shè)漏電保護(hù)器，實(shí)行“一機(jī)一閘一保護(hù)”制，嚴(yán)禁用同一個(gè)開(kāi)關(guān)電器直接控制兩臺(tái)及兩臺(tái)以上的用電設(shè)備(含插座)。4)在施工過(guò)程中，對(duì)機(jī)具的運(yùn)轉(zhuǎn)情況、輸漿管連接情況定期檢查維修，防止設(shè)備構(gòu)件脫落傷人。嚴(yán)禁在機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中檢修、保養(yǎng)。5)進(jìn)場(chǎng)后立即對(duì)高壓泵的各項(xiàng)儀表進(jìn)行標(biāo)定，以保證各項(xiàng)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。施工作業(yè)過(guò)程中，設(shè)專(zhuān)人監(jiān)控各項(xiàng)儀表，若儀表讀數(shù)超出設(shè)計(jì)范圍立即停止作業(yè)，查明原因后方可繼續(xù)施工。6)定期對(duì)輸漿管進(jìn)行檢查，嚴(yán)禁使用破皮、老化的輸漿管，以防止注漿時(shí)爆管。

5.2 環(huán)保

在邊坡坡腳處挖40 cm×40 cm的排漿溝，并注意對(duì)既有結(jié)構(gòu)側(cè)采取有效隔離措施，防止泥漿滲漏對(duì)結(jié)構(gòu)附近土體產(chǎn)生不利影響，同時(shí)，視排漿量和場(chǎng)地大小開(kāi)挖排漿池，為防止泥漿池底滲漏，形成泥漿池后用塑料鋪設(shè)至泥漿池邊。施工時(shí)安排專(zhuān)人排漿，防止水泥漿污染。施工完后清除排漿溝和排漿池中的廢漿，再回填，防止污染。

6 結(jié)語(yǔ)

高壓旋噴樁施工技術(shù)作為一種成熟的工法已在西安地鐵二號(hào)線區(qū)間圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工中得到廣泛應(yīng)用，但在車(chē)輛段房屋內(nèi)屬首次嘗試，經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明，通過(guò)采用高壓旋噴樁支護(hù)加固技術(shù)順利完成了大型設(shè)備基礎(chǔ)施工，其工期短、效果好、成本低、操作簡(jiǎn)便、安全等優(yōu)勢(shì)也為將來(lái)的既有建筑物改造及深基礎(chǔ)施工開(kāi)辟了新的思路并提供了較客觀的依據(jù)，具有重要的應(yīng)用價(jià)值和廣闊的推廣前景。

[1] 彭振斌.注漿工程設(shè)計(jì)計(jì)算與施工[M].武漢:中國(guó)地質(zhì)大學(xué)出版社，1997.

[2] 殷宗澤，龔曉南.地基處理工程實(shí)例[M].北京:中國(guó)水利水電出版社，2000.

[3] GB 50202-2002，建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].