先隧后站法隧站接口硬咬合樁支護技術(shù)

王保磊

（廣州地鐵集團有限公司，廣東 廣州）

1 工程概況

廣州地鐵九號線某站為在既有成型隧道基礎(chǔ)上新增加車站，總長160 米，為全明挖車站。車站為地下兩層120m 島式站臺車站，標準段寬29.25m，車站開挖深度約15m，采用明挖順筑法施工，圍護結(jié)構(gòu)采用0.8m 厚地下連續(xù)墻，地下連續(xù)墻設(shè)計深度26-28m（進入不透水層）。巖層從上到下主要有：人工填土<1>、粉細砂<3-1>、礫砂<3-3>、粉質(zhì)粘土<4N-1>、粉質(zhì)粘土<4N-2>、粉質(zhì)粘土<4N-3>、淤泥質(zhì)粘土<4-2B>、粉質(zhì)粘土<5C-1A>、可塑粉質(zhì)粘土<5C-1B>、粉質(zhì)粘土<5N-2>、硬塑粉質(zhì)粘土<5C-2>、微風化灰?guī)r<9C-2 >。車站主體結(jié)構(gòu)底板主要位于<3-1>粉細砂層，<3-2>中粗砂層。由于盾構(gòu)隧道先于車站完成，本車站東、西端頭地下連續(xù)墻下方存在既有盾構(gòu)隧道管片結(jié)構(gòu)，既有盾構(gòu)隧道埋深度約為7.5m，管片為C50 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，隧道內(nèi)徑5.4m，外徑6.0m，管片環(huán)寬1.5m，管片厚度0.3m。

2 隧站接口圍護結(jié)構(gòu)方案比選

2.1 吊腳連續(xù)墻+隧道頂及隧道底部大面積冷凍法方案

車站與隧道結(jié)構(gòu)相結(jié)處支護結(jié)構(gòu)，通常采用吊腳連續(xù)墻施工+隧道頂及隧道底部大面積冷凍法施工作為基坑的圍護結(jié)構(gòu)施工方案。即：對于隧道上方地下連續(xù)墻只做隧道上面半幅，此半幅通過第一、二道混凝土支撐及冠梁、圍檁同其他連續(xù)墻一起固定，起到支護隧道上方水土的作用，隧道下方采用大面積冷凍法加固后開挖。

2.2 硬咬合樁施工方案

廣州地鐵九號線某站東西端頭既有盾構(gòu)隧道位置圍護結(jié)構(gòu)采用φ1000@1300mm 硬咬合樁+局部冷凍法支護形式，各端頭單線隧道設(shè)置7 根素樁（無鋼筋籠） +6 根葷樁（帶鋼筋籠），咬合350mm，深度28~32m，在做好既有隧道保護措施下，通過全套管全回轉(zhuǎn)鉆機直接破除咬合樁范圍內(nèi)既有盾構(gòu)隧道管片，最終進入到不透水層，連續(xù)墻與樁無縫搭接，滿足基坑止水、擋土的要求。

圖1 某站咬合樁模型圖

吊腳連續(xù)墻+隧道頂及隧道底部大面積冷凍法施工由于冷凍管過長，無法保證搭接區(qū)域，可能存在冷凍盲區(qū)，影響基坑施工安全；長時間冷凍破壞地層巖體結(jié)構(gòu)，導致巖體膨脹，形成新的裂隙水通道，凍結(jié)施工周期長，引發(fā)不確定風險，造成凍結(jié)帷幕易出現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)，極易引發(fā)基底涌水涌砂風險；大面積冷凍施工對既有隧道的影響。因此保證基坑開挖施工安全，預防涌水涌砂風險，減少對既有隧道的影響是關(guān)鍵。采用全套管全回轉(zhuǎn)鉆機直接切割既有隧道管片，完成硬咬合樁施工，可保證基坑開挖施工安全，及將對既有隧道影響降到最低。

3 施工工藝

3.1 施工工藝原理

在做好隧道管片保護措施下，施工φ1000mm 咬合樁，咬合350mm，在樁成孔過程中，利用全套管全回轉(zhuǎn)鉆機強大的扭矩、壓入力，全套管壓入及鉆進切割隧道管片。咬合樁施工完成后，與排樁咬合的地下連續(xù)墻采用不帶工字鋼槽，連續(xù)墻施工完成后進行樁施工，地下連續(xù)墻與排樁咬合200mm，并在兩者接口處設(shè)置6 根深度26~27m 的?600@450雙管旋噴樁。

3.2 主要流程施工方法

1） 既有隧道保護

為最大程度避免全套管全回轉(zhuǎn)鉆機鉆進切割管片時對鄰近隧道管片造成破壞，在管片切割部位及管片切割孔邊緣向兩側(cè)隧道管片方向不小于1.5m 范圍，澆筑C10 細石混凝土，咬合樁施工前，在填充墻兩側(cè)既定位置架設(shè)預制鋼模板及支撐體系（在端頭30m 范圍內(nèi)管片內(nèi)部設(shè)臨時支架及鋼箍，防止管片變形開裂）。

2） 管片支撐加固

車站端頭咬合樁施工前，在端頭永久隧道內(nèi)30m 范圍管片設(shè)臨時支架及鋼箍，防止管片變形開裂。加固形式如下圖：

圖2 相鄰環(huán)型鋼支撐加固立面布置圖

3） 隧道填充墻模板安裝及砼澆筑

（1） 鋼模板安裝

①鋼模板采用預制鋼模板，共分為7 個單元，單元與單元之間采用螺栓連接；鋼模加工圖如下。

圖3 預制鋼模大樣圖

②每道封堵墻采用兩道鋼模，鋼模與鋼模間距2~3 環(huán)管片。

③鋼模采用電動葫蘆進行隧道內(nèi)安裝，從下往上逐單元安裝，安裝順序為：I 單元~II 單元~III 單元...VII 單元，鋼模與管片通過管片吊裝孔進行固定。

3.3 鋼模間填充混凝土

①地面小鉆機引孔，引孔至管片頂外弧面。

②引孔完成后下放鋼套管至管片頂，對孔內(nèi)進行灌漿回填，灌漿采用水灰比1:1 水泥漿，孔內(nèi)冒漿后停止灌漿。

③地面小鉆機在套管內(nèi)再次進行抽芯引孔，到達管片頂后，直接抽穿管片。

④利用抽芯孔，作為混凝土泵管進行填充墻內(nèi)細石混凝土回填。

⑤回填時，通過鋼模上的人閘進行排氣及觀測，并進行鋼模變形監(jiān)測。

⑥回填完畢待混凝土初凝后，通過鋼模上預留注漿孔進行單液漿注漿，隧道頂部冒漿后停止。待漿液初凝后進行二次補漿，冒漿后封孔，注漿完成。

3.4 硬咬合樁施工

1） 在填充墻完成達到設(shè)計強度后，開始從地面進行硬咬合樁施工，采用全回轉(zhuǎn)全套管鉆機進行切割成孔，進入到不透水層或者巖層終孔。

2） 成樁順序：先施工素混凝土咬合樁A 樁（素樁），在A 樁全部施工完成后，再施工鋼筋混凝土咬合樁B 樁（葷樁），如下圖所示：

3.5 施工要點

（1） 咬合樁導墻采用定型鋼模，澆筑C20 厚300mm 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，導墻形式如下圖所示。

圖4 成樁順序圖

（2） 鉆機就位后，保證套管與樁中心偏差小于2cm，壓入第一節(jié)套管，然后用抓斗從套管內(nèi)取土，一邊抓土，一邊繼續(xù)下壓套管。抓土過程中，隨時監(jiān)控檢測和調(diào)整套管垂直度，發(fā)生偏移及時糾偏調(diào)整。

（3） 鉆機套管鉆進至距隧道管片頂部以上50cm 時，鉆進壓入力改為靠鉆機自重控制，即壓入力油壓調(diào)制“0”位，此時壓入力理論上為200KN，若套管無法壓入時再通過微調(diào)，適當增加壓入油壓，每次增加壓入力控制在10KN 以內(nèi)。鉆機回轉(zhuǎn)速度調(diào)為3 分鐘/轉(zhuǎn)。

（4） 當孔深度達到設(shè)計要求后，及時清孔并檢查沉碴厚度，若厚度大于20cm，則繼續(xù)清孔直至符合要求，可用抓斗輕輕放至孔底把沉渣清完。

（5） 確定孔深后，及時向監(jiān)理工程師報檢，檢測孔的沉碴和深度。

（6） 澆筑混凝土期間，采用邊澆筑邊拔除套管的方法，確保套管底埋入砼不小于2m，最大埋置深度為能夠拔出套管即可。

4 技術(shù)研究成果及應用范圍

該技術(shù)可以在保證既有隧道安全的情況下：切除既有隧道管片，與地下連續(xù)墻形成完整的圍護結(jié)構(gòu)，使基坑處于完全封閉狀態(tài)，提高了基坑施工安全性，節(jié)約施工工期。此工法可適用于：在有礫巖，孤石，巖溶等復雜地層中和錨索、錨桿、管片等地下障礙物中，高質(zhì)量完成鉆孔灌注樁施工。

5 結(jié)語

該施工技術(shù)無泥漿污染、無噪音、無振動，對周邊環(huán)境擾動小，施工更加環(huán)保，止水效果好、施工速度快，且能保證施工質(zhì)量，可保障后續(xù)工程施工。

通過對先隧后站法隧站接口硬咬合樁的工程實踐,成功的完成在既有成型隧道基礎(chǔ)上新建車站，在全國尚屬首例，取得了良好的社會、環(huán)境和經(jīng)濟效益，具有很好的推廣應用價值。