咬合樁在處理地下連續(xù)墻塌孔斷樁中的應用

曹子斌

中交隧道工程局有限公司，中國·江蘇 蘇州 215000

近些年來，隨著城市化的不斷推進，高層建筑基坑、地鐵站等城市建筑數(shù)量不斷增多。在其建設過程中，地下連續(xù)墻憑借其自身防滲性能好、剛度大等一系列優(yōu)勢而被廣泛運用，特別適合粉砂層等需要隔水的止水性圍護結構。但是如果地墻施工中由于各種不可控因素出現(xiàn)地下連續(xù)墻塌孔斷樁，容易出現(xiàn)涌水涌沙，造成嚴重社會影響。論文結合中國蘇州地鐵某車站地墻坍塌缺陷處理為依托，介紹一種咬合樁在地連墻坍塌事故處理中的應用。

塌孔斷樁；地連墻；咬合樁施工技術

1 引言

中國經(jīng)濟水平的提高，私家車保有量增大，伴隨而來的是道路的擁擠不堪，于是一些大中城市開始修建地鐵。由于地鐵站基坑深度大，一些換乘線路的地鐵站基坑深度最深的已達到20多米。地鐵站一般建在城市的繁華地段，其基坑周圍高層建筑物多，且距離基坑邊距離小，周圍市政管線密集，對基坑支護的安全要求很高。進入21世紀以來，在經(jīng)濟和技術發(fā)展的推動下，中國工程施工建設速度不斷加快，在一定程度上提升了社會的發(fā)展速度。在施工的過程中，基坑工程時經(jīng)常所遇到的一種施工形式，并且這種施工形式差異較大，它是工程施工建設中的一種結構性措施，不會較長時間的被應用于工程中，所以在設計的過程中通常非常關注控制成本。通過大量的實際工程調查發(fā)現(xiàn)，支護結構位移、深基坑支護倒塌造成四周建筑損壞的案例時有發(fā)生。因此，在施工中，就會經(jīng)常應用到地下連續(xù)墻和咬合樁技術。本論文以中國蘇州地鐵某車站為例展開探討。

2 工程概況及周邊環(huán)境

中國蘇州地鐵某車站為地下三層換乘車站，該車站呈東西走向，所采用的施工方法為明挖順作法。車站的基坑開挖深度為25.3m，其支護體系由1000厚地下連續(xù)墻和7道支撐組合而成。地下連續(xù)墻的深度為56.3m，各墻體之間的連接方式采用工字鋼接頭。由于基坑坐落于⑤1粉質粘土層上，因而具有充足的地下水，而其墻趾坐落于⑧粉質粘土層中，對承壓含水層進行了隔斷。

如圖1所示，NQ-28、NQ-29地連墻位于基坑北側，地連墻北側為商鋪，其距離車站主體基坑約9.88m，商鋪為多棟4～5層商用樓房，獨立基礎，現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結構?；颖眰鹊叵鹿芫W(wǎng)錯綜復雜，其主要管線有自來水管、燃氣管、通信管道、污水管道。其中，自來水管的管位中心距離NQ28地墻外側2.20m，周邊施工場地窄，作業(yè)空間小[1]。

圖1 結構與主要管線位置示意圖

3 塌孔斷?樁的原因分析

地連墻NQ-28成槽完畢，超聲波成孔檢測儀顯示地墻東側接頭5～20m處存在40～60cm繞流現(xiàn)象。澆筑過程中通過發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)，理論澆筑方量51m3，實際澆筑28m3。整幅槽段實際槽寬5.7m，理論方量313.5m3，實際澆筑270m3，充盈系數(shù)0.86。NQ-29鋼筋籠下方過程中，在地面以下10m的位置發(fā)生了塌方，后重新槽段整幅回填，重新成槽安放鋼筋籠，澆筑過程中34～57m處出現(xiàn)異常數(shù)據(jù)。

原因分析：①車站地址條件復雜，主要為粉砂層。②該幅地墻范圍內存在埋深7.5m的電力拖拉管溝影響，采用成槽機在影響區(qū)段先進行了小區(qū)段成槽，水下作業(yè)將拖拉管拖拽出，后將區(qū)域用水泥土回填密實，然后重新成槽，回填區(qū)形成易塌方區(qū)域。

4 地連墻塌孔后的處理措施

4.1 地連墻檢測

項目部組織在NQ-28 墻體中間取芯2次，NQ-29取芯2次；墻體芯樣顯示NQ-28地墻存在不同程度的夾泥，NQ-29地墻質量良好，墻體完整。

4.2 墻體外側加固處理

為確?；语L險，確保開挖后的穩(wěn)定，對地墻外側進行了加固，采取措施如下。

（1）采用三重管旋噴樁施工，在墻后做打2排共計25根旋噴樁，達到加固外側土體的目的，而旋噴樁的深度應在基坑開挖深度的基礎上再加深1m，即實際樁長為28m。

（2）利用墻體上的檢測孔，采用高壓注漿方案對墻體虛樁位置進行高壓注漿，采用水灰比為1:1的水泥漿，依次對所有空位進行注漿，保證注漿效果。

5 地連墻塌孔斷?樁的處理

根據(jù)NQ-28、NQ-29 地下連續(xù)墻在成槽后超聲波顯示圖，以及基坑開挖后暴露出的墻體實際情況可以確定該段墻體在3m～12m處出現(xiàn)較大面積塌方。最終確定在NQ-28、NQ-29地墻外側采用全回轉套管機施做鉆孔咬合樁來進行缺陷地墻處理。鉆孔咬合采用樁徑為1200mm，樁長45m的鋼筋樁和素樁結合，混凝土型號選用C35 水下，鋼筋樁與素樁中心間距為850mm，搭接長度為350mm，為保證止水效果兩端頭處鉆孔樁與地連墻墻體貼緊，并在兩端接縫處做高壓旋噴樁進行止水加固，正常施工的鉆孔樁與墻體之間的間隙用水泥水玻璃雙液漿進行空隙填補，與此同時在坑外設兩口降水井作為坑外觀測井，如圖2所示。

圖2 NQ-28、NQ-29墻外加強布樁圖

5.1 咬合樁施工

保證鉆孔咬合樁孔口的精確度是提高咬合樁施工質量以及提高就位效率的關鍵措施之一。因此，在進行咬合樁頂部的混凝土導墻設置過程中，需要將導墻厚度控制在300mm，而導墻寬度樁則位于兩側距離中心2500mm處。此外，需要主義導墻孔口應高于地面20cm處，以免地表水流入樁孔內，從而影響整體的施工質量[2]。

樁機就位后，即可安裝鋼套管，套管對接前對接頭部位用鏟刀或鋼絲刷干凈，隨后涂抹并纏繞防水材料來避免漏水現(xiàn)象的出現(xiàn)。在鋼套管安裝好的基礎上，相關工作人員需要對其進行垂直度復測，這一過程一般采用復測固定錘球、經(jīng)緯儀雙向復測這兩種方法，當垂直度滿足實際的施工要求之后就可以開始成孔工作。

（1）A樁成孔施工

A 樁為無鋼筋籠先施工無需咬合，根據(jù)本工程的實際情況，針對上部存在不同程度的障礙物時，需要對其進行清障處理，并采用一次性成孔方式，避免出現(xiàn)因流塑狀淤泥產(chǎn)生管涌而破壞施工的情況。因此，在實際的施工過程中，施工人員需要關注鋼套管的深度，即鋼套管深度應比土面深3～5m，從而有效防止土體管涌現(xiàn)象的產(chǎn)生。另外，在鋼套管入土至一定深度時，需要通過一邊旋轉鋼套管一邊相孔底抓土的形式進行素混凝土澆筑。

（2）B樁成孔施工

B樁成孔施工所采用的施工技術為全回轉套管機成孔技術，在進行B樁硬切割咬合施工時，同樣需要考慮成孔所在區(qū)域的土質情況，其鋼套管深度與A樁成孔施工相同，但其在切割咬合過程中需要放慢鉆進速度，避免出現(xiàn)因鉆進速度過快而導致鈦合金磨損，從而完成整個樁體的切割。

5.2 咬合樁施工技術要點

5.2.1 樁體垂直度控制

樁體垂直度控制目標：垂直度≤3‰，確保樁底部最小咬合130mm。

（1）對中

首先，在樁機就位后，需要采取相關措施進行初步對中，例如，通過吊線錘機械下壓中心支點的方式來實現(xiàn)與樁位中心的對中。其次，施工人員需要對機械各支腿油缸進行調節(jié)，使得機械操作平面保持在水平狀態(tài)，從而進行二次對中。最后，根據(jù)兩次的對中結果進行平面移動對中將對中誤差控制在1cm以內，完成后支起各支腿油缸，即表明對中完成[3]。

（2）監(jiān)測

在第一節(jié)套管安裝完成之后，需要在其機械平面上設置兩個吊線錘，其位置垂直于套管機械平面，從而更好地展開套管垂直度監(jiān)測工作。另外，施工人員還需要對套管的下沉過程進行監(jiān)測，從而及時發(fā)現(xiàn)問題并予以解決。

5.2.2 混凝土的緩凝時間

一般情況下，按照具體的工藝要求需要對混凝土進行不同時間的緩凝，緩凝時間需要控制在6h及以上。在具體的施工過程中，可以針對不同批次的水泥來添加不同批次、比例的外加劑。論文提及工程所采用的混凝土全都為商品混凝土。

5.2.3 混凝土的和易性及均一性

混凝土作為該工程中不可缺少的施工材料之一，在正式運用時需要對其進行充分攪拌，避免混凝土砂率過高或過低而導致混凝土的和易性發(fā)生改變，致使施工過程中出現(xiàn)部分鋼筋籠上浮的現(xiàn)象。另外，在進行水下混凝土灌注時，需要施工人員嚴格控制混凝土的坍落度（一般控制在18～20這一范圍內），從而保障混凝土的均一性。因此，施工人員需要對每車混凝土進行現(xiàn)場試驗，針對坍落度不達標的混凝土直接退還廠家。

5.2.4 超挖控制

常規(guī)的咬合樁通常采用緩凝混凝土的方式來應對B樁施工時的超挖措施，從而在一定程度上降低了管涌現(xiàn)象發(fā)生的可能性。論文所提及工程的咬合樁施工為硬切割的處理，即在A 樁混凝土強度達到30%及以上時，在對其進行咬合切割，不需要進行超挖工作，只需要保障樁長。

5.2.5 糾偏

樁孔的垂直度容易受到地層或者或其它因素的影響，使得樁孔垂直度難以滿足施工需求，所以需要對樁孔進行撥管糾偏，對A型樁，可利用鉆機兩個頂升油缸和兩個推進油缸直接糾偏，也可采用回填砂后撥管糾偏的辦法處理，即向套管內填入粘土等物質，再重新下壓，以達到合格的標準。針對B型樁而言，則可采取回填低標號混凝土撥管糾偏的方式進行糾偏，即先對套管進行回填，隨后進行撥管校正。

5.3 克服粉砂層管涌及翻砂的措施

第一，本項目施工地層以粉質沙土為主，且地下水位較高，施工過程中容易出現(xiàn)翻砂管涌現(xiàn)象，過程中要隨時觀察孔內水位的動態(tài)，將套管機的切割下壓能力發(fā)揮到極致，并且做好套管超前工作，做到“多壓進，少取土”，防止管涌的發(fā)生。如果地層條件更差出現(xiàn)粉質粘土，在施工中可以往孔內灌水，使孔內外壓力達到平衡再鉆進。

第二，粉砂層中取土時容易發(fā)生翻砂現(xiàn)象，抓斗取土困難，過程中可以采用向孔內注水，然后采用旋挖鉆配合全回轉套管水下取土。

6 接縫處止水的處理及咬合樁與地墻間空隙充填

如果最外側兩個咬合樁與地連墻接縫處結合不到位，會導致維護結構失去部分止水作用，從而形成滲漏通道，產(chǎn)生漏水、漏砂現(xiàn)象，嚴重時還會導致周邊建筑物沉降，使得安全性有所降低。因此，為了最大程度上保障基坑的安全性，在進行具體施工時，需要在最外側咬合樁與地連墻接縫處外側增加3根Φ800@500的高壓旋噴樁進行止水，并同時采用三重管雙高壓旋噴技術進行施工，另外，還需要對相關位置進行布置，大多呈品字形布局。

控制要點：①引孔垂直度直接關系到止水效果，施工前需要找準基底，即基地平整；合理選擇施工機械選；有效控制單桿引孔垂直檢測的精確度，即保證垂直度≤1%。②樁底旋噴施工要不提桿連續(xù)噴射1min后再進行由下而上旋噴注漿。并控制提升速度。③每一孔注漿完成后在水泥漿沉淀完成后再向孔內充填灌漿，以此保障孔內水泥的密實性。

7 地連墻與咬合樁之間的空隙填充

為保證止水效果，在咬合樁和地連墻之間的空隙用水泥水玻璃雙液漿進行空隙填補注漿，注漿的位置為咬合樁的樁間，共計16孔，注漿壓力和時間不易太大，以充填為主，防止壓力過大對咬合樁產(chǎn)生過大的側壓力，影響咬合的止水效果。