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Keywords: pit supporting; Drilling occlusive piles; Vertical degree; Piping; Steel reinforcement cage separation; Super retarding concrete

中圖分類號：TU74文獻標識碼：A 文章編號：2095-2104（2013）

1引言

從2009年昆明地鐵開始修建，到如今發展到修建了4條線路，幾十個車站同時施工，很多車站是在建筑物密集的地區進行施工建設，而在進行這些地鐵車站施工的同時，滿足深基坑工程的施工安全和周邊環境保護要求應作為重要目標，因此在昆明地鐵首期工程中，地下車站基坑施工多采用的圍護結構形式為地下連續墻、 鉆孔灌注樁加水泥攪拌樁、SMW工法樁等，而首期工程地鐵六標曉東村站的設計則通過對目前國內幾種應用較廣的圍護結構形式進行多方面的分析比較（見表1），在保證施工技術的前提下，采用了鉆孔咬合樁這種在昆明地區來說全新的施工工藝，來進行車站深基坑圍護結構的施工。

表1各圍護結構施工形式比較

2工程概況

昆明地鐵首期工程2號線曉東村站位于關雨路及規劃雨中路之間，站東側為東聚建材城及東聚汽配城，南北側為東聚汽車交易市場及鹿東家具沙發有限公司，西南側為云南美林品牌建材城。車站平面形狀主要為矩形，車站外包總長440.0m，標準段外包寬度19.1m，盾構井段寬23.2m，車站一般開挖深度約16.0m～18.6m，盾構井段深約18.3m，基坑采用鉆孔咬合樁+內支撐的維護方案。地下市政管線錯綜復雜，共有電力、雨水、污水、電信、自來水等l4條管線穿越基坑。地下穩定水位埋深約為1.5m～2.5m。本基坑開挖范圍內的土層主要為填土、粘土（2）1、（2）3、粉土（2）4、泥炭質土（2）5和粘土（3）4。鉆孔咬合樁底進入（3）4粘土層。

本工程圍護結構咬合樁樁長35~36.7m,樁中心間距900mm,咬合厚度為300mm,素混凝土（A）樁與鋼筋混凝土（B）樁交錯咬合布置,其中鋼筋樁內配鋼筋籠采用水下C30混凝土,素樁采用C20超緩凝混凝土。

3鉆孔咬合樁的基本原理及設備組成

3.1基本原理

鉆孔咬合樁是指按順序布置的排樁間相鄰兩樁樁身進行切割相互咬合（樁圓周相嵌）而形成具有防滲漏作用的連續擋土支護樁墻，一般作用于建筑物（構筑物）的深基坑支護結構。作為圍護結構，它一般采用素混凝土樁與鋼筋混凝土樁順序相隔布置，互相咬合。

鉆孔咬合樁在的施工機為鋼套管護壁的全套管鉆機（見圖1），與普通的鉆孔灌注樁外設樁間止水圍護結構形式相比，套管能防止孔內產生涌砂、塌孔現象，提高套管內混凝土成樁樁身質量，避免夾渣，而且施工時樁基周邊土體基本無變形或變形很小，能有效控制圍護結構施工時周邊建筑物的沉降 。

圖1咬合樁現場施工圖

3.2施工使用機械

MZ-3型捷程牌全套管鉆機，功率75kW/臺；

55t履帶式起重機一臺；

ф1000外套管40m；

錐形沖錘一只。

環形沖錘一只。

十字沖錘一只。

活瓣沖抓一只。

4鉆孔咬合樁施工原理及過程

4.1導墻施工

導墻是咬合樁施工過程中的一種措施工序，在施工咬合樁的地面上澆筑一道混凝土導墻，可以控制咬合樁的平面位置和垂直度，提高鉆機就位效率，保證施工時精度，同時起到擋土和支撐機具的作用。導墻平面結構見圖2。

圖2導墻平面示意圖

4.1.1導墻質量指標

根據設計圖紙導墻寬度為每邊1.5m，厚度為30cm，如施工現場土層較差，可根據現場實際情況將厚度適當加大。由于曉東村站施工場地工作面狹窄，一邊寬度達不到2.1m，施工時采取措施將該側寬度適當減小，另一側適當加大，施工機械垂直導墻方向擺放，采用橫打方式施工。

施工時誤差控制為：墻面與縱軸偏差為±10mm，內墻面垂直度0.3％，相鄰兩板高低差2mm，導墻頂面平整度5mm。

4.1.2施工過程

（1）平整場地：本工程場地為原有路面及房屋基礎，能夠滿足咬合樁鉆機的承壓及行走要求。進場后清除房屋拆遷留下的建筑垃圾，平整場地。

（2）測量放線：根據設計圖紙提供的坐標計算樁中心線坐標，采用全站儀根據地面導線控制點進行實地放樣。

（3）溝槽開挖：在樁位放樣合格后開始進行溝槽的開挖，咬合樁中心軸線應向外側放30mm，防止咬合樁成樁后對主體結構造成侵線。先采用切割機對原混凝土路面、房屋基礎按照導墻設計寬度進行切割，然后進行破除，再用機械開挖，人工配合清渣，直至清理到設計標高和尺寸，然后將中心線引入溝槽底，方便綁扎鋼筋和支模。

（4）鋼筋綁扎: 溝槽挖好后綁扎導墻鋼筋，導墻鋼筋采用Ф12螺紋鋼，施工時按照設計圖紙要求單層雙向布置，鋼筋間距按200×200排列，水平鋼筋置于內側。

（5）模板安裝：模板采用鋼模，鋼管支撐加固，支撐間距不大于1米，加固應牢固，防止出現跑模現象，并保證軸線和凈空的準確。為了不擾動背后的土體，導墻外側將土壁作為側模直接澆注混凝土；

（6）混凝土澆筑施工：導墻模板支立完畢后進行測量校核，待達到誤差范圍以內后方可澆筑混凝土。混凝土采用C20商品混凝土，澆筑時兩邊對稱交替進行，防止跑模。振搗采用插入式振搗器，振搗間距為300mm 左右，混凝土振搗要密實，不漏振、也要防止過振，振動棒快插慢拔，直到無氣泡冒出為止，振搗完畢后做好混凝土收面壓光并覆蓋及時進行養護。連續兩幅導墻接縫施工時，應在先澆筑的混凝土接縫面上人工鑿出新鮮混凝土面，在澆筑混凝土前充分潤濕，再進行混凝土澆筑施工。

（7）拆模：待導墻混凝土養護到達設計強度后，拆除模板。

4.1.3導墻施工要點

（1）導墻施工前應對地下各種管線，地下建筑物進行調查，及時進行清除、遷改，以防成孔困難。

（2）導墻地基應人工夯實。立模時內側圓模板直徑比樁徑大20mm，對導墻的表面平整度應嚴格把關，以方便后面鉆機成孔施工時調整垂直度。

（3）混凝土澆筑要對稱交替進行，嚴防跑模。若跑模應立即停止混凝土澆筑，重新加固模板并糾正到設計位置后，方可繼續進行澆筑，

（4）等導墻到達設計強度后，拆除模板（見圖3），重新定位放樣樁的中心位置，將點位返到導墻頂面上，作為定位控制點使用。

圖3導墻現場施工圖

4.2鉆孔咬合樁施工工藝流程

鉆孔咬合樁采用全套管鉆機進行鉆孔施工，兩個相鄰的樁之間相互咬合形成一種封閉的基坑圍護結構。樁的排列方式為一根鋼筋混凝土樁和一根素混凝土樁樁間隔布置，曉東村站施工中A系列樁采用C20超緩凝素混凝土，B系列樁采用C35鋼筋混凝土。開始施工時，先間隔跳打施工A系列樁2根，在A系列樁混凝土初凝前，用液壓套管鉆機切割已施工的A系列樁部分樁體，然后進行澆筑施工完的兩根A系列樁之間的B系列樁，最終形成 A系列樁與B系列樁的咬合結構。為方便施工，使圍護結構達到較好的圍護效果，A系列的起始樁采用砂樁（如下圖A1樁）。其施工工序是：A1A2B1A3B2A4B3A5……根據以往工程施工經驗和施工現場經過試樁得出的結論，單樁成樁時間一般控制為13小時，在時間上能保證施工鋼筋樁在素樁混凝土初凝前能夠順利切割成孔（見圖4）：

圖4咬合樁施工順序圖

4.2.1單樁成樁施工工藝流程

（1）鉆機定位：待導墻混凝土強度達到設計要求后，移動套管鉆機到指定打樁位置，使套管鉆機中心對應在已放好點的導墻孔位中心。

（2）沖抓取土成孔：套管樁機就位以后，用履帶吊吊裝第一節管在樁機鉗口中，校正套管垂直度后，搖動壓入套管，壓入深度控制為2.5―3.5m，然后用抓斗從套管內取土，一邊取土，一邊繼續下壓套管，始終保持套管底口超過地下開挖面2.5m以上，套管的壓入深度應根據施工現場的實際水文地質情況而定，由于曉東村站地下水水位不高，壓入深度可適當減少。第一節套管壓入土中后，應在地面上留1.2～1.5m方便用于后續下管接管施工，并對套管的垂直度進行檢測，如不合格則進行糾偏直至符合要求，合格后則開始安裝第二節套管繼續向下施壓取土，如此反復繼續施工，直至達到設計要求孔深。

（3）吊放鋼筋籠(鋼筋樁)：鋼筋混凝土咬合樁成孔后經質檢員、監理工程師檢查合格后可以進行安放鋼筋籠工序。在吊裝鋼筋籠前應先對鋼筋籠進行檢查，包括長度、直徑、焊接等，檢查合格后可開始吊裝。吊裝時采用履帶吊雙勾4點緩慢起吊，吊運時應防止拖扯、扭轉、彎曲，防止鋼筋籠變形。由于設計圖紙上的鋼筋籠過長（35～37m），因此在現場采取分段加工，分段下放。

（4）下放鋼筋籠時，應慢慢對準孔位緩慢下放，鋼筋籠應吊直扶穩，不得碰撞鋼套管壁。在分段吊裝過程中，現場的鋼筋籠分兩節吊裝下放，將下節鋼筋籠吊入孔內后，其上端應留1～1.5 m左右，采用臨時固定措施固定在孔口處，然后用焊接方法將兩段鋼筋籠連接起來，待上下節鋼筋籠的主筋對正焊接合格，監理驗收符合要求后，可繼續下放，安裝鋼筋籠前應計算并測量出鋼筋籠口的正確標高，待安放到位后采取有效措施進行固定。

（5）灌注混凝土：由于施工時天氣干旱，套管內無水，現場采用干孔導管法流態灌注。混凝土采用商品混凝土，將混凝土倒入吊斗內，履帶吊提升到管道上方進料口，倒入混凝土，通過導管灌注至孔內，、施工過程中要連續灌注，中斷時間不得超過45分鐘。導管提升時不得碰撞鋼筋籠，距套管口8m 以內時每1m 搗固一次。鋼套管隨混凝土灌注應逐段上拔，起拔套管時應搖動慢拔，保持套管順直。

混凝土剛開始灌注時，應根據套管在混凝土中的埋深適時提升套管，每次提升高度為0.5m左右。套管提升時，用起重機大鉤吊住套管，慢慢上拔套管，上拔套管需左右搖晃，使混凝土流入套管所占空間，鋼筋樁要確認鋼筋籠未上浮。當第一節套管提出孔口一定高度時，拆除第一節套管。第一節套管拆除后，套管提升應根據管節長度和埋深來進行確定，并應始終保持套管低于混凝土面不小于2.5m。

5關鍵工序質量控制措施

5.1樁的垂直度控制

為保證鉆孔咬合樁從上到下能充分咬合，起到圍護結構防滲水作用，應該對樁身垂直度進行嚴格的控制，通過參考《地下鐵道工程施工及驗收規范》等施工技術規范，咬合樁的垂直度偏差不宜大于3‰，因此在成孔過程中必須控制好樁的垂直度，避免出現咬合樁下部開叉滲漏水現象，在施工中應該采取以下措施：

（1）咬合樁鉆機套管的檢查、校正：鉆孔咬合樁施工前應在施工現場的平整地面上進行套管的順直度檢查和校正，首先檢查和校正單節套管的順直度，然后按照樁長把全部套管連接起來進行整根套管的順直度檢查和校正。

（2）保證導墻施工質量：全套管鉆機在進行下壓套管作業時，鉆機應一直保持穩定狀態，才能控制好套管的垂直度。由于本工程咬合樁設計樁長較大 (最長達37m)，鉆機施工時下壓力和上拔力很大，因此必須保證鉆機下部支撐基礎的穩定性，在施工導墻時導墻的質量必須滿足設計要求。

（3）全過程檢查。在整個成孔過程中，從開孔到終孔，應保持全過程對套管垂直度的監測、檢查，根據現場施工條件和施工精度要求，整個成孔過程中垂直度監測、檢查方法分為地面監測、孔內檢查及終孔檢查三種。

地面監測：在地面選擇兩個相互垂直的方向，距離鉆機大概3～4m，采用垂吊線錘的方法監測地面以上部分套管的垂直度，發現偏差隨偏隨糾，線錘糾偏應在每根樁的鉆進成孔過程中至始至終，兩名垂直度觀察員也應該全程進行監測；

孔內檢查：每節套管下壓完安裝下一節套管之前，應停止鉆進，用測環或測斜儀進行孔內垂直度檢查，如不合格則進行糾偏，直至合格后方可進行下一節套管施工；

終孔檢查：咬合樁成孔后，應按規范要求進行垂直度檢查，符合要求后進行下一道工序施工。

（4）糾偏：成孔過程中通過各種檢測方法發現垂直度偏差超出設計及規范范圍時，應及時進行糾偏調整，糾偏的常用有以下方法：

利用鉆機油缸進行糾偏。當偏差較小或套管入土深度不大于5m時，可直接利用鉆機的兩個頂升油缸、兩個推拉油缸調節套管的垂直度（全套管鉆孔咬合樁機共7個油缸：2個頂升油缸、2個推拉油缸、2個定位油缸、1個調節油缸），即可達到糾偏的目的。

如果樁在入土深度大于5m后發生傾斜時，可先采用上述方法，利用鉆機油缸直接糾偏，當達不到要求時，可根據現場實際情況向套管內填砂或粘性土，一邊填一邊拔起套管，直至將套管提升到檢查合格的地方，然后重新調直套管，對垂直度進行檢查，合格后再重新下壓。

當鋼筋混凝土樁發生傾斜時，也可以按此方法進行糾偏，但是套管內不能填土，而應灌入與素混凝土樁相同的混凝土，填土的話容易在樁間留下土夾層，影響日后圍護結構防水效果。

5.2素樁超緩凝混凝土

（1）初凝時間的確定

鉆孔咬合樁施工工藝所需的特殊材料為超緩凝混凝土 (因為這種混凝土初凝時間特別長，一般應大于60小時,所以稱為超緩凝混凝土),這種混凝土主要用于素混凝土樁,其作用是延長素混凝土樁的初凝時間, 給全套管鉆孔咬和鉆機切割素混凝土樁提供時間條件，使其相鄰鋼筋混凝土樁能夠在素混凝樁初凝之前完成成孔，因此超緩凝混凝土是鉆孔咬合樁施工工藝的關鍵。

為滿足鉆孔咬合樁現場施工的需要,在正式施工前，必須確定所使用的超緩凝混凝土的初凝時間。施工前，根據以往的施工經驗及查閱的技術規范，結合施工現場的實際情況，我們發現控制素樁混凝土緩凝時間，主要是控制單樁成樁的時間，而單樁成樁時間與現場實際的地質條件、設計樁長、樁徑和施工時采用的鉆機能力等有著直接聯系。因此素樁混凝土緩凝時間可以參照以下公式進行計算。

S=3t+F

式中：

S-----超緩凝混凝土的初凝時間

F-----備用時間（為保證施工時能應付各種特殊及突況，一般取15～20 h）

t-----單樁成樁所需時間。

根據本工程地質實際情況、樁長、商混站的距離、交通情況以及我單位所施工同類地鐵工程的類似經驗，在現場施工試驗樁得出的結論顯示：一根37m的咬合樁成孔用時6.5h，下導管、安放鋼筋籠、澆筑混凝土及拔管時間為6.5h，共用13h，由于素混凝土樁不用吊放鋼筋籠，速度將縮短約2h。

參照上面公式，可設定每根樁的成樁時間t為13h（見表2）,算出素樁混凝土的緩凝時間為60h（備用時間取大值）。要考慮到施工過程中交通運輸、施工中發生意外情況等因素，為確保混凝土有足夠的緩凝時間，正式施工前應要求商品混凝土廠家提供的超緩凝混凝土緩凝時間控制在60 h以上,以保證A、B樁形成咬合。

表2鉆孔咬合樁單樁作業時間表

（2）超緩凝混凝土技術參數要求:

①混凝土緩凝時間≥60h

所需時間見上段闡述；

②混凝土坍落度:160±20mm

灌注樁基混凝土需要，防止出現素樁混凝土流入鋼筋樁而采取的措施；

③混凝土的3d強度值不大于3MPa;

在施工過程中遇到意外情況（如停電、機械故障、地下障礙物等）導致時間延誤，使得素樁混凝土終凝后才開始施工鋼筋混凝土樁，由于超緩凝混凝土早期強度不高，這樣素混凝土樁被切割的部分處理起來比較容易。

④最終強度滿足設計要求。

施工結束28d后，樁的強度必須滿足設計要求。

6常見事故預防及處理措施

6.1地下障礙物的處理

全套管咬合樁鉆機由于是在地下施工，操作空間小，對地下的障礙物處理起來比較麻煩，而且由于要連續切割咬合，處理地下障礙物還受到時間限制，因此施工鉆孔咬合樁前必須對施工現場的工程地質作比較詳細而定排查，曉東村站由于原現場是建材市場，地下一般為10米深結構柱和條石基礎，施工時遇見此類障礙物，直接用十字沖錘將其擊碎，再用沖抓鉆掏出殘渣，繼續進行樁身施工。

6.2處理素樁混凝土“管涌”措施

由于在鋼筋混凝土樁成孔過程中，素混凝土身樁混凝土未凝固，處于流動狀態，因此，素樁超緩凝混凝土有可能從兩樁相交處涌入鋼筋混凝土樁孔內，這種現象稱之為“管涌”，應采取以下措施：

（1）素樁混凝土的塌落度應盡量小一些，為16±2cm，不大于18cm，減少超緩凝混凝土的流動性，鋼筋樁混凝土塌落度稍大，為20±2cm。

（2）套管底口應始終保持超前于鉆孔開挖面一定距離，最少要大于2.5m，用來防止混凝土的流動，如果在鉆機能力許可的情況下，超前距離越大越好。

（3）當地下有障礙物而使得套管底無法進行超前時，應馬上向套管內澆注入一定量的水，使其產生的水壓力來平衡兩側素樁混凝土的壓力，防止出現管涌現象。

（4）在鋼筋混凝土樁鉆進成孔過程中，現場施工人員應隨時注意觀察相鄰兩側素樁混凝土的頂面， 當發現素樁頂面發生下陷現象必須立即停止鋼筋混凝土樁鉆進，此時素樁的混凝土已開始流入鋼筋混凝土樁孔內，應馬上將套管盡量下壓，并向鋼筋樁孔內填土或進行灌水，直到素樁頂面停止下陷為止，暫停施工，等素混凝土樁內的超緩凝混凝土塌落度減小、流動性降低再繼續進行未完成的鋼筋混凝土樁施工。

6.3分段施工接頭的處理方法

由于曉東村站前期施工場地的限制，施工鉆孔咬合樁要進行分段施工，后期場地拆遷完后為滿足工程施工進度，需要多臺鉆機分段施工，因此要解決各施工段之間的接頭問題。根據以往施工經驗，接頭處一般采用砂樁進行處理，在施工段的端頭灌注一顆砂樁(成孔后用砂灌滿)，待后面施工段施工到此接頭時按照成孔方法挖出砂澆筑滿混凝土即可。由于砂樁一側的混凝土樁已經終凝，這樣在接縫處肯定會出現施工縫，為保證圍護結構的防水效果，應在施工的砂樁接縫外側補打1顆高壓旋噴樁作為防水處理。

圖5分段施工接頭預設砂樁示意圖

6.4克服鋼筋籠上浮的方法

由于套管內壁與鋼筋籠外緣之間的空隙較小，因此在澆筑混凝土上拔套管時，鋼筋籠容易被套管或混凝土中的粗骨料等掛住或卡住，隨著套管和混凝土往上升而跟著往上發生位移，這樣鋼筋籠就產生了上浮現象。其預防措施主要是 ：

（1）調整原材料：鋼筋混凝土樁混凝土的粗骨料應盡量小一點，不宜大于20mm。

（2）加焊鋼板：在鋼筋籠底部焊上一塊比鋼筋籠直徑小點的鋼板，增加鋼筋籠的抗浮能力以防止鋼筋籠上浮。

（3）固定鋼筋籠：在鋼筋籠底部加焊尖頭定位鋼筋，定位鋼筋采用4Φ25，L=500～1000mm。安放時,在鋼筋籠頂部適當加壓,使定位鋼筋進入管底土層,從而防止鋼筋籠上浮，在曉東村站咬合樁施工過程中，直接在鋼筋籠底部選4根對稱的主筋加長1m后插入孔內，達到防止鋼筋籠上浮目的。

7結語

（1）本工程在施工中采用測斜管對咬合樁的垂直度進行檢測，從檢測結果看均符合設計要求，成孔質量較好。

（2）2010年8月基坑降水后，對基坑進行了開挖，基本沒出現滲水現象，咬合樁起到了很好的止水作用。

（3）在基坑土方開挖期間對周圍地表沉降、圍護樁水平位移等進行監測 ，其結果也均在設計警戒值以內，說明基坑穩定性是較好的。

綜上所述，鉆孔咬合樁施工技術對深基坑圍護工程是一種比較有效的技術。但由于本技術對設備要求較高，施工技術在工序上要求嚴格，施工材料、施工時間有所限制，而且在遇到地下基礎時，處理比較困難，所以在采用時應對現場的各方面因素考慮齊全后方能采取進行。

參考文獻

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[2]陳冬瑞,鉆孔咬合樁在地鐵圍護工程中的應用[J],鐵道標準設計,2006(3)

[3]裴建.鉆孔咬合樁在深基坑維護結構中的應用［J］.隧道建設，2005(6)

篇2

1工程概況

泉州萊福仕廣場工程位于泉州市豐澤區東海鎮景觀東路與緯五路交匯處于景觀東路的東側。總建筑面積為38480.95m2，其中包括地下室面積9073.55m2，地上面積29407.4m2，基坑面積約5154m2，地下室兩層，開挖深度9.1m～12.5m，基坑總周長約420m，基坑支護安全等級一級，支護結構使用年限為一年，場地原始地貌屬海灣灘涂。原地勢較低洼、平坦，后因開發建設需要被人工回填改造成現狀，原地面標高約－0.2m～－0.9m。

2工程地質水文概況

2.1地質概況(1)素填土①－1:灰褐，松散，稍濕。主要由細、中砂及粘性土為主，含較多碎塊石、砼塊等硬雜質。(2)淤泥混砂②:深灰色，流塑，飽和，主要成分為粘粒、粉粒，含腐殖物及貝殼碎片。(3)中粗砂③:灰黃色，松散－稍密，飽和。工程性能一般。(4)殘積砂質粘性土④:灰白色、灰黃色，可塑～硬塑。(5)全風化花崗巖⑤:灰白色，砂土狀。(6)砂土狀強風化花崗巖⑥－1:灰白色，砂土狀，該層風化不均，局部孔段殘留有強風化花崗巖核及中風化巖孤石等。(7)碎塊狀強風化花崗巖⑥－2:灰白色，散體狀。該層為低壓縮性、高強度地層，該層風化不均，局部孔段殘留有強風化花崗巖核及中風化巖孤石。(8)中風化花崗巖⑦:灰白、灰褐色，巖石堅硬程度為較硬巖，該層為低壓縮性、高強度巖層，工程性能好。2.2水文概況勘察期間測得地下初見水位埋深變化為3.50～4.40m，混合地下水穩定水位埋深變化3.60～4.60m。賦存和運移于素填土和雜填土中的為上層滯水，與鄰近的地表水體呈互補關系，地表水水位高時補給地下水，地表水體水位低時，地下水補給地表水。此外還接受大氣降水及地下水側向逕流補給，并通過蒸發及地下側向逕流賦存和運移于淤泥混砂層中的為孔隙潛水，主要接受地下水的側向逕流補給或越流補給，并通過側向逕流等方式排泄。屬弱～中等透水層，水量一般。

3支護設計要求

根據本工程水文地質特點分析，本工程場地原始標高下4m～6m的素填土層含有較多碎塊石、砼塊等硬雜質，且原始地貌屬海灣灘涂，易受潮汐影響，因此選擇采用Φ900的灌注咬合樁作為本基坑的支護樁型，樁頂設置1200×800鋼筋混凝土冠梁連接，基坑內采用混凝土內支撐梁連接。支護結構的剛性支護樁采用C30鋼筋混凝土，樁間距1200mm，樁長18m;素性樁采用M15砂漿，樁間距1200mm，樁長18m，混凝土樁與砂漿樁咬合量300mm。為了保證咬合樁底部有足夠厚度的咬合量，除對其孔口定位誤差(不超過50mm)嚴格控制外，還應對其垂直度進行嚴格的控制，樁的垂直度不得超過5‰，如圖1、圖2所示。

4新型咬合樁施工工藝技術要點

素性樁與剛性樁的成孔方式均采用旋挖成孔，護壁采用泥漿護壁，施工順序為:先施工素性樁再施工剛性樁，素樁采用M15砂漿作為灌注材料，剛性樁采用C30混凝土作為灌注材料。4.1施工工藝流程4.2打樁順序如圖4.2所示，圖中A1～A5為C30鋼筋混凝土灌注樁Φ900，B1～B5為Φ900素樁。傳統咬合樁施工工藝，剛性樁A與素性樁B均采用混凝土灌注，打樁順序為:B1B2A1B3A2B4A3B5A4，剛性樁A應需在素性樁B的樁身強度達到5MPa前完成施工。為保證A1樁不偏位，A1樁需在B1樁與B2樁樁身強度一致時施打，所以B1樁的混凝土初凝時間需調整至40-70小時，坍落度為12～14，B2樁混凝土初凝時間需調整至20－30小時，該施工工藝對混凝土配合比要求高，剛性樁垂直度難控制，咬合量難保證。新型咬合樁施工工藝，素樁B采用M15砂漿灌注，施工順序為:B1B2B3B4B5A1A2A3A4A5……以此類推完成基坑封閉。由于素性樁采用M15砂漿灌注，樁身無粗骨料，所以剛性樁A可在兩側砂漿樁均達到設計強度時再行施打。該工藝剛性樁施工時兩側素樁樁身強度一致，可以很好的控制剛性樁垂直度及咬合量。4.3施工控制要點(1)考慮到現場的實際情況，為了確保定位開孔的準確性，在開孔2m后埋設護筒，保證埋設好的護筒中心與樁位中心的偏差不大于50mm，保證旋挖灌注樁與砂漿樁咬合寬度符合設計要求;(2)旋挖鉆進過程中應利用測量儀器檢核孔位中心是否發生偏移，如發生偏移應及時調整;旋挖樁機操作控制室內有垂直度控制屏幕，每次旋挖鉆進過程中應在X－Y歸零后進行，否則將偏斜;(3)旋挖鉆進過程中應注意對照地質勘察報告，在松軟易塌孔土層沖進時，應根據泥漿補給情況控制旋挖鉆進速度，在硬層或巖層中的旋挖鉆進速度要嚴格控制;(4)在旋挖鉆孔、排渣或因故障停鉆時，應始終保持孔內泥漿面應高出地下水位1.5m以上，并采用泥漿泵不停的往孔內輸送泥漿，以確保孔內泥漿相對濃度穩定;(5)剛性樁施工時必須保證砂漿樁有足夠的強度，否則容易產出塌孔、穿孔等情況。

5施工效果

本工程施工前，考慮到咬合支護體系中相鄰素樁強度不一致可能導致剛性樁施工時偏位較大、咬合量不足且需要連續施工等難題，通過運用砂漿樁與混凝土樁相互咬合的施工工藝，成功解決上述問題，并順利完成了本工程的基坑支護工程。本基坑支護工程共歷時45天，共完成支護樁495根，支護結構周長約420m，其中鋼筋混凝土樁248根，M15砂漿樁247根，剛性樁與素樁咬合點495處。基坑開挖后，支護結構受力狀態及變形處于安全狀態，支護樁未發現較大偏位，樁間咬合量得到有效保證，無滲漏水現象，支護結構能夠起到良好的止水、止泥效果。

篇3

【摘　要】　天津地鐵3號線華苑主體圍護結構全部采用鉆孔咬合樁，最大樁長深達32.8m，為國內首創。由于鉆孔咬合樁施工技術還不十分完善，如何處理施工中常見的故障，成為廣大施工技術人員普遍關注的問題。文中介紹了鉆孔咬合樁的基本原理，并結合咬合樁的施工實際，分析總結了常見故障的處理方法，為鉆孔咬合樁施工提供了新的思路。

【關鍵詞】　鉆孔咬合樁;　超緩凝混凝土;　管涌

1工程概況

天津地鐵3號線華苑站位于迎水道與桂苑路交口處，站北側為規劃中的天大天財科技園和麥迪遜商貿廣場，西側為鑫茂民營科技園，南側為日華里居住區。華苑站為地下島式車站，二柱三跨鋼筋混凝土框架結構，全長200m，標準段基坑凈寬20.54m，深17.9m，地下市政管線錯綜復雜，有電力、雨水、污水、煤氣等共14條管線穿越基坑。地下穩定水位埋深約為2.9m。本基坑地層分布有第四系全新統人工填土層，第Ⅰ陸相層、第Ⅰ海相層、第Ⅱ陸相層及第Ⅲ陸相層。巖性主要為粘性土、粉土及粉砂。各土層的性質、層序、厚度及力學性質見下表。

篇4

引言

隨著城市建設的發展和地下空間的開發利用,深基坑工程圍護結構技術取得了飛速發展,地下連續墻、型鋼水泥土攪拌樁、鉆孔灌注樁加攪拌樁止水帷幕等成熟施工工藝得到廣泛的運用。鉆孔咬合樁是一種新型圍護結構形式,國外早已廣泛應用,近年來,在國內南京、杭州、廣州、深圳等城市咬合樁工藝多有應用,在咬合樁施工工藝方面已積累了很多經驗,但要形成咬合樁的系統理論還有很多欠缺,對此我們要逐步完善該系統理論，以使此方法更好的在全國范圍內推廣應用。

一、鉆孔咬合樁特點

1、鉆孔咬合樁一般采用全套管樁機施工，成孔深，振動小，澡聲低，無需泥漿護壁，成樁質量穩定，施工現場整潔文明。由于鋼套管護壁，避免孔壁坍塌、縮頸、斷樁、混凝土離析等質量問題，可緊鄰建筑物、地下管線成樁，特別適用于周邊建筑保護等級較高、對基坑變形控制要求較嚴的工程。

2、與常用的圍護結構形式相比，鉆孔咬合樁施工工藝單一，便于施工組織；此外，由于咬合樁采用連續咬合施工，基坑土方開挖時圍護結構變形協調性大為增強，接縫抗滲能力強。

3、與連續墻相比，咬合樁施工靈活。由于鉆孔咬合樁施工時可以根據需要容易轉折變線，所以咬合樁施工時非常適合于平面形狀復雜或弧形平面基坑，因此，近年該圍護結構鉆孔咬合樁施工技術在許多地下工程中得到應用，具有極大的推廣應用價值。

4、全套管鉆機施工除巖層以外，可適用于任何土層，尤其適用于有淤泥、流砂、地下水豐富等不良條件下沿海地區軟土地層。另外，當地下水位下有厚細砂層時，由于搖動作業使砂層壓密，造成壓進或拉拔套管困難，故應避免在厚砂層的土層中使用。

5、鉆孔咬合樁成樁精度和超緩凝混凝土是決定樁間能否有效咬合的關鍵因素。其施工的關鍵技術是樁身的垂直度和混凝土緩凝時間的控制。前者主要與施工機械和施工工藝有關，后者受諸多因素影響，特別是60h左右的超緩凝混凝土配比，需要施工前反復試驗后確定，與其他樁型比，咬合樁的施工技術難度較大。

6、由于咬合樁的全套管鉆機需要配置多種直徑的鋼套管，首次投入費用較傳統設備略高，但考慮普通鉆孔樁混凝土超增量、泥漿的制作和處理費用、擴孔系數、土方外運、基坑外放值、樁體混凝土鑿除、文明施工費用以及成樁市場價，實際比普通灌注樁更經濟。

二、工程概況

擬建工程位于南京市水西門大街與江東中路交叉口西北角，基坑形狀大致呈“凹”字形。基坑南、北長邊周長約330多米，東、西短邊約170多米。基坑周長約1153米，面積約33200，東側基坑(B30軸線分界)底標高-18.05m，開挖深度17.55m，西側基坑底標高-17.45m，開挖深度16.95m。

三、咬合樁施工方法

鉆孔咬合樁采用機械磨孔、套管下壓、套管內抓斗取土，在樁與樁之間相互咬合排列的基坑圍護結構形式。樁的排列方式一個A樁（素混凝土樁）和一個B樁（鋼筋混凝土樁）間隔布置，施工時先施工A樁，后施工B樁（見咬合樁施工順序圖）。B樁施工時采用全套管鉆機切割掉相鄰A樁相交部分的混凝土，實現咬合。

施工順序為：A1A2B1A3B2A4B3

咬合樁施工順序圖

A樁混凝土采用超緩凝混凝土，要求必須在A樁混凝土初凝前完成B樁。B型樁咬合時應使A樁的強度達到30%方可施工，A樁混凝土緩凝時間根據現場實際施工時間確定。

1、施工工序

2、施工導墻

為保證咬合樁準確定位，確保鉆機平穩，承受施工荷載(根據計算：咬合樁機加40m鋼套管總重約800KN，起拔40m鋼套管的側摩阻力約為5280KN，咬合樁機施工受力面積10.82，咬合樁機施工最大壓強為562KPa)。按設計先施工C35混凝土導墻，施工導墻前，先測量定位樁軸線，清理整平導墻基礎并夯實，按設計尺寸施工混凝土導墻，導墻厚度500mm。

導墻頂、底板雙向配筋Ф16@100，保護層厚度50mm，導墻達設計強度后方可施工（為爭取工期可提高一級混凝土強度或加早強劑）。

3、樁機就位

將鉆機鉆桿的中心或定位器中心與咬合樁樁位中心對齊，并調整鉆機的水平度，保證導桿及套管的垂直度，通過導墻的精確定位，反復調整使鉆機在中心與樁位中心對準，請現場監理驗收。在導墻上統一編寫樁號，鉆機移動調平支穩，使樁機中心準確對準樁位中心，以免造成重樁和漏樁。

4、咬合樁成孔

樁機就位后，應進行垂直度復測，復測可用兩臺經緯儀雙向檢測，樁機在二個方向觀測均滿足垂直度要求后方可開始成孔。

為了保證進入樁位套管的垂直度要求，先埋設第一節套管(每節套管長約6m)壓入1.5～2.5m，然后用沖擊抓斗從套管內取土，一邊卸土、一邊繼續下壓護筒沒入土中，第一節套管按要求壓入土中后，地面以上要留1.2～2.0m，以便于接管。在用驅動器壓護筒時，樁位垂直度的檢測一般為抽樣檢查。

在咬合樁施工時必須使鋼套管的深度比鋼套管內的土面深3～5m，切割咬合時要控制垂直度，放慢鉆進速度，防止鉆進時鈦合金磨損太快而無法切割至樁底部。

鉆機就位對中，然后鋼套管開始下壓鉆進、取土，一節套管完成后再接下一節。鋼套管底始終保持在挖土面以下控制在1～2米，防止管涌。直至成孔深度達到設計要求（設計樁長38m）。在成孔過程中要保證套筒下壓的垂直度，當垂直度超出標準和設計要求時，并采取糾偏措施。

5、鋼筋籠焊接、安裝

多節鋼筋籠在地面焊接成整體，在吊裝鋼筋籠前應對鋼筋籠制作質量進行檢查，檢查內容包括長度、直徑，焊點是否變形等，完成檢查后可開始吊裝。吊裝采用履帶吊雙勾多點緩慢起吊，嚴防鋼筋籠變形。

鋼筋籠保護層厚度不少于50mm，保護塊采用圓形的高強度水泥砂漿制作。

為防止起拔鋼套管時將鋼筋籠帶上，同時可在底部設置預埋鋼板，鋼筋籠頂部綁上測繩，拔鋼套管時實時監控鋼筋籠情況。

6、混凝土澆筑

A樁混凝土采用C20超緩凝水下商品混凝土，緩凝時間根據試成孔成樁時間確定。B樁采用C35水下商品混凝土。施工中要連續灌注，中斷時間不得超過45分鐘。導管提升時不得碰撞鋼筋籠，鋼套管隨混凝土灌注逐段上拔，起拔套管應搖動慢拔，保持套管順直，嚴禁強拔。

采用導管法澆注水下砼灌注，導管直徑為300mm，導管連接順直、光滑、密閉、不漏水，澆注砼前先進行壓力試驗。

在澆注過程中，隨時檢查是否漏水，第一次澆注時，導管底部距孔底30～50cm，澆注砼量要經過計算確定，在澆注中導管下端埋深控制在2～4m范圍，提升套管和導管時，采用測繩測量嚴格控制其埋深和提升速度，嚴禁將套管和導管拔出砼面，防止斷樁和缺陷樁的發生。

水下砼要連續澆注不得中斷，邊灌注邊拔套管和導管，并逐步拆除，砼灌注至設計樁頂標高以上1.5m（超灌高度1.5m），完全拔出套管和導管。

咬合樁混凝土澆灌步驟：

混凝土澆灌從孔底算起10m～12m(導管應保持在鋼套管內）；

拔除第一節鋼套管；

澆注混凝土直至高出樁頂1m～2m；

拆除導管及鋼套管。

上述澆灌混凝土及拔管方案，應通過現場作試驗確定，防止外套管埋深過大，起拔套管困難。

咬合樁工程常見事故的處理措施

1、克服混凝土管涌的措施

混凝土管涌亦可稱混凝土繞流管涌，在B樁成孔過程中，由于A樁混凝土未凝固，還處于弱流塑狀態，隨著取土和深度的增加，可能會產生A樁混凝土不同程度地從A、B樁相交處涌入B樁孔內，稱之為混凝土“管涌”。克服混凝土管涌可以采取以下方法：

A樁混凝土的坍落度應盡量小一些，不宜超過16±2cm，以便于降低混凝土的流動性，增加阻力克服管涌。

施工過程中做到套管始終超前，抓土在后，以便于造成一段“瓶頸”，阻止混凝土的流動，如果鉆機能力許可，這個距離越大越好，但至少不應小于2.5m。

如有必要（如遇地下障礙物套管底無法超前時）可向套管內注入一定量的水，使其保持一定的反壓力來平衡A樁混凝土的壓力，阻止“管涌”的發生。

B樁成孔過程中應注意觀察相鄰兩側A樁混凝土頂面是否下陷，如發現A樁混凝土下陷應立即停止B樁開挖，并一邊將套管盡量下壓，一邊向B樁內填混凝土或注水，直到完全制止住“管涌”為止。

掌握施作B樁的最佳時間，避免A樁剛灌注完不久就馬上被切割，通過以上措施可以有效的防止管涌現象的發生。

2、鋼筋籠上浮處理

由于套管內壁與鋼筋籠外緣之間的空隙較小，在上拔套管的時候，鋼筋籠有可能被套管帶著一起上浮。預防措施主要有：

A樁混凝土的骨料粒徑應小一些，不宜大于20mm；

在鋼筋籠底部焊上一塊比鋼筋籠直徑略小的薄鋼板以增加其抗浮能力；

安裝鋼筋籠導正器；

混凝土灌注必須按操作規程進行。

3、鉆進遇到塊石的處理方法

如果場地內有比較多的有規則的塊石帶，對此我們將采用“二階段成孔法”進行處理：第一階段，不論A樁還是B樁，先鉆進取土至塊石面，然后卸下抓斗改換沖擊錘，從套管內用沖擊錘沖鉆至樁底設計標高，成孔后向套管內填土，一邊填土一邊拔出套管，即第一階段所成的孔用土填滿；第二階段，按鉆孔咬合樁正常施工方法施工。

4、分段施工接頭的處理方法

因為一臺鉆機施工無法滿足工程進度，需要多臺鉆機分段施工，這就存在在先施工段的接頭問題。采用砂樁是一個比較好的方法，在施工段與段的端頭設置一個砂樁（成孔后用砂灌滿），待后施工段到此接頭時挖出砂灌上砼即可。

5、事故樁的處理

在咬合樁的施工過程中,由于B樁超緩凝混凝土發生早凝現象或者機械設備出現故障等原因,使鉆孔咬合樁施工未能按要求正常進行而形成事故樁。以下對事故樁的處理：

（1）背樁補強

在A1樁成孔施工時,其兩側B1、B2樁的混凝土都已凝固,對此的處理方法是放棄A1樁的施工,以調整樁序,再繼續后面的咬合樁施工,再在A1樁外側增設3根咬合樁和兩根旋噴樁作補強。

（2）平移樁位單側咬合

在A樁成孔施工時,一側的B1樁的混凝土已凝固,使得套管鉆機不能按正常要求來切割咬合B1、B2樁。對此的處理方法：向B2樁方向平移A樁的樁位。這樣使套管鉆機能夠單側切割B2樁,施工A樁,并在B1樁及A樁的外側增加1根旋噴樁作防水處理。

（3）預留咬合企口

如果在B1樁成孔施工過程中，A1樁砼出現早凝傾向但還沒完全凝固時，為避免造成事故樁，應及時在A1樁右側設置一砂樁來預留咬合企口，等調整完成后再繼續后面的施工。

施工難點的其它對策與辦法

咬合樁施工過程中，施工單位需著重加強如下問題，確保工程的施工質量和安全文明在可控范圍之內。

大型建筑的地下構造物一般對工期要求較緊，需采取必要的保障措施，從管理上、技術上和經濟上給予充分的準備，組建富有經驗的項目管理班子和提供充裕的資金保障。

工程實施過程派出相關地質工程師和巖土工程師，專門跟進加以解決支護樁與基礎樁成孔與終孔的處理、基坑降水、基坑支護的施工工藝與處理等技術問題。

由于本工程的工程量大，需要的勞動力和機械設備多，施工單位需根據具體情況和要求，主要從人、機、料、法、環這五個具體措施入手解決。

基坑壁漏水修補措施

總結以往施工經驗，基坑壁出現漏水的情況為此施工工藝的質量通病：

基坑樁間土支護出現砼面脫落；

地質情況復雜，存在多層隔水層，造成開挖，降水困難。

相關處理措施工：

必要時對樁間土采用編網支護；

對漏洞進行后壓漿封堵；

對基坑底部用邊緣開挖暗溝，鋪設碎石截流；

必要時采用高壓旋噴樁進行止水處理。

結束語

鉆孔咬合樁用于建筑深基坑圍護結構體系中，適合在周邊環境比較好的情況下使用，其施工質量好，樁身開挖出來后外觀光滑整齊，防水性能優良，越來越廣泛應用于各種大型深基坑圍護結構的施工中，但由于其施工工藝對地質條件的嚴苛要求，故在淤泥質地層和拋石填海區不宜采用該施工工藝。

參考文獻：

【1】張志傳.鉆孔咬合樁施工工藝及常見問題的處理[J].鐵道勘察.2006

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Key words: foundation of low water level;envelope;pile;continued wall

中圖分類號:TU47 文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2010)18-0106-02

1淺水位軟土地基常用的擋土圍護結構類型

淺水位軟土地區,常用擋土結構的類型:①水泥土重力式擋土墻;②以SMW工法勁性水泥土攪拌樁;③間隔設置的單排灌注樁和預制樁加止水措施(水泥攪拌樁、高壓噴射注漿樁、MIP工法樁及樁間注漿等)的組合樁排擋土墻;④全套管鉆孔咬合樁;⑤地下連續墻。

2軟土地基常用的擋土圍護結構優缺點及使用范圍

2.1 水泥土攪拌樁

水泥土攪拌樁用于處理正常固結的淤泥與淤泥質土、粉土、飽和黃土、素填土、粘性土以及無流動地下水的飽和松散砂土等地基。當地基土的天然含水量

水泥土攪拌樁優點:施工時無震動、無泥漿廢水污染;水泥土實體相互咬合較好,比較均勻,樁體連續性好,強度較高;即可擋土又可形成隔水帷幕;適用與任何平面形狀;施工簡便;同一墻體可設計成變截面、變深度、變強度。

缺點:坑頂水平位移較大;坑頂寬度較大。

適用范圍:《建筑基坑支護技術規程》JGJ120-99[2]中規定:①基坑側壁安全等級宜為二、三級;②水泥土樁施工范圍內地基土承載力?芨150kPa;③基坑深度?芨6m。

2.2 SMW工法樁

SMW勁性水泥土攪拌樁以水泥土攪拌樁為基礎,凡適用水泥土攪拌樁的工況都可使用勁性樁法,特別適合于粘土和粉細砂為主的松軟地層。

勁性樁適宜的基坑深度與施工機械有關,國內一般基坑開挖深度6~10m,國外尤其是日本由于施工鉆孔機械先進,基坑開挖深度達到20m以上時也采用SMW工法,勁性樁法可取得較好的環境和經濟效果。目前在國內此法已用于開挖深度14m的基坑,深度受H型鋼長度約束[3]。

試驗表明,水泥對型鋼的包裹作用提高了型鋼的剛度,可起到減少位移的作用。此外,水泥土起到套箍作用,可以防止型鋼失穩,對H型鋼還可以防止翼緣失穩,這樣可以使翼緣厚度減小到很薄(可

SMW工法優點:對周圍地層影響小;施工噪聲小、無振動、工期短;廢土產生量小,無泥漿污染;適用土質范圍廣;抗滲性好。

缺點:我國SMW工法樁設計的規范規程尚未成熟和完善;水泥土與型鋼組合構件受力機理尚不十分明確;剛度提高系數,水泥土抗壓、抗剪強度設計值及H型鋼與水泥土之間的單位面積摩擦力μf等只能依據工程經驗采用;由于減摩劑性能或施工質量等原因,H型鋼的拔出困難或拔出后較難重復使用,給該工法的經濟性提出疑問;H型鋼的拔出會對水泥土攪拌樁止水帷幕造成一定破壞,在周邊環境要求較高的地段,H型鋼可按不拔出設計。

2.3 鉆孔灌注樁加止水措施形成的組合樁

鉆孔灌注樁與水泥土攪拌樁組合的柱列式擋墻,其鉆孔灌注樁為受力結構,水泥土攪拌樁為止水結構。水泥土攪拌樁和鉆孔灌注樁結合可形成連拱結構,水泥土攪拌樁作受力拱,鉆孔灌注樁作支撐拱角,沿鉆孔灌注樁豎向設置適當的支撐。

此類組合樁的優點是能充分發揮所選擋土結構單元特長;樁體剛度較大;施工工藝較簡單;有一定的止水性;可作為永久結構的一部分。缺點是泥漿對環保影響大;需要有較大的坑頂寬度。

2.4 地下連續墻

地下連續墻無嚴格的定義,因為:①由于目前挖槽機械發展很快,與之相適應的挖槽工法層出不窮;②有不少新工法已經不再使用泥漿;③墻體材料已經有過去以混凝土為主向多樣化發展;④不在單純的用于防滲或擋土支護,越來越多地作為建筑物的基礎。

地下連續墻優點:低震動,低噪音,剛度大、整體性好,變形小,周圍地層不致沉陷,地下埋設物不致受損;較高設計強度、較大厚度或深度均能施工;止水效果好,施工范圍可達基坑用地紅線,可提高基坑使用面積;可作為永久結構的一部分。

缺點:工期長;造價高、采用穩定液挖掘溝槽,廢液及棄土處理困難,需有大型機械設備,移動困難;在很軟的淤泥質土、含漂石的沖積層和超硬巖石等特殊的地質條件下,施工難度大,如果施工方法不當或地質條件特殊,可能出現相鄰墻段不能對齊和漏水的問題。

2.5 全套管鉆孔咬合樁

全套管鉆孔咬合樁按第二序列樁切割第一序列樁時,第一序列樁混凝土凝固情況可分為硬切割全套管咬合樁和軟切割全套管咬合樁。硬切割全套管咬合樁指在第一序列樁混凝土硬化后,實施第二序列樁對第一序列樁進行切割;軟切割全套咬合樁指在第一序列樁混凝土凝固前,實施第二序列樁對第一序列樁的切割。

2.5.1 硬切割鉆孔咬合樁

①基本特點:a.采用雙螺旋動力頭鉆機,在全套管護臂情況下進行長螺旋鉆成孔成樁,上動力頭驅動長螺旋鉆桿,下動力頭驅動套管;b.鄰樁相互咬合一定寬度,形成樁排式地下連續墻。②施工設備:雙旋轉動力頭鉆機,上動力頭驅動長螺旋鉆桿,下動力頭驅動套管。③施工程序:a.提起長螺旋鉆桿和套管,對準樁孔位置;b.同時驅動套管和長螺旋鉆桿,在土中切割鉆進;c.當套管完全進入預定土層中后,單獨驅動長螺旋鉆桿達到設計深度;d.通過長螺旋鉆桿內腔向孔低壓灌混凝土,邊提升鉆桿邊灌注混凝土;e.混凝土灌滿樁孔并且鉆桿完全拔出后,拔出套管;f.混凝土初凝前將鋼筋籠放入。④特點:a.即使在有地下水時,套管切割無需泥漿;b.樁孔垂直度偏差220mm。⑦施工順序:先設置第一序列樁,其后設置與其咬合的第二序列樁。

2.5.2 軟切割鉆孔咬合樁

軟切割方式全套管咬合樁是利用超緩凝混凝土的特殊性能,采用高精度系列全套管鉆機按專門工藝成孔、成樁的一種特殊樁型,通過樁與樁之間的咬合連接,可形成擋土截水的連續排樁圍護結構或地下防滲墻。

全套管鉆孔咬合樁施工工藝的關鍵技術在與先施工樁身混凝土凝結時間要長,3d強度要低,以保證能被后施工樁的鉆機套管下沉時切割,同時混凝土的28d強度能達到設計強度等級,因此混凝土能否滿足設計與施工要求是該工藝成功的關鍵之一。這種切割法屬于軟切割,不會產生施工縫,能起到完全的止水作用。

軟切割方式的全套管鉆孔咬合樁特點如下:

①采用全套管鉆機,在成孔成樁過程中始終有超前鋼套管護壁,所以無需泥漿護壁,無須排放泥漿,近于干法成孔;機械設備噪音低,大大減小工程施工時對環境的污染。②對沉降及變位容易控制,能緊鄰相近的建筑物和地下管線施工。③能有效的防止孔內流砂、涌泥、并可嵌巖,成樁品質高。④能起到完全的止水作用。⑤混凝土強度可按設計要求提高,可靠性高。⑥全套管的護孔方式使第二序列施工的樁在已有的第一序列的兩樁間實施切割咬合,能保證樁間緊密咬合,混凝土終凝出現咬合之后,成為無縫的連續“樁墻”,形成良好的整體連續結構。

軟切割鉆孔咬合樁與常規的深基坑圍護結構形式相比,造價較地下連續墻或加止水措施的鉆孔樁低,與加止水措施的挖孔樁造價相當;但鉆孔咬合樁垂直精度高,各樁間咬合防水效果好,并且可保證無塌孔、振動小,易于控制樁身質量,保證安全,減小對周邊環境的影響。

軟切割鉆孔咬合樁與地下連續墻功能基本相同,且優于地下連續墻:①采用鋼筋混凝土樁和素混凝土樁間隔布置的排列方式可降低配筋率;②鉆孔咬合樁是連續施工的,樁間不存在施工縫,抗滲能力更強,而地下連續墻分幅接頭處的施工縫往往是防滲的薄弱環節;③施工靈活,鉆孔咬合樁施工時可根據需要轉折變線,更適合于施工平面多變的幾何圖形或呈各種弧形的基坑。

3軟土地基五種常見擋土圍護結構技術特性比較

五種擋土圍護結構技術特性比較如表所示。

對比表明在軟土地區五種常見的擋土圍護結構,全套鉆孔咬合樁的綜合技術特性顯優。

參考文獻:

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人工挖孔灌注樁是一種適合應用于地質條件為無地下水或地下水較少的黏土、粉土地區的基礎處理方法，由于具有施工操作簡單，不需要大型機械設備，占用施工場地小，樁身質量可靠，單樁承載力高等特點，在實際工程中得到廣泛的應用。

本文通過日照市萬平口大橋這一工程實例，對高地下水位地區鉆孔灌注樁與人工挖孔灌注樁做了一個實際的比對，從工期、質量、造價這幾個方面做了具體的分析，均得到了理想的效果，為以后類似的工程起到拋磚引玉的作用。

1.工程實例的地理位置及概況

萬平口大橋東臨日照海濱的萬平口廣場，西接海曲東路，大橋為五連跨連續上承式拱橋，全長280m，南北寬28.6m，車行道寬22米，連接水運會基地南北區域，橋南面為世界帆船運動基地，北面為奧林匹克水上運動公園，大橋模跨在奧林匹克水上運動公園的入海口處，蔚為壯觀，與周邊渾然一體，為日照市的標致性建筑之一。

2. 地質條件及主要土層的分布

根據萬平口大橋地質勘探資料，該地區地質條件較差，地下水位較高，且受海水潮汐影響，地下水位：場地第“4”層含有較豐富的地下水，主要為孔隙潛水，初見水位埋深入-2~-3.8m，主要靠大氣降水，海水側向流入補給地下水，其水位變化受海水潮汐影響，較復雜。

3.施工過程中面臨的主要問題

萬平口大橋樁基礎，根據常規，原設計為鉆孔灌注樁，計劃工期60天，樁徑2000毫米，樁長18~28m不等，持力層入微風化1.5m，共有樁位56棵。施工單位開始采用大噸位沖孔樁機（8t卷揚機），施工了近一周后，出現許多不合適宜的方面。

①成孔速度緩慢，遠遠超出計劃工期，根據當時的施工現場記錄，成一棵樁需一周時間。

②成孔后，又受漲、落潮的影響，淤泥質砂層處易塌孔，出現工程量反復的現象，致使工程量增加。

上述問題，工期、質量都很難保證。面對這些問題，吸取鉆孔灌注樁施工中的經驗與教訓，我們特別邀請了相關專家商討解決方案，經過反復到施工現場踏勘，提出了一個大膽的想法，就是用人工挖孔灌注樁。施工過程中，又面臨在近海區（距南、北港池10m左右）如何施工人工挖孔樁，如何克服第“2”層淤泥質砂層（深度在5一6m之間），同時，要考慮潮汐的影響，要考慮工人的人身安全，工期要求（工期只剩50天）等問題。最后，我們經過試驗對比，大膽采用了止水帷幕人工挖孔灌注樁施工工藝，最終按期圓滿地完成了施工任務。

4.解決問題的設計方案與施工

人工挖孔灌注樁在高水位地區的施工，以前尚沒有成功的案例可以遵循，為此，我們做了大量的研究與探索：

(1)設計主導思想：將兩種工藝結合到一個工程上，發揮其各自的優勢。

①克服‘2’層淤泥質砂土對成孔的影響；

②克服潮汐對成孔的影響。

(2)具體采取的措施：把止水帷幕的設計思想運用到了本工程之中。即：樁位點放好后，在工程樁的四周，先施工水泥土攪拌樁一排，樁長L =7m左右，在樁的四周形成一道止水帷幕墻，并實施有效的咬合，形成全封閉的拱形結構。

帷幕樁長要超過第“2”層淤泥質砂層，本工程的樁長L =7m以上，樁徑選擇600毫米，咬合150~200毫米，水泥攪攔樁與工程樁的間距控制在180~200毫米之間為宜。

（3）實際施工步驟：

①施工前，將場地認真整平。

②水泥土攪拌樁，采用干作法，（海邊的土均為飽合狀）噴灰量宜控制在65 kg/m全程復噴復攪，每一個工程樁的帷幕樁要一氣呵成，咬合到位，設備出現故障時，要采取措施，將咬合效果控制在100%成功，我們采取的措施是：對設備故障而未咬合上的部位，采用小型鉆探設備進行咬合處理。

③水泥土攪拌樁完成3天后，挖開觀察其強度如何，咬合的效果優劣，判斷一下是否可以開挖（5天后開始開挖為宜）。

④樁孔開挖過程中，每天的進行速度在每次1m以內，同時采用鋼模板、電動葫蘆，工地備有速凝劑1~2袋，當發現止水帷幕有漏水現象時，需進行及時補漏，防止出現大面積的漏水。

⑤潮汐的影響：在做-1~-6m樁孔，漲潮時，應停止作業，以防潮水過猛出現意外。在“2”土層內，其拆模時間要長一些，掌握潮汐的具體時間，安全穩妥地進行。

5.最終的工程效果和經驗

萬平口大橋建設是當年日照市政府市長工程，大橋樁基礎工程施工，在工期緊，任務重，質量要求高的情況下，集中工程設計與施工人員的集體智慧，克服了潮汐、砂層給我們帶來的客觀不利條件，科學地、有計劃地圓滿完成了工程任務，工程質量優良率100%，使萬平口大橋如期通車，成為當年為數不多的優良工程之一，且獲得了國家優質工程獎――魯班獎。

（1）科學地總結出了一套行之有效的施工工藝。

實踐出真知。只要肯動腦筋，善于發現問題，善于總結經驗，大膽探索，就可以戰勝困難，取得成功。海的前沿施工人工挖孔樁，用帷幕樁做保障，用一種工藝與另一種工藝疊加在一個工程上，是一個大膽的嘗試，也為那些機械無法完成的工程，提供了一個良好的施工工藝―止水帷幕人工挖孔灌注樁。

（2）周密的施工方案，創造了日照橋梁建設的優良工程

針對施工現場實際情況，通過多種方案的比較，大膽創新，利用兩種不同工藝的完美結合，使施工技術的綜合應用得到推廣，取得了理想的經濟效益和社會效益。

參考文獻：

篇7

新建蘭渝鐵路桃樹坪隧道1#斜井全長420米，縱坡4.5%，斷面凈空尺寸6.8*6.2m，全斷面為粉細砂，施工過程中先后遇到富水粉細砂層，在水的浸泡下多呈流塑狀，多次發生塌方變形地質災害，經過多次反復降水試驗，各種降水辦法降水效果不明顯，這給隧道工程的安全施工以及工程建成后的運營安全造成十分重要的影響，施工進度十分緩慢，困難時期月進度斜井僅為0―5米左右；為確保蘭渝鐵路全線安全施工和以后安全運營，中鐵二十一局蘭渝項目經理部一分部通過多方面咨詢、多渠道溝通、了解和學習，采用水平旋噴施工技術克服富水粉細沙巖隧道中塌方變形和水的影響，取得了一定的效果。

2、加固機理

水平旋噴樁是在水平鉆孔內以高壓旋噴的方式壓注水泥漿，在隧道開挖外輪廓形成拱形預襯砌（水平旋噴樁護拱），以防護掌子面和地表下沉的超前支護施工方法。水平旋噴樁護拱，是由水泥旋噴柱體互相咬合（或相切）而成，在砂礫土和中細砂層中，水平旋噴效果較好，固結體平均抗壓強度接近C15等級混凝土，在水平旋噴柱體相互咬合形成的旋噴拱棚的保護下，隧道內土方開挖采用短推進，勤支護、快施工，能安全地通過淺埋暗挖隧道的含水砂層和軟弱松散土質，能較有效地控制地面沉降，確保掌子面的安全作業，在一定程度上起到了防流沙、抗滑移、防滲透的作用。實踐證明，水平旋噴樁是目前國內外行之有效而又快速經濟的隧道超前支護技術，具有廣闊的運用前景。

3、施工參數

新建蘭渝鐵路桃樹坪隧道1#斜井全斷面施作水平旋噴樁，斷面凈空尺寸為6.2米（高）*6.8米（寬），計劃施作38根，每根長15米，具體參數如下：

① 鉆桿鉆進速度：0. 15 ～ 0. 25 m/ min ；

② 鉆桿（軸） 的轉速：70 ～ 120 r/ min ；

③ 水泥漿配合比： m W ∶m C = 0.8：1 ；

④ 每延米水泥用量：77.3 kg ；

⑤ 鉆桿每節長3 m ， 旋噴鉆頭外徑80 mm ， 噴射頭單孔孔徑2 mm ；

⑥ 旋噴壓力：35 MPa ；

⑦ 漿液流量：80L/min～90L/min ；

⑧ 旋噴樁體直徑：Φ=600 mm ；

⑨ 樁長：15 m

4、施工工藝流程圖

5、施工工藝

以桃樹坪隧道1#斜井為例，施工通道凈空6.8m（寬）*6.2m（高），水平旋噴樁的中心間距40cm，設計成樁直徑600mm，全斷面布置，外插腳13°，長度15米，2010年4月21日進場，4月22日正式施作，共計施工38根，6月7日下午完成最后一根樁，平均每天成樁1根15米左右；根據現場實際情況及施作情況，總結水平旋噴樁施工工藝及過程主要有以下幾個方面：

① 施工準備

封閉上臺階和下臺階工作面，噴射混凝土厚度不小于20 cm ， 精確測量中線、水平搭設工作平臺，平臺上鋪設木板和枕木，將鉆機、高壓泵及其他機具一字排列就位。設置臨時邊溝及廢漿池。

② 漿液配制

漿液用高速攪拌機攪制，拌制漿液必須連續均勻，攪拌時間不小于3分鐘，一次攪拌使用時間亦控制在4h以內。

③ 鉆孔及旋噴

按照“從右邊墻開始，依次往左”的順序進行旋噴施工， 按設計外插角（上導坑180o范圍內外插角12%，邊墻外插角4%），分孔計算每根樁的偏角和仰角，利用三維坐標，使鉆機精確定位。

④ 封孔

噴漿至孔口掌子面1.0m時，應停止噴漿，快速拔出鉆桿和鉆頭，關閉大球閥。

⑤ 清洗管道及設備

每根樁施工完畢后都應用清水高壓沖洗管道及設備，確保管道內不留在殘渣，清洗完畢后移至下一樁位。

⑥ 檢查樁體

鉆機移到下一孔位開鉆前，應核查相鄰樁的成樁時間，后施工的樁必須在相鄰樁成樁時間超過初凝時間后，前一根樁漿液達到一定強度時才能開鉆，確保相鄰樁相互咬合，因此移至下一孔位時應跳過1至3根后再施做較合適。

6、成樁效果及其優缺點：

水平旋噴樁在桃樹坪隧道1#斜井施工完成后，經過下一步開挖支護效果來觀察，旋噴樁效果大部分部位樁間咬合較好，但有一兩個部位由于施工角度原因，樁間咬合較差，再次發生涌水涌沙現象，致使拱部局部樁折斷，再次發生溜塌；通過此次事件，我們總結分析認為，水平旋噴樁既有他的優點，但也存在一些缺點：

優點：

（1）.施作質量若較好，樁間咬合緊密，則能達到預期的效果；

（2）.效率高：每天可以成樁一根；

（3）.安全可靠；

（4）.操作方便：機器設備運輸方便

（5）.經濟實用；

缺點：

（1）.樁長受限制，一般8-18m，若樁長過大易偏離設計樁位；

（2）.如果遇到卵石層或者其他障礙物則難以處理，一旦卡鉆則只有將鉆桿鉆頭丟棄；

（3）.用于軟弱圍巖隧道施工，方位控制不易，雖然用導向儀等設備，但孔偏位仍然會發生；

（4）.不同土性及沙層施工工藝施作要求不同；

（5）.泥漿及水泥漿液流失較大，最大達到30%-40%；

（6）.鉆機不靈便，需要機械人工配合；

8、結束語

水平旋噴樁在我國應用和研究起步較晚，目前大多數還處于試驗階段，在施工工法、數值模型、理論研究和機械選型配套方面還有大量的工作要做。通過水平旋噴樁目前在新建蘭渝鐵路桃樹坪隧道中的應用和實踐，希望能對相似或者相同圍巖情況的隧道超前預加固起到借鑒作用。

9、參考文獻

[1]王圣濤、賈敬軍.水平旋噴樁在深圳地鐵大一科區流蘇狀粘性土中的應用.北京：鐵道工程學報.2002年8月

篇8

明挖地鐵車站的基坑工程主要由基坑圍護結構、基坑內支撐系統、基坑降水等組成。圍護結構和內支撐施工控制的好壞直接影響基坑的安全穩定，常見的基坑失穩、管涌等安全事故的發生多數都與圍護結構和內支撐有關。某地鐵車站設計采用明挖順作法施工，全長259.6m，寬18.9m，頂板覆土埋深約5.0m，明挖基坑開挖深度達18m，圍護結構采用φ1000@750鉆孔咬合灌注樁，插入比約為1∶0.8。該車站由于受房屋拆遷和交通疏解的影響不能全面開工，為確保工期不受影響，設臨時封堵墻(咬合樁墻)將車站分為東、西兩區，先進行東區基坑開挖和主體結構施工。在東區基坑開挖過程中先后兩次發生基坑內涌水涌砂現象，不同程度地對周邊環境和車站基坑安全造成了一定的影響，經過及時采取措施沒有造成較大損失和影響，通過對這個實例的分析總結，提出一些預防措施和技術對策。

篇9

2工程概況

某城市地鐵區間隧道總長約3Km，采用土壓平衡盾構法施工，自2013 年7 月始發，至10 月底累計掘進至440 環，經長距離砂層掘進后，原計劃于聯絡通道位置進行開倉換刀，地面注漿加固施工過程中盾構機被困，停機于445 環。盾構機被困區域地層自上而下依次為 素填土、 填砂、 含有機質砂、 粗砂、 礫砂、含有機質砂、 礫砂及 全風化片麻狀混合花崗巖，見圖1。地下水主要為第四系孔隙水，水位埋深約3.5m，受海水和河水的側向補給。隧道上方覆土厚度達15.0m，穿越地層為全斷面 礫砂，屬強透水層，結構松散，富水性大，對開挖面穩定性極為不利，脫困施工風險大。

圖1地質縱斷面圖

3盾構被困原因

盾構掘進至390 進入全斷面砂層后，平均掘進速度、推力及扭矩等出現異常，到440 環進絡通道加固區時，掘進速度僅為4mm/min，判斷刀具出現較大磨損，故決定在聯絡通道位置開倉換刀。由于該段地層為全斷面砂層，透水性強，旋噴加固效果差，遂決定在盾構機前方做一框狀素混凝土墻，待刀盤切入墻體后換刀。所做素混凝土墻墻頂標高至地面以下6m，框內土體采用后退式注漿進行加固，加固范圍為隧道底2m，隧道頂3m，如圖2所示，受場地條件及墻幅分幅影響，拐角處存在一定的空隙，注漿自框內四角往中間施做，注漿過程中每隔30min轉動一次刀盤，防止刀盤被困。由于素混凝土墻施工時發生鼓包現象，導致刀盤實際切入素混凝土墻的深度大于理論值，注漿時，漿液從素混凝土墻接口及正面竄入到刀盤孔隙內，導致刀盤與混凝土墻固結形成整體，盾構機被困。

圖2換刀加固圖

4盾構脫困措施

盾構機被困后，施工單位本著“設備安全第一”的原則，確定了“先刀盤脫困，再盾體脫困”的總體思路，采取潛孔鉆、成槽機、旋挖鉆等措施，嘗試清除刀盤前方及切口環周邊的素混凝土，以達到刀盤脫困的目的，均無效。于是決定在盾構四周做三軸攪拌樁隔水帷幕，并在帷幕內通過降水井降水，通過人工進倉清除刀盤，以達盾構脫困目的。

4.1 三軸攪拌樁隔水帷幕

根據現場實際情況，在盾構四周施做三軸攪拌樁隔水帷幕，如圖3 所示，樁徑0.8m，樁間咬合約30cm，樁長24-26m，采用“四攪四噴”工藝，為確保攪拌樁質量，施工時主要針對以下參數進行嚴格控制：

1）垂直度。移動攪拌樁機到達作業位置，并確保樁架垂直度在3‰以內。

2）樁長。施工前在鉆桿上做好標記，控制攪拌樁樁長不得小于設計樁長。

3）漿液。采用P.042.5 水泥按1.0-1.5 的水灰比配制水泥漿液。

4）鉆速。攪拌樁施工時，確保鉆桿下沉速度不大于0.8m/min。提升速度不大于1.2m/min。

5）搭接時間。樁與樁的搭接時間不應大于24h，若超過24h，則需增加注漿量，放緩提升速度。

圖3三軸攪拌樁隔水帷幕

通過以上措施進行施工控制，單根樁水泥用量為15-19t，施工過程中發現翻漿置換效果好，經取芯檢查，芯樣完整性好、連續性高，如圖4 所示，可判斷三軸攪拌樁隔水帷幕質量較好。

圖4三軸攪拌樁芯樣

4.2 洞內注漿施工

根據地勘資料，管片底部剛好位于礫砂層與全風化花崗巖層交界位置，砂礫層透水性強，因此，管片底部為帷幕墻隔水薄弱部位。為加強管片底部止水效果，在隔水帷幕對應位置，通過打開吊裝孔進行花管注漿，剛花管插入全風化花崗巖層50cm，確保地下水難以涌入刀盤前方作業面。

4.3地面注漿補強

在隔水帷幕施工過程中，由于原素混凝土墻影響，三軸攪拌樁不能完整封閉，故對攪拌樁與素混凝土墻接頭處進行注漿補強，為防止漿液竄入盾體周圍，刀盤切口環兩側采用丙凝、水玻璃、磷酸等注漿材料對土體進行注漿固結。

4.4人工進倉處理

待三軸攪拌樁隔水帷幕及降水施工完成后，降低土倉內壓力觀察，發現開挖面穩定，于是人工進入土倉內清理渣土，然后采用風鎬、電鎬等輕型設備鑿除了刀盤前方的素混凝土，鑿除順序為自上而下，碎渣通過螺旋機運出。待刀盤前方鑿出0.8-1m 空間后，自上而下鑿除刀盤側面水泥漿，直至露出切口環，使盾構機的刀盤脫困。整個進倉處理過程中，保持持續降水并監測水位的變化。

4.5 盾體脫困

經過上述一系列措施，使得刀盤成功脫困后，便針對盾體進行脫困，盾體脫困采取的主要措施有：

1）盾體。通過從盾尾注入高濃度膨潤土對盾體周圍進行，同時通過超前注漿孔、盾體上預留徑向孔注入油，對盾體形成包裹，減小地面處理、旋噴注漿等對盾構的影響。

2）加大推力推進。被困盾構機的最大推力為3900t，盾體脫困時階段性加大推力，并通過反復伸縮千斤頂，達到松動盾體的目的。由于加大推力推進時，千斤頂易對后方管片造成破損，因此，需在管片與千斤頂之間安裝一道鋼環，減小應力集中，同時加強管片螺栓的復緊和管片姿態的監測。

3）外置千斤頂輔助。在盾構自身推力不能滿足脫困的情況下，在管片與中盾之間焊接支座安裝千斤頂，通過外置千斤頂增大總推力達到脫困目的。

4）震動輔助脫困：在盾殼內，采用風鎬、平板振動器等對盾殼進行敲打震動，以達到盾殼與固結體脫離的目的。通過采取以上措施，盾構機成功脫困。

5施工風險及風險控制

5.1 三軸攪拌樁成樁質量，樁的完整性，垂直度。

施工中采用全站儀測量垂直度，控制樁的提升和下沉速度，控制水泥用量，嚴格執行水灰比；控制樁之間的咬合，全站儀測量定位，縱向咬合一個樁位80cm，橫向排距咬合30cm，確保咬合嚴密，同時對存在缺陷的部位采用后退時注漿補強；成樁后鉆芯取樣檢查成樁質量滿足成樁要求。

5.2 注漿引發盾體裹住風險

注漿是為了補強土體，增加土體的自穩性和密實性，漿液如果竄入盾體與地層的空隙，會導致盾體裹住的風險。一是通過控制注漿工藝，控制注漿的壓力和注漿量，調整漿液的配比及凝結時間，掌握注漿的經驗參數；其次提前作保護措施，在盾體上通過徑向孔，超前孔注入聚氨酯和黃油，使盾體周邊有一層保護膜。

5.3 降水引起地面沉降

降水施工，地下水流失后引發周邊地層及建筑物的沉降。布置沉降觀測點，提前對周邊建筑物及地面作施工調查取證，設置沉降預警機制，嚴格控制降水沉降；布置降水觀測井，控制降水的深度，滿足進倉處理為標準；加強降水過程監測，做好理論計算。

5.4 掌子面崩坍，突水突泥風險

進倉處理過程中，掌子面擾動，臨空面增加，水土壓力變化，內外水頭壓力差加大，土體的穩定性遭破壞，地層又處在富水砂層，易導致突水突泥。進倉前地面鉆芯取樣，對不穩定土體注漿補強；施工中加強掌子面的支護和監測，做到先支護后開挖，并做超前探孔，確認地層情況，確保開挖在穩定的支護下進行，同時加強現場人員的協調和更換，做到不疲勞作業，選派有經驗的人員進倉作業。做好應急處理措施。

5.5 盾體脫困，管片及盾尾損壞風險

篇10

平陽景苑項目位于太原市小店區楊家堡村，擬建建筑物地下4層，地上2～34層，總規劃用地為160448.8m2，總建筑面積1178400m2。主體建筑物基坑開挖深度為A區為-10.6m、B區-16.5m、C區-17.5m。

施工場地內土層主要有：①人工填土層（Q42ml），一般厚度0.70～12.10m；②粉土層（Q41al+pl），一般厚度1.50～7.40m；③粉土層（Q41al+pl），一般厚度3.60～11.80m；③1細砂層（Q41al+pl），一般厚度1.20～3.60m；④粉土層（Q41al+pl），一般厚度1.50～7.00m；④1中砂層（Q41al+pl），一般厚度1.80～7.80m；⑤中砂層（Q3al+pl），一般厚度4.20～11.90m。

勘探時穩定地下水位埋深2.1～5.2m，地下水混合穩定水位埋深平均值3.4m，首層穩定水位基本與混合水位相同，第二層穩定水位5.00～7.50m，第三層穩定水位11.8～14.0m，水位變幅為1.00m左右。地下水類型：上部首層地下水為孔隙潛水，首層以下地下水均為承壓水。地下水由東向西逕流，主要受大氣降水、汾河及側向逕流補給，主要排泄方式有：生產及生活用水（人工抽取地下水）、大氣蒸發、向汾河逕流排泄及側向逕流排泄。

由于本工程地處太原市區，基坑周圍多處緊鄰高層建筑、局部存在地下管線、周邊環境復雜，且距離汾河較近，給施工帶來極大的影響。為減少施工時對相鄰建筑地基造成擾動以及更好的止水效果，本基坑支護工程采用三軸深層水泥攪拌樁止水帷幕。

2三軸深層水泥攪拌樁施工

2.1 基坑支護的結構形式和設計要求

⑴本基坑工程安全等級為一級，基坑支護A區自地面到-3.500m采用放坡加土釘墻支護， -3.500m至基坑底采用鉆孔灌注樁加錨索支護（局部加斜撐支護），止水帷幕采用三軸深層水泥攪拌樁，部分特殊部位采用咬合樁。B區下部采用灌注樁加錨索加斜撐支護，灌注樁樁頂以上采用放坡加土釘墻支護，止水帷幕采用三軸深層水泥攪拌樁，部分特殊部位采用咬合樁和內支撐支護。C區自地面到-4.900m采用放坡加土釘墻支護，下部采用灌注樁加錨索加斜撐支護，止水帷幕采用三軸深層水泥攪拌樁。

⑵三軸深層水泥攪拌樁樁徑為850mm，樁間距600mm，每個施工單元相互搭接一個樁。水灰比為1.2～1.5，采用P.O42.5普通硅酸鹽水泥，單樁水泥用量約200kg/米，水泥摻入比根據現場試驗確定，全長復攪。

2.2施工準備

⑴本工程中水泥攪拌樁施工使用ZLD-180/85-3型三軸攪拌機。三軸攪拌機進場后，立即組織人員進行組裝、調試，并在現場布置好水泥漿液攪拌站、水泥罐、空壓機等。由于現場變壓器功率過小，故每臺三軸攪拌機采用1臺500KVA發電機供電，以滿足施工要求。

⑵本工程在施工前，應將上部影響攪拌樁施工的塊石等障礙物清除，并清除淺部障礙物，當遇較深的不明障礙時，應探明處理后再繼續施工。

⑶經測量放線后，進行導溝開挖。導溝深0.8m，底寬為攪拌樁寬度兩側各加200mm。導溝的作用是防止攪拌機施工時涌土、漿液冒出地面。

2.3試驗參數

樁機組裝完成后，布置試驗區，開始試樁試驗。

試樁參數：試驗段的三軸攪拌樁的水泥摻量分別采用被加固土體干重的20%、22.5%、25%三種，通過檢測試驗段不同水泥摻量三軸攪拌樁水泥土強度和抗滲性能，來驗證各項施工參數的合理性，同時為后續施工提供參考依據。通過試驗，水泥摻量分別采用20%、22.5%、25%三種的樁體強度及抗滲性能均能滿足設計及規范要求，故結合經濟性考慮，最終確定施工采用的水泥摻量為20%。

2.4樁體施工

⑴樁機就位后樁機應平穩、鉆桿垂直。根據樁機上的水平儀表控制調整樁機的垂直度。樁位偏差控制在20mm內，垂直度偏差控制在0.4%以內。

⑵嚴格按設計配比攪拌水泥漿，采用機帶自動攪漿機制漿，該系統由水泥漿攪拌機、輸送泵和水泥儲存罐等組成。開鉆前對操作人員做好交底工作。水泥漿液的水灰比為1.2～1.5，水泥摻入量為被加固土體干重的20%，按土體干密度、注漿量、漿液流量等進行計算，控制制漿總量。

⑶三軸攪拌樁施工順序

當場地具備連續施工條件時，采用跳打式施工。當不具備條件，如在轉角處或有施工間斷情況下，采用單側擠壓式施工。

⑷三軸攪拌機下沉與提升

樁機就位后，鉆頭開始旋轉下沉，到達設計樁頂以上0.5m后，開始噴漿，直至設計孔深，在孔底原地攪拌噴漿約30s，開始提升鉆桿，提升過程中繼續噴漿攪拌，直到噴到樁頭上部0.5m為止。

下沉時，噴漿量為總漿量的70%～80%，提升時，噴漿量為總漿量的20%～30%，噴漿時，在孔內注入壓縮空氣使水泥土翻攪，三軸深層水泥攪拌樁在初凝前充分攪拌。

根據設計所標深度，在鉆孔和提升全過程中，保持螺桿勻速轉動。提升速度和下沉速度符合設計要求。本工程根據現場地層情況下沉攪拌速度控制在0.3～1.0m/min，提升速度控制在1.0～2.0m/min。

⑸施工時因故停漿，應在恢復壓漿前將攪拌機下沉0.5 m后再注漿攪拌施工，保證攪拌樁的連續性。因故超過2h以上的漿液，作廢漿處理。

⑹攪拌樁施工中產生的涌土必須用挖機及時清理，每日完工后啟動注漿泵，用清水清洗注漿泵以及管路。

⑺樁和樁的搭接時間不宜大于24h，因故超時，搭接處按冷縫處理，采取在冷縫處外側補樁和高噴方案。在補樁過程中應防止偏鉆，保證搭接效果。

3.施工技術要點

⑴三軸深層水泥攪拌樁相鄰攪拌樁體必須保證咬合。孔位的精確放樣是控制精度的最重要環節。施工中必須嚴格控制各樁的定位誤差。

⑵嚴格按照設計要求配制漿液。

⑶土體應充分攪拌，嚴格控制下沉速度，使原狀土充分破碎以有利于同水泥漿液均勻拌和。

⑷漿液不能發生離析，水泥漿液應嚴格按預定配合比制作，為防止灰漿離析，放漿前必須攪拌30秒再倒入存漿桶。泵送必須連續，拌制水泥漿液的罐數、水泥用量以及泵送漿液的時間等應有專人記錄。

⑸三軸深層水泥攪拌樁施工時，不得沖水下沉，鉆頭提升速度不得大于2.0m/min，相鄰兩樁施工間隔不得超過24h。

⑹施工時如因故停漿，應將攪拌頭下沉至停漿點以下0.5 m處，待恢復供漿時再噴漿攪拌提升。

⑺壓漿階段不允許發生斷漿現象，輸漿管道不能堵塞，全樁須注漿均勻，不得發生夾心層。

篇11

天津市河西區某大型商業體，基坑開挖深度12.6米，基坑面積6.4萬平方米，圍護主體使用ф800灌注樁擋土，ф850雙排深層攪拌樁、SMW工法（攪拌樁ф850、H型鋼700×3000×130×24）止水，六道水平混凝土內支撐，由于一步土方開挖和帽梁施工對攪拌樁有輕微擾動，及排水溝處置不當。基坑開挖時發生滲漏，泥沙與水俱下。根據地質報告及周邊情況對滲漏進行了分析。

1 深基坑止水帷幕滲漏的原因

基坑圍護止水帷幕滲漏情況較復雜，必須對滲漏類型進行劃分，分別治理。通過多個基坑施工實踐，筆者認為根據滲漏深度位置的不同，可分為基坑開挖面以上滲漏（俗稱：明漏），和基坑開挖面以下滲漏（俗稱：暗漏）兩種情況；根據所用的材料不同，又可分為鋼筋混凝土縫隙滲漏和水泥土縫隙滲漏兩種。本工程基坑滲漏兩種情況都存在。

一般基坑滲漏有三種情況：

1.1 基坑底部有較大水壓力的滯水層

止水帷幕深度位于滯水層但又沒有完全將此層封閉，基坑開挖后等于地基卸載，土體中的壓力減少，坑底的大口井、工具柱樁、支護鋼筋混凝土灌注樁等薄弱部位均有可能產生管涌和流砂，處理不當還會造成坑底隆起，甚至危及周圍地下管線和建筑物的安全。

1.2 非地下潛水水源對止水帷幕的破壞

地下管道滲漏、距離河道較近、降雨過多造成土體含水量過大，土體顆粒懸浮流動，使圍護結構受主動土壓力增大，由此引發因圍護結構變形量過大造成止水帷幕斷裂，從而產生滲漏，如果水量過大，還有可能引發基坑工程事故。

1.3 其它破壞原因

隨著基坑開挖深度的不同，圍護結構所受的土水壓力也發生了一定的變化，一些未被發現的深層攪拌水泥加固土成墻質量問題逐漸的體現出來，如成墻時相鄰組之間相互沒咬合上或咬合量較小、斷漿后接縫不嚴或銜接量不夠、攪拌不均勻帶有雜物造成夾層或夾塊、水泥加固土受地質中土的活性以及特殊地質的影響固結不好或沒有固結等因素，均可造成止水帷幕滲漏。一般此種滲漏流量較小但夾帶泥沙較多，由于時空效應，基坑局部土體形成流沙，處理不及時基坑外土體會形成較大的空洞，危及基坑及周圍地下管線和建筑物的安全。

根基地勘報告本工程地下不存在有較大水壓力的滯水層，但隨著基坑的開挖地下管道的滲漏及周邊土體含水量大且地下水位較高，造成從基坑頂部向基坑內滲水的情況，形成明漏，同時由于水泥攪拌樁成樁質量的不理想，從基坑中間部位發生滲漏，且局部滲漏的情況比較嚴重，已經形成暗漏；但通過觀察，初期滲漏夾帶泥沙較多，后期滲漏為清水，沒有在地下形成較大空洞，沒有對造成較大影響。

2 滲漏的治理

基坑開挖面以上圍護結構堵漏時，由于采用的基坑圍護結構形式不一樣，所用的材料不同分為鋼筋混凝土縫隙滲漏和水泥土縫隙滲漏兩種，在堵漏施工時進行了分別治理。

2.1 鋼筋混凝土縫隙滲漏

基坑開挖面以上，以鋼筋混凝土材料為主體的圍護結構，充分利用鋼筋混凝土強度高、膠結性能良好的特性，進行堵漏。針對這類滲漏，我們采用的堵漏方案是：先疏后堵。即在滲漏處預埋導流水管，將滲漏出來的水疏導出去；然后在縫隙間使用瞬凝混凝土封堵，待混凝土達到一定強度后，最后封堵導流管。

2.1.1 堵漏材料

包括導流水管，瞬凝水泥，填充物。

2.1.2 堵漏施工工藝

堵漏工藝流程：

清除混凝土表面充填空洞安裝鋼筋網片固定導流管立模板拌制瞬凝混凝土封堵縫隙混凝土養護封堵導流管

（1）鑿除滲漏部位鋼筋混凝土縫隙表面的泥土和雜質，露出新鮮混凝土面。

（2）有時由于滲漏時間過長，縫隙中的泥沙已經流失，出現較大的空洞，可以使用舊棉絮或廢舊布料塞填空洞。舊棉絮及廢舊布料既可以阻止泥沙流失，又可以透水，也不像泥土那樣容易被水分散流失。

（3）如果縫隙空間較大，可將混凝土中的鋼筋鑿出，焊上鋼筋網片，或綁扎鐵絲網片，以固定混凝土。

（4）在縫隙中合適的位置安放固定導流水管，導流水管要深入縫隙一定長度，也要露出封堵混凝土一定長度。

（5）如果縫隙較大，應在縫隙外立模板，以防止混凝土流失。

（6）使用瞬凝水泥拌制混凝土，封堵縫隙。封堵時要保持導流水管暢通，并將導流水管固定在封堵混凝土的中間。

（7）混凝土養護數小時，達到一定強度后，即可封堵導流管。

2.1.3 可能存在的缺陷及其解決方案

當滲漏水壓力較大時，雖然滲漏點被堵住了，壓力水又可能從其他薄弱部位突破出來。出現這種情況，應對其他被壓力水突破的部位繼續堵漏，為了避免這種情況沒完沒了地重復發生，再次堵漏時可以不封堵導流管，這時應當在導流管入口處增加過濾材料，如安裝過濾網，過濾布等，以阻止地基土中流失過多的泥沙，形成新的空洞。

2.2 水泥土縫隙滲漏

基坑開挖面以上，以水泥土材料為主體的圍護結構（SMW工法），基坑開挖后，出現局部滲漏。由于水泥土的強度低、膠結性能差，使用上述瞬凝混凝土加導流管堵漏法，堵漏難度較大。為此，我們在實踐中探索出另一種疏堵結合的物理“膨脹材料堵漏法”，方法簡單易行，效果較好。

2.2.1 堵漏材料

包括吸水膨脹材料，材料袋等。

2.2.2 堵漏施工工藝

堵漏工藝流程：

修挖滲漏縫隙材料準備充填縫隙空洞頂撐膨脹材料膨脹材料吸水膨脹

（1）修挖滲漏縫隙，修挖時有意識地把滲漏點挖成“里大外小”的洞隙，便于安裝膨脹材料。

（2）根據經修挖的滲漏縫隙空間情況，把膨脹材料裝入材料袋，在材料袋定向膨脹方向用美工刀劃出幾道口子，以便膨脹材料吸水膨脹。

（3）安裝膨脹材料，膨脹材料要塞緊滲漏縫隙，不留空隙。

（4）膨脹材料需要數十分鐘，甚至數小時吸水后物理膨脹，充盈縫隙，達到堵塞縫隙，阻止流沙流泥。

2.2.3 可能存在的缺陷及其解決方案

使用膨脹材料對縫隙進行堵塞，堵住縫隙后還會有少量的清水滲漏。堵住這類滲漏縫隙后，雖然可以防止流沙、流泥，以及管涌的發生，緩解滲漏，減輕基坑圍護滲漏對周邊環境的影響，但這一措施的缺陷是不能完全止水。使用這種堵漏措施之后，如果水壓力明顯降低，可以使用上述先疏后堵的堵漏方案，徹底封閉滲漏點，達到徹底止水的目的。

3 結論

深基坑止水帷幕出現滲漏的原因較多，攪拌樁成樁質量是否良好是止水帷幕是否成功的關鍵之一，成墻時相鄰組之間相互沒咬合上或咬合量較小、斷漿后接縫不嚴或銜接量不夠、攪拌不均勻帶有雜物造成夾層或夾塊造成滲漏比較普遍，在施工過程中應采取多攪、加大漿量等措施保證工程質量。

在本工程兩種止水帷幕施工形式中，SMW工法成樁質量更好、滲漏較少、造價更低，并同樣易施工、進度快、施工無噪聲的特點，適用于同類深度的是基坑施工。

篇12

Keywords: embankment on soft subgrade; foundation pit supporting; high pressure jet grouting pile

中圖分類號：U213.1 文獻標識碼：A文章編號：2095-2104（2012）

1工程概況

京九鐵路電氣化改造工程新張灣中橋為2-10m框架橋，位于武穴至蔡山區間，因曲線小半徑改造而新建，與既有鐵路橋最小間距3.41m。既有框架結構為2-10m框架，設耳墻式橋臺，臺后填砂，漿砌片石錐體護坡，框架橋北京側半幅為交通，九江側半幅為排洪。新建橋梁基坑開挖時需要挖除既有橋臺錐體，同時影響既有橋臺后路堤土體穩定，橋位布置如圖-01所示。

圖-01新建框架橋平面布置示意圖 單位cm

根據現場調查情況及前期在該地段路基軟基處理施工情況，地表1.0m左右為粉砂土，硬塑，其下15m左右為粉質黏土，軟塑，σ0=50Kpa，地下水豐富，埋深在地面以下1～1.5m。

2 基坑支護方案確定

2.1 橋梁基坑開挖存在的難題

（1）緊鄰既有鐵路為繁忙干線，需確保絕對安全，安全壓力極大；

（2）新建框架橋與既有鐵路橋最小間距3.41m，對既有橋臺錐體的開挖量大，且臺后錐體填料為中粗砂，穩定性差。基坑開挖面與既有路堤頂面高差達9m，無法放坡開挖。

（3）既有路堤以及新建橋位處地質條件為粉質黏土，地下水豐富且埋深很淺，擾動即為流砂；

（4）框架橋主體工期需要約30日歷天，基坑壁暴露時間較長，且正值雨季施工。

2.2方案比選

目前常用的臨既有鐵路基坑開挖支護措施有人工挖孔樁、鋼板樁、高壓旋噴樁等。

（1）人工挖孔樁：我們首先考慮采用人工挖孔樁防護，但在開挖到富水的粉質黏土層后，土層被擾動成流塑狀態，上涌、縮頸很快，無法繼續成孔；

（2）鋼板樁方案：由于基底為地下水豐富的粉質黏土，若采用鋼板樁，需要設置對撐結構確保鋼板樁穩定性，而基坑作業面相對狹小不便于設置對撐結構，同時在既有鐵路路堤上打、拔鋼板樁都將嚴重影響行車安全，該方案不可取；

（3）高壓旋噴樁方案：采取該方案，通過高壓旋噴射水泥漿液，沖擊破壞土體，使土和漿液混合固結，形成支護結構，兼具止水功能。且高壓旋噴樁施工機械較小，相對適合于在既有鐵路路堤上施工，可確保既有鐵路行車安全。

所以最終選用高壓旋噴樁對既有路堤進行支護。

2.3 支護方案設計

通過現場詳細調查，確定按圖-02方式布置高壓旋噴樁，樁徑60cm，垂直鐵路方向間距40cm，平行鐵路方向間距45cm，樁間咬合20cm，樁長依據路堤邊坡遞減，保證上端與路堤邊坡面齊平，下端在橋梁基坑底面以下5.0m。

圖-02 高壓旋噴樁布置示意圖

3高壓旋噴樁施工方法

3.1 高壓旋噴樁施工工序

高壓噴射注漿的施工工序為原地面處理測量放樣鉆機就位鉆進至設計深度高壓噴射注漿噴射結束拔管鉆機移位。

結合現場條件，高壓旋噴樁的施工順序為：從坡腳往坡頂依次施工，按照跳孔施工的原則確定成樁順序，垂直鐵路方向施工順序如圖-03所示。

圖-03 高壓旋噴樁施工順序示意圖 單位：cm

3.2 施工參數的確定

高壓旋噴樁漿液采用P.O42.5水泥，水灰比1.0。單重管噴射壓力20Mpa，提升速度20cm/min，噴嘴旋轉速度20rpm。

3.3 施工方法

（1）原地面處理

將既有路堤坡面植被進行清理，對漿砌片石護坡骨架進行拆除，嚴格控制清理范圍，盡量避免對既有路堤邊坡的擾動，對進場道路進行修整。

對施工范圍內既有鐵路預埋管線進行探測，提前配合設備單位進行防護或遷改。

（2）測量放樣

施工前必須根據新建橋梁基坑邊線、既有橋臺錐體護坡情況，定出高壓旋噴樁設置范圍邊線，再根據方案設計的樁位布置圖，定測出樁位。

（3）鉆機就位

因作業面位于路堤邊坡上，采用25噸汽車吊將鉆機吊放置設計樁位處，再人工進行調整，使鉆桿對準孔位中心，對鉆機垂直度進行校正，垂直度控制在1.5%以內，樁間距偏差控制在50mm以內。

（4）鉆進至設計深度

將帶噴漿嘴的鉆桿鉆進至設計深度，插管過程中，為防止泥砂堵塞噴嘴，采取邊射承邊插管的方法。射水壓力控制在0.5～1.0MPa。鉆機過程需認真做好鉆孔記錄。

（5）高壓噴射注漿

噴射注漿前對設備進行認真檢查，確保噴漿設備性能良好。當噴射注漿管插入設計深度后，由下而上進行噴射注漿。漿液必須攪拌均勻。

（6）鉆機移位

噴漿完畢，將注漿管全部拔出至地面，將樁機移至下一樁位，重復上述施工過程。

4施工安全注意事項

（1）對既有鐵路進行限速，按照鐵路部門營業線安全施工相關要求加強防護，禁止施工設備侵入鐵路行車限界；

（2）在既有鐵路路堤路肩、高壓旋噴樁頂設置高程及水平位移觀測樁，對觀測樁變形情況進行認真記錄，發現問題及時停止施工并采取搶險加固措施；

（3）因施工期間正值雨季，施工前需認真做好施工范圍內及附近的臨時排水設施，防止雨水及地下水影響既有鐵路路基穩定；

（4）新建框架橋施工期間科學組織，增加投入，盡量縮短施工工期，從而縮短既有路堤及既有橋臺錐坡開挖暴露時間，確保安全。

6結論

京九鐵路電氣化改造工程中，在流砂地質條件下臨既有路堤開挖基坑施工，通過采用互相咬合布置的高壓旋噴樁作為邊坡支護結構，確保了既有路堤的穩定，保證了施工安全和鐵路行車安全。在我國鐵路提速改造工程和單線鐵路增建二線工程中，在軟基地質條件下臨既有路堤進行基坑開挖是很常見的，高壓旋噴樁作為邊坡支護結構具有廣泛的應用前景。

篇13

Earth Pressure Balanced Shield Relieving in Subway Tunnel Construction

Zhu Xuechun

（Five Iron Group Electric Service City Link Engineering Co. Ltd,

Changsha in Hunan Province410205）

Abstract: The causes of the shield machine accident in water-rich sandy layer are analyzed. Based on the actual conditions in spot, three axis cement mixing pile waterproof wall is constructed around the shield machine and precipitation wells are arranged in the waterproof wall. When the ground reinforcement and precipitation are stable, the concrete around cutter of shield machine is cleared and the shield machine is released. These experiences can provide a guide and reference on the similar problems in the construction of shield construction.

Key words: water-rich sandy; shield relieving; three axis cement mixing pile; precipitation；venture

1 引言

隨著我國經濟的快速發展，城市地鐵隧道工程日益增多。盾構法以施工速度快、洞體質量比較穩定、對周圍建筑物影響較小等特點，備受青睞。但由于國內對盾構的研究不夠深入，施工過程中存在的不合理環節，容易引發一些問題，如盾構機被困等。李輝等[1]以重慶地鐵6號線土壓平衡盾構過硬巖地層施工時被卡為例，提出了一些脫困措施。祝超[2]針對土壓平衡盾構過硬巖層容易出現的卡死現象進行了研究分析，并提出了一些解決措施。杜守峰[3]分析了某地鐵盾構隧道施工中盾構穿越加固區時被卡的原因，提出了成功的脫困方案，并總結了事件發生的經驗教訓。吳朝來等[4]從設備、地質情況、施工狀況三方面分析了重慶軌道交通六號線盾構機被困的原因，并結合重慶地區盾構多次脫困的經驗，總結出一些解決該問題的對策。姚明會[5]分析了盾構機在倉頭海邊被困的原因，通過加固技術和帶壓換刀技術的應用，提出盾構機預防被困的措施。

上述文獻中盾構機卡機大都發生在過硬巖或加固區段，還未有相關文獻對富水砂層中盾構機被困的原因進行研究，也鮮有相關的脫困技術。本文以某地鐵隧道土壓平衡盾構過富水砂層時盾構機被困為例，分析了盾構機被困的原因，并闡述了相應的脫困措施，可為城市地鐵隧道施工中類似問題的出現提供一定的指導和借鑒作用。

2 工程概況

某城市地鐵區間隧道總長約3Km，采用土壓平衡盾構法施工，自2013年7月始發，至10月底累計掘進至440環，經長距離砂層掘進后，原計劃于聯絡通道位置進行開倉換刀，地面注漿加固施工過程中盾構機被困，停機于445環。盾構機被困區域地層自上而下依次為素填土、填砂、含有機質砂、粗砂、礫砂、含有機質砂、礫砂及全風化片麻狀混合花崗巖，見圖1。地下水主要為第四系孔隙水，水位埋深約3.5m，受海水和河水的側向補給。隧道上方覆土厚度達15.0m，穿越地層為全斷面礫砂，屬強透水層，結構松散，富水性大，對開挖面穩定性極為不利，脫困施工風險大。

圖1 地質縱斷面圖

3 盾構被困原因

盾構掘進至390進入全斷面砂層后，平均掘進速度、推力及扭矩等出現異常，到440環進絡通道加固區時，掘進速度僅為4mm/min，判斷刀具出現較大磨損，故決定在聯絡通道位置開倉換刀。由于該段地層為全斷面砂層，透水性強，旋噴加固效果差，遂決定在盾構機前方做一框狀素混凝土墻，待刀盤切入墻體后換刀。所做素混凝土墻墻頂標高至地面以下6m，框內土體采用后退式注漿進行加固，加固范圍為隧道底2m，隧道頂3m，如圖2所示，受場地條件及墻幅分幅影響，拐角處存在一定的空隙，注漿自框內四角往中間施做，注漿過程中每隔30min轉動一次刀盤，防止刀盤被困。由于素混凝土墻施工時發生鼓包現象，導致刀盤實際切入素混凝土墻的深度大于理論值，注漿時，漿液從素混凝土墻接口及正面竄入到刀盤孔隙內，導致刀盤與混凝土墻固結形成整體，盾構機被困。

圖2 換刀加固圖

4 盾構脫困措施

盾構機被困后，施工單位本著“設備安全第一”的原則，確定了“先刀盤脫困，再盾體脫困”的總體思路，采取潛孔鉆、成槽機、旋挖鉆等措施，嘗試清除刀盤前方及切口環周邊的素混凝土，以達到刀盤脫困的目的，均無效。于是決定在盾構四周做三軸攪拌樁隔水帷幕，并在帷幕內通過降水井降水，通過人工進倉清除刀盤，以達盾構脫困目的。

4.1 三軸攪拌樁隔水帷幕

根據現場實際情況，在盾構四周施做三軸攪拌樁隔水帷幕，如圖3所示，樁徑0.8m，樁間咬合約30cm，樁長24-26m，采用“四攪四噴”工藝，為確保攪拌樁質量，施工時主要針對以下參數進行嚴格控制：

1）、垂直度。移動攪拌樁機到達作業位置，并確保樁架垂直度在3‰以內。

2）、樁長。施工前在鉆桿上做好標記，控制攪拌樁樁長不得小于設計樁長。

3）、漿液。采用P.042.5水泥按1.0-1.5的水灰比配制水泥漿液。

4）、鉆速。攪拌樁施工時，確保鉆桿下沉速度不大于0.8m/min。提升速度不大于1.2m/min。

5）、搭接時間。樁與樁的搭接時間不應大于24h，若超過24h，則需增加注漿量，放緩提升速度。

圖3 三軸攪拌樁隔水帷幕

通過以上措施進行施工控制，單根樁水泥用量為15-19t，施工過程中發現翻漿置換效果好，經取芯檢查，芯樣完整性好、連續性高，如圖4所示，可判斷三軸攪拌樁隔水帷幕質量較好。

圖4 三軸攪拌樁芯樣

4.2 洞內注漿施工

根據地勘資料，管片底部剛好位于礫砂層與全風化花崗巖層交界位置，砂礫層透水性強，因此，管片底部為帷幕墻隔水薄弱部位。為加強管片底部止水效果，在隔水帷幕對應位置，通過打開吊裝孔進行花管注漿，剛花管插入全風化花崗巖層50cm，確保地下水難以涌入刀盤前方作業面。

4.3 地面注漿補強

在隔水帷幕施工過程中，由于原素混凝土墻影響，三軸攪拌樁不能完整封閉，故對攪拌樁與素混凝土墻接頭處進行注漿補強，為防止漿液竄入盾體周圍，刀盤切口環兩側采用丙凝、水玻璃、磷酸等注漿材料對土體進行注漿固結。

4.4 降水井降水

劉慶方等[6]針對考慮圍護結構隔水作用的基坑涌水量計算問題進行了研究，結果表明：基坑周圍滲流場可看成是由坑內、坑外兩個滲流場共同組成，如圖5所示，坑內滲流場的涌水量可采用達西滲流定律計算，坑外滲流場的涌水量可采用潛水非完整井涌水量公式計算。

圖5 基坑周圍滲流場流網分布圖

由圖可知：

(1)

(2)

(3)

式中，H為初始水頭值，m；為坑內水位降低值，m；為圍護結構底部至坑內水位的距離，m；為圍護結構底部至下部隔水層間的距離，m；h為坑內水位的水頭值，m；為坑外水位最大降深，m；為坑外最小水頭值，m。

坑外滲流場的涌水量可采用潛水非完整井涌水量公式計算，故有：

(4)

式中，，為平均動水位，m。

坑內滲流場的涌水量可采用達西滲流定律計算，故有：

(5)

由于遠方地層提供的地下水補給量等于基坑內排放量，即：

（6）

潛水層降水的影響半徑：

(7)

式中，K為滲透系數，m/d。

故聯立式（1）-（7）即可求得坑內、坑外的涌水量。

表1為盾構被困位置處的地層特征，將相關數據代入式（1）-（7），利用matlab編程計算可求得三軸攪拌樁隔水帷幕的等效半徑為11.14m，帷幕內降水到刀盤底部的涌水量為752.6m3/d，降水的影響半徑為374.5m。

表1 盾構被困位置地層特征

地層代號 巖土名稱 地層厚度(m) 天然重度(kN/m3) 滲透系數（m/d）

①7 壓實填土 3.3 19 0.1

①2 填砂 2.1 19 10

②4 含有機質砂 1.35 18.5 2

④10 粗砂 2.29 20 10

④11 礫砂 2.2 20 12

⑤5 含有機質砂 2.32 18.5 2

⑤11 礫砂 7.8 20 12

⑨1 全風化片麻狀混合花崗巖 3.43 19.5 0.1

⑨2-2 強風化片麻狀混合花崗巖 1.525 21.5 2

由上述計算可知，若選用單級離心清水泵（

4.5 人工進倉處理

待三軸攪拌樁隔水帷幕及降水施工完成后，降低土倉內壓力觀察，發現開挖面穩定，于是人工進入土倉內清理渣土，然后采用風鎬、電鎬等輕型設備鑿除了刀盤前方的素混凝土，鑿除順序為自上而下，碎渣通過螺旋機運出。待刀盤前方鑿出0.8-1m空間后，自上而下鑿除刀盤側面水泥漿，直至露出切口環，使盾構機的刀盤脫困。整個進倉處理過程中，保持持續降水并監測水位的變化。

4.6 盾體脫困

經過上述一系列措施，使得刀盤成功脫困后，便針對盾體進行脫困，盾體脫困采取的主要措施有：

1）盾體。通過從盾尾注入高濃度膨潤土對盾體周圍進行，同時通過超前注漿孔、盾體上預留徑向孔注入油，對盾體形成包裹，減小地面處理、旋噴注漿等對盾構的影響。

2）加大推力推進。被困盾構機的最大推力為3900t，盾體脫困時階段性加大推力，并通過反復伸縮千斤頂，達到松動盾體的目的。由于加大推力推進時，千斤頂易對后方管片造成破損，因此，需在管片與千斤頂之間安裝一道鋼環，減小應力集中，同時加強管片螺栓的復緊和管片姿態的監測。

3）外置千斤頂輔助。在盾構自身推力不能滿足脫困的情況下，在管片與中盾之間焊接支座安裝千斤頂，通過外置千斤頂增大總推力達到脫困目的。

4）震動輔助脫困：在盾殼內，采用風鎬、平板振動器等對盾殼進行敲打震動，以達到盾殼與固結體脫離的目的。

通過采取以上措施，盾構機成功脫困。

5 施工風險及風險控制

5.1 三軸攪拌樁成樁質量，樁的完整性，垂直度。

施工中采用全站儀測量垂直度，控制樁的提升和下沉速度，控制水泥用量，嚴格執行水灰比；控制樁之間的咬合，全站儀測量定位，縱向咬合一個樁位80cm，橫向排距咬合30cm，確保咬合嚴密，同時對存在缺陷的部位采用后退時注漿補強；成樁后鉆芯取樣檢查成樁質量滿足成樁要求。

5.2 注漿引發盾體裹住風險

注漿是為了補強土體，增加土體的自穩性和密實性，漿液如果竄入盾體與地層的空隙，會導致盾體裹住的風險。一是通過控制注漿工藝，控制注漿的壓力和注漿量，調整漿液的配比及凝結時間，掌握注漿的經驗參數；其次提前作保護措施，在盾體上通過徑向孔，超前孔注入聚氨酯和黃油，使盾體周邊有一層保護膜。

5.3 降水引起地面沉降

降水施工，地下水流失后引發周邊地層及建筑物的沉降。布置沉降觀測點，提前對周邊建筑物及地面作施工調查取證，設置沉降預警機制，嚴格控制降水沉降；布置降水觀測井，控制降水的深度，滿足進倉處理為標準；加強降水過程監測，做好理論計算。

5.4 掌子面崩坍，突水突泥風險

進倉處理過程中，掌子面擾動，臨空面增加，水土壓力變化，內外水頭壓力差加大，土體的穩定性遭破壞，地層又處在富水砂層，易導致突水突泥。進倉前地面鉆芯取樣，對不穩定土體注漿補強；施工中加強掌子面的支護和監測，做到先支護后開挖，并做超前探孔，確認地層情況，確保開挖在穩定的支護下進行，同時加強現場人員的協調和更換，做到不疲勞作業，選派有經驗的人員進倉作業。做好應急處理措施。

5.5盾體脫困，管片及盾尾損壞風險

盾體脫困，盾構機長時間未推進，脫困時推力會加大，在原額定推力下很難達到效果，需要在盾尾增加千斤頂加大推力，相鄰管片和盾尾鉸接存在損壞風險。一是對盾體進行，減小土體包裹力和摩擦力；二是在盾尾和鐘盾焊接鋼板，保護鉸接；三是在管片上拼裝鋼環，避免應力集中，保護后方管片損壞。

6 結語

此次盾構在富水砂層中被困的主要原因是刀具磨損較大，急需換刀，在施做加固區時，低估了富水砂層對注漿的影響而導致的。通過對本次事件的總結分析，可知：富水砂層對盾構機的刀具磨耗較大，需結合施工經驗，提前做好換刀加固區；富水砂層對注漿范圍的影響也較大，在此種地層需謹慎注漿；富水地層，盾構機被困，三軸攪拌樁隔水帷幕配合降水施工是有效的脫困措施。

參考文獻：

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