咬合桩施工在复杂地质环境中施工的难点及解决方法

夏兆

（上海隧道工程股份有限公司，上海市200082）

1 工程概况

宁波市轨道交通2号线一期工程城隍庙站位于解放南路柳汀街路口南端。

工程平面如图1所示，东侧附属结构基坑总面积为5 725 m2，开挖深度为10.9 m，局部落低1.7 m，采用半盖挖顺作法施工。东侧附属基坑距离老城隍庙古建筑最近为4.3 m。

图1 工程总平面图

施工难题是东侧附属基坑内存在面积约3 500m2的地下室，靠近老城隍庙一侧围护结构位于地下室范围内。地下室顶板已拆除，底板、侧墙均未清除，地下室内已回填建筑垃圾。

车站附属基坑靠老城隍庙古建筑一侧采用咬合桩围护形式，桩径1 m，桩长23 m，共160根桩，共两种桩基形式，A型桩和B型桩各80根。

现场自然地面标高为+3.5 m，地下室底板底标高为-3.0 m。

2 施工方法

施工流程如图2所示。

图2 咬合桩工艺流程图

施工顺序：总的施工原则是先施工A桩，后施工B桩，其施工工艺流程是：A1—A2—B1—A3—B2—A4—B3……，如图3所示。

图3 咬合桩施工流程图

3 施工难点及解决方案

3.1 清除地下障碍物

东侧附属基坑范围内存在原玲珑宾馆拆除后遗留的大量地下障碍物，主要有：地下室底板、地下室侧墙、地下室围护桩（直径600 mm）、老工程桩（直径425 mm）。常规咬合桩套管无法对障碍物进行清除。

解决方案：采用RT260H型全回转清障，结合咬合桩进行施工。

全回旋套管钻机套管动力装置采用楔型夹紧机构将回转钻机的回转支承环与套筒固定，全回旋动力装置主要是为套管360°回转及刀头切削障碍物提供动力，包括上下抱箍夹紧系统和一套竖向升降系统。

套管有两方面功能：一方面将顶部驱动设备提供的扭矩和压入力传递给刀头，同时在钻进的过程中还起到支护孔壁，防止孔壁坍塌的作用。套管厚度为80 mm的钢质桶式结构，在管口布置硬质钨合金钢刀头。

选用钢套管外径为Φ1 000 mm，钢套管总长度为23 m/组套。其中6 m3节，7 m 1节，并配备70 t吊车配合清障和拔桩，如图4所示。

图4 全回转施工现场布设图

3.2 导墙施工

在全回转清障时，设备对地基压力达到46 t，常规导墙深度为200～300mm，无法满足承载力要求。

为确保施工安全，防止全回转设备移位或倾斜，需加强地基基础，导墙深度加强至1m（见图5），并与周边施工便道连接。

图5 导墙施工示意图

3.3 咬合桩钢筋笼施工难点

3.3.1 钢筋笼尺寸

全回转套管厚度为80 mm，全回转套管内径为840 mm，钢筋笼箍筋设置于主筋外侧，箍筋为10mm。在施工过程中，钢筋笼吊放施工空间需5 mm，钢筋笼护壁环厚70 mm，钢筋笼主筋外径尺寸实际施工只能为670 mm（箍筋外径700 mm）。

咬合桩A桩、B桩均设置了钢筋笼，A桩为圆形钢筋笼，B桩为方形钢筋笼，详见图6所示。

图6 咬合桩钢筋笼示意图

3.3.2 钢筋笼的就位

咬合桩先施工B桩，再进行A桩施工。在A桩施工时，需切削B桩混凝土，需严格控制B桩方钢筋笼的偏位及扭转，见图7所示。

图7 B桩方钢筋笼偏位示意图

3.4 超缓凝混凝土

在咬合桩B桩施工时，需切削A桩，对混凝土初凝时间有特殊要求。

全回转就位清障、钢筋笼吊装、混凝土浇筑约需12 h，根据施工流程，B桩在施工时，需切削两根A桩，其中A桩浇筑时间距离B桩清障最长时间为2根桩（24 h）。咬合桩混凝土缓凝不得小于24 h。

3.5 垂直度控制

在咬合桩B桩施工时，需切削两根A桩，正常情况下两根A桩混凝土未初凝，切削摩擦力相同。但实际施工过程中，咬合桩是从中间开始施工。如图8所示，先施工A1、A2、B1…完成左侧咬合桩后再施工右侧，在这过程中，B1’桩施工时需切除A1、A1’桩，两根A桩强度差别大，这对全回转成孔垂直度控制带来很大的困难。

图8 咬合桩分布情况示意图

控制措施：

（1）合理安排施工工序，尽量减少上述不利工况。

（2）等A1’达到一定强度后进行施工。设法消除一部分全回转在切削时的不均匀受力，调整A1’桩混凝土缓凝剂添加量，让全回转设备减小受力不均匀。

（3）实时调整全回转姿态。在全回转设备上设置了圆水平气泡装置，若水平气泡偏移，及时调整全回转四个脚部油缸伸缩长度，确保套管竖直。

3.6 混凝土浇筑

（1）B桩方型钢筋笼尺寸为350 mm×700 mm，内径较小，无法采用常规管径200 mm的混凝土导管，需专门加工管径150 mm导管。为防止堵管，混凝土的骨料粒径应小一些，不宜大于20 mm，塌落度不宜小于20 cm。

（2）全回转设备高出地面约2 m，混凝土搅拌车下料口无法直接将混凝土放入浇筑导管上的料斗内，施工现场没条件配备一部专门泵车，根据现场实际情况配备一台小松220型挖机进行混凝土浇筑。

（3）咬合桩单桩混凝土方量为17.77 m3，为两车混凝土。因套管壁厚达8 cm，套管拔除后混凝土面会下降，一车混凝土浇筑完成后拔除两节套管，最后一节套管（6 m）拔除前混凝土面应高出地面1.5 m，套管拔出后混凝土面下降至设计标高，若不足需加方。

4 施工效果

根据施工方案，工程咬合桩施工工期为5个月，施工较顺利，达到了理想的效果。

（1）采用全回转清障结合咬合桩施工工艺，桩身垂直度、位置、混凝土强度都满足设计要求，咬合桩实物如图9所示。

图9 现场咬合桩情况实景

（2）地下障碍物未影响围护桩施工进度，工期在可控范围内，保证了后续基坑开挖时间节点。

（3）古建筑在咬合桩施工期间沉降最大为2.5 cm，不均匀沉降控制在5 mm以内，裂缝、墙体倾斜均未增加。

（4）周边管线沉降在1 cm以内，未发生管线事故。

在基坑开挖过程中，咬合桩接头止水情况良好，未发现渗漏水情况，变形最大为18.91 mm，确保了基坑施工安全稳定地进行。

全回转清障结合咬合桩施工在该工程应用中获得了成功，证明了在全回转清障与咬合围护桩两种施工能够有效地结合，并能集两种工艺优点。该施工方法适用于在繁华市区和周边建筑物密集，要清除地下障碍物，并完成围护桩，具有无震动、施工快、投资费用小、对周边建筑影响小等特点。