雙動(dòng)力頭咬合樁深基坑支護(hù)技術(shù)應(yīng)用

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關(guān)鍵詞：深基坑；雙動(dòng)力頭；咬合樁

1工程概況

泉州臺(tái)商投資區(qū)雙山路工程道路全長3.5km；道路等級(jí)為城市主干路兼一級(jí)公路，主路為雙向六車道，兩側(cè)輔路；本工程包含2座雨水泵站，其中2#泵站位于現(xiàn)狀沿海大通道中央，現(xiàn)狀地面標(biāo)高為8.00m，基坑底標(biāo)高為-11.1m，圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用鋼筋砼樁和素砼樁咬合，咬合寬度為0.25m，樁中心距為0.65m，樁徑為Φ900mm，樁頂標(biāo)高7.0m，樁長24m，嵌固深度5.9m，共有191根咬合樁，泵站采用明挖法施工，泵站基坑的平面凈尺寸均為40.2m×22.1m。

2地質(zhì)、水文情況

2#泵站所在地貌為沖海積平原與沿海灘涂地貌，泵站場地巖土層的分布自上而下分述如下：素填土厚6.9m、中砂厚11.6m、粉質(zhì)粘土厚4.3m、全風(fēng)化花崗巖厚2.7m、砂土狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖厚2.6m、中風(fēng)化花崗巖厚5.25m。場地地下水位受季節(jié)影響，勘察期間測得地下水初見水位埋深為2.5~5.80m，混合穩(wěn)定水位埋深為2.5~6.1m。根據(jù)當(dāng)?shù)厮挠^察資料顯示，外海最高潮位為3.74m，最低潮位為-3.37m，場區(qū)常水位標(biāo)高為1.90m，常水位絕對標(biāo)高高出砂層頂標(biāo)高1.20m?；訑嗝媸疽鈭D如圖1。

3施工條件及重難點(diǎn)分析

（1）因2#泵站基坑處于海濱地帶，基坑地下常水位較高、高出中砂頂面標(biāo)高1.20m，砂層厚度為11.6m，砂層層厚占據(jù)整個(gè)開挖基坑開挖深度59.5%，砂層滲透系數(shù)大，富含地下水，開挖過程中抽水量大，以及抽水過程中容易使圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)的土體塌陷，分層開挖難度大。（2）因2#泵站基坑離海岸線近，最小距離僅為10m，基坑在開挖過程中圍護(hù)結(jié)構(gòu)一旦出現(xiàn)局部承壓漏水，漏水同時(shí)帶出砂子，且受潮汐影響大，容易使漏水上部出現(xiàn)地面塌陷，因此，如何選擇更好的止水效果、安全性高的圍護(hù)結(jié)構(gòu)將是本基坑支護(hù)方案考慮的重點(diǎn)。

4咬合樁成孔工藝選擇

綜合考慮到基坑平面尺寸大、開挖深、離海距離小、地下水位高、砂層厚等特點(diǎn)，基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用止水效果好、安全性高的咬合樁方案，而咬合樁成孔工藝有旋挖鉆機(jī)成孔、全回轉(zhuǎn)全套管成孔、雙動(dòng)力頭鉆機(jī)成孔等多種方法［1］。在保證基坑支護(hù)自身安全、穩(wěn)定的情況下，從工期、適用范圍、施工成本等角度分析，選擇合適的咬合樁成孔工藝。通過以上對比分析，本項(xiàng)目中咬合樁采用雙動(dòng)力頭鉆機(jī)成孔較為合適，因其鉆進(jìn)速度快，施工成本適中，在砂層鉆進(jìn)中也能保證成孔質(zhì)量；而旋挖鉆機(jī)雖然造價(jià)低，但在砂層中成孔質(zhì)量差，垂直度也無法保證；全回轉(zhuǎn)全套管成孔雖適用于各種地質(zhì)復(fù)雜的地層，滿足本項(xiàng)目砂層地質(zhì)條件，但相比雙動(dòng)力頭鉆機(jī)成孔，其施工工期較長、造價(jià)高。

5雙動(dòng)力頭咬合樁施工技術(shù)

咬合樁采用鋼筋混凝土樁（B樁）與素混凝土樁（A樁）間隔布置形成咬合［2］，鉆孔機(jī)具采用雙動(dòng)力頭套管鉆機(jī)。A、B樁咬合時(shí)間控制、垂直度控制以及外套筒轉(zhuǎn)動(dòng)鉆進(jìn)過程遇到困難時(shí)的處理方法等為雙動(dòng)力頭成孔咬合樁施工技術(shù)關(guān)鍵。

5.1樁體咬合時(shí)間控制

鉆機(jī)就位前需注意導(dǎo)墻施工質(zhì)量，如導(dǎo)墻位置的放樣、夯實(shí)導(dǎo)墻基底、模板的選擇、混凝土的養(yǎng)護(hù)以及養(yǎng)護(hù)期間嚴(yán)禁堆載及車輛通行等。在雙動(dòng)力頭施工過程中，A、B樁的鉆進(jìn)時(shí)間間隔控制尤為重要，素混凝土樁（A樁）采用超緩凝混凝土，要求初凝時(shí)間60h以上，終凝時(shí)間72h以下，3d強(qiáng)度不超過于3MPa，5d強(qiáng)度小于等于10MPa，28d強(qiáng)度應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求［3］。本項(xiàng)目第一序樁（A樁）施工48h左右進(jìn)行第二序樁（B樁）施工，基坑整個(gè)開挖過程中發(fā)現(xiàn)，僅有局部位置出現(xiàn)滲漏，可見二序樁的混凝土在該段時(shí)間間隔施工能夠形成一個(gè)密閉、牢固的圍護(hù)結(jié)構(gòu)，止水帷幕效果較好，當(dāng)然，咬合質(zhì)量的好壞除了控制A、B樁的咬合時(shí)間間隔外，還需控制套筒垂直度、孔徑、孔型、鋼筋籠安裝質(zhì)量、水下混凝土灌注質(zhì)量等，在基坑轉(zhuǎn)角位置盡量布置鋼筋混凝土樁（B樁），確保素樁（A樁）在外套筒旋轉(zhuǎn)過程中能對稱咬合不是樁體破壞。咬合樁（A、B樁）施工順序示意如圖2。

5.2樁體鉆孔作業(yè)控制

導(dǎo)墻強(qiáng)度滿足要求后，鉆機(jī)移至導(dǎo)墻邊緣，為防止導(dǎo)墻破壞需在導(dǎo)墻外側(cè)鋪設(shè)鋼板，鉆機(jī)外套筒與導(dǎo)墻孔位中心對齊，在鉆孔作業(yè)前需要調(diào)整鉆桿的垂直度。鉆機(jī)定位后，外套筒可以采用鉆進(jìn)過程接管或一次焊接完成后一次裝入驅(qū)動(dòng)鉆頭中，采用過程接管時(shí)，在外套管鉆至離地面一定高度后，分離外套筒后用卷?xiàng)顧C(jī)吊起套筒接長節(jié)段，與鉆入地下的套筒對接完成后進(jìn)行焊接，滿足要求后繼續(xù)鉆進(jìn)施工。在外套管鉆進(jìn)過程中，如果遇到孤石、卵石等堅(jiān)硬巖石或黏度層導(dǎo)致外套筒扭矩增大從而鉆進(jìn)困難時(shí)，可用不拔出外套筒的情況下采用帶旋挖鉆頭（潛孔錘）或短螺旋鉆頭的鉆機(jī)配合使用，或采用雙動(dòng)力頭鉆機(jī)本身內(nèi)外驅(qū)動(dòng)反向旋轉(zhuǎn)循環(huán)鉆進(jìn)，但后者對黏土導(dǎo)致的鉆進(jìn)困難時(shí)比較有效。在鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度過程中均需不斷調(diào)整鉆桿的垂直度，垂直度采用安裝在機(jī)內(nèi)操控臺(tái)中InterControl系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控，如若出現(xiàn)輕微偏斜現(xiàn)象，可通過鉆機(jī)上的儀表調(diào)整。

5.3基坑過程監(jiān)測

2#泵站基坑監(jiān)測的項(xiàng)目有坡頂水平位移監(jiān)測、坡頂沉降監(jiān)測、周邊地表監(jiān)測、水位監(jiān)測、樁體深層水平位移、支撐應(yīng)力監(jiān)測，監(jiān)測點(diǎn)設(shè)置分別為：沉降和位移監(jiān)測點(diǎn)設(shè)置于基坑各邊兩端及中部，共計(jì)8個(gè)；深層土體位移監(jiān)測位設(shè)置于基坑四邊中間及短邊端部，共設(shè)置5點(diǎn)；基坑的每層支撐布設(shè)5個(gè)測點(diǎn)，共計(jì)20個(gè)，設(shè)在各層最長的4道斜撐以及基坑中部的1根對撐的端頭；地表監(jiān)測點(diǎn)設(shè)置基坑各邊中部，監(jiān)測剖面應(yīng)與坑邊垂直，每個(gè)監(jiān)測剖面上的監(jiān)測點(diǎn)數(shù)量至少5個(gè)，距坑邊距離依次為1m、3m、6m、10m、15m；水位監(jiān)測點(diǎn)布置在支護(hù)樁外側(cè)2m處，基坑各邊中部各布置一個(gè)監(jiān)測點(diǎn)，共計(jì)4個(gè)?；幼詈笠坏乐尾鸪案黜?xiàng)監(jiān)測結(jié)果如下表所示。由上表可見，各項(xiàng)監(jiān)測數(shù)據(jù)均在警戒值以內(nèi)，采用雙動(dòng)力頭成孔咬合樁方案能夠確保基坑的安全與穩(wěn)定。

6遇到問題原因分析及解決措施

（1）外套管旋轉(zhuǎn)上升過程，混凝土面出現(xiàn)下沉，深度達(dá)2.5~3.5m，如J20樁。原因分析：1）、套管所占體積及套管與孔壁之間的間隙；2）螺旋鉆頭鉆進(jìn)過程中出現(xiàn)塌孔，套管上升后形成空洞；3）遇流沙層，拔管時(shí)出現(xiàn)擴(kuò)孔。解決的措施：1）重新插入導(dǎo)管進(jìn)行補(bǔ)足混凝土；2）在雙動(dòng)力頭鉆機(jī)鉆進(jìn)流沙層時(shí)，套管鉆進(jìn)應(yīng)比螺旋鉆頭鉆進(jìn)凸前，避免螺旋鉆頭凸前鉆孔坍塌。（2）雙動(dòng)力頭咬合樁施工過程中外套筒接縫處出現(xiàn)裂縫，如J62、J96樁。原因分析：1）焊接質(zhì)量不佳；2）外動(dòng)力頭驅(qū)動(dòng)套管在旋轉(zhuǎn)、鉆進(jìn)過程中，與地層中砂、堅(jiān)石等不斷摩擦，使得套管接縫位置磨損嚴(yán)重，出現(xiàn)裂縫。解決措施：1）提高接頭焊縫質(zhì)量；2）、經(jīng)常對接頭焊縫進(jìn)行檢查，在磨損嚴(yán)重位置進(jìn)行補(bǔ)焊；3）、將套管兩端進(jìn)行周期性調(diào)換使用，延長套管接縫處的磨損周期。（3）基坑開挖過程中，咬合樁樁間出現(xiàn)滲水、承壓漏水，基坑平面轉(zhuǎn)角地面位置局部沉降，如J158樁。原因分析：1）咬合樁A、B樁的施工時(shí)間間隔未控制好、樁體垂直度、水下混凝土澆筑質(zhì)量等施工工藝控制不到位，導(dǎo)致止水帷幕效果不好；2）混凝土的和易性差；3）基坑轉(zhuǎn)角位置為素咬合樁，咬合時(shí)不對稱咬合，導(dǎo)致出現(xiàn)混凝土塊薄層，形成薄弱面漏水，砂層流失，局部出現(xiàn)沉降。解決的措施：1）若出現(xiàn)滲水，應(yīng)先處理滲水處的雜質(zhì)并找準(zhǔn)滲水點(diǎn)，在滲水位置鑿除松散的邊角料，清除后采用堵漏寶進(jìn)行封堵，堵漏寶：水=1kg：1L比例進(jìn)行拌和；2）若出現(xiàn)承壓漏水時(shí)，優(yōu)先采用土工布堵漏防止砂流失。3）在基坑轉(zhuǎn)角位置設(shè)置成鋼筋混凝土樁，使得素樁盡量對稱咬合，避免形成混凝土薄弱面。本基坑離海岸線近，受海水潮汐影響大，堵漏宜選擇退潮后進(jìn)行。

7結(jié)束語

（1）雙動(dòng)力頭成孔工藝施工咬合樁有效的利用了外套筒正反旋轉(zhuǎn)和內(nèi)旋轉(zhuǎn)桿相結(jié)合，在黏層、流砂等地層鉆機(jī)過程中利用內(nèi)外驅(qū)動(dòng)反向旋轉(zhuǎn)循環(huán)鉆進(jìn)，能夠有效解決外套筒扭矩增大問題。（2）在遇到孤石、卵石等地層鉆進(jìn)過程中，如需要采用帶旋挖鉆頭（潛孔錘）或短螺旋鉆頭的鉆機(jī)配合使用時(shí)，雙動(dòng)力頭鉆機(jī)可使外套筒留在孔內(nèi)護(hù)臂，特別適用于砂層較厚地層中。（3）雙動(dòng)力頭成孔工藝在砂層較厚的濱海地帶施工，具有鉆進(jìn)速度快、成孔質(zhì)量高、垂直度易控制、造價(jià)低等特點(diǎn)，優(yōu)勢明顯。

參考文獻(xiàn)

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作者：吳衛(wèi)開 單位：福建第一公路工程集團(tuán)有限公司