鉆孔咬合樁在天津地鐵基坑施工中的應用

□文/張 蕊

鉆孔咬合樁在天津地鐵基坑施工中的應用

□文/張 蕊

鉆孔咬合樁作為一種新型的成樁工藝適宜軟土地層、沖淤地層。文章通過總結天津地鐵1、3號線應用鉆孔咬合樁的經驗，結合天津地鐵5、6號線的地質特點，對5、6號線應用鉆孔咬合樁的可行性進行分析。

鉆孔咬合樁；地鐵；基坑

1 鉆孔咬合樁原理及施工工藝

1.1 原理

鉆孔咬合樁是指平面布置的排樁間相鄰樁相互咬合（樁圓周相嵌）而形成的鋼筋混凝土“樁墻”，它用作構筑物的深基坑支護結構。

鉆孔咬合樁在“咬合”后形成的無縫連續“樁墻”，決定了其施工機具必需采用鋼套管護壁的全套管鉆機并灌注超緩凝混凝土；鉆孔咬合樁特別適用于城市建筑物密集區，可降低工程造價、提高施工速度、切實保證支護結構質量。

1.2 施工工藝

鉆孔咬合的排列方式為一根A樁和一根B樁間隔布置，施工時先施工A樁后施工B樁并要求A樁的超緩凝混凝土初凝之前必須完成B樁的施工，B樁施工時采用全套管鉆機切割掉相鄰A樁相交部分的素混凝土，從而實現咬合,見圖1。

2 在天津地鐵的應用

目前天津地鐵的地下車站基坑圍護結構大多采用地下連續墻結構、SMW工法樁、鉆孔灌注樁加水泥攪拌樁復合結構，鉆孔咬合樁在天津較少應用，作為試點在天津地鐵西南角車站深基坑工程中引入了鉆孔咬合樁工法，在天津地鐵3號線深基坑中進一步應用鉆孔咬合樁工藝。

2.1 在1號線中的應用

天津地鐵1號線既有線改擴建工程西南角站，首先在天津地區使用鉆孔咬合樁。該項目位于四馬路、南開三馬路與黃河道、南馬路交口處，呈南北走向。車站將既有結構全部拆除，按照新的建筑平面重新構筑新結構。改建段結構全長244.349m,位于第四系全新統人工填土層、新近沉積層、第Ⅰ陸相層、第Ⅰ海相層中，巖性以雜填土、粉質粘土、粉土為主，土質松軟，多呈可塑～流塑狀，屬中～高壓縮性土。場地地下水類型為孔隙潛水，儲存于第四系粘性土、粉土及砂類土中，地下水埋深0.8～4.0m，水位變幅1～2m/a。原設計方案基坑圍護結構采用鉆孔灌注樁加水泥攪拌樁止水帷幕，坑內設鋼支撐系統。但由于基坑距離金禧大酒店僅6 m，而且開挖處雜填土中埋有原地鐵修建時拋棄的建筑垃圾，情況非常復雜，經現場試驗后發現一般鉆孔灌注樁成樁較困難；此外，地下水埋藏較淺且豐富，樁孔易發生坍塌變形。鉆孔咬合樁由于采用了全鋼套管護壁，能有效地防止孔內流砂、涌砂現象的產生，擋土和止水效果極佳。經多方面因素綜合考慮，最終應用了咬合樁這一新型圍護結構型式。

2.2 在3號線中的應用

天津地鐵3號線華苑站位于迎水道與桂苑路交叉處，站北側為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。華苑站為二柱三跨鋼筋混凝土框架結構地下島式車站，全長200 m，標準段基坑凈寬20.54m、深17.9m，地下市政管線錯綜復雜，共有電力、雨水、污水、煤氣等14條管線穿越基坑。地下穩定水位埋深約為2.9m，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。

由于基坑水位較高、土質穩定性差，同時地下深層障礙物處理后容易擴孔、塌孔，故主體結構深基坑開挖應用鉆孔咬合樁作為圍護結構，樁徑為1000mm，相鄰兩樁咬合量為250mm，樁長為26.8～32.8m，共有693根。咬合樁分為A樁和B樁，A樁為強度等級C15的超緩凝水下素混凝土樁，B樁為強度等級C30的水下鋼筋混凝土樁。

2.3 應用效果

在開挖期間通過合理架設鋼支撐，及時進行基坑穩定性觀測，基坑開挖時對周圍環境的影響不大，完全可以保證緊鄰重要建筑物的沉降變形要求。

3 在天津地鐵5、6號線應用的可行性分析

3.1 概況

地鐵5、6號線在東北方向的外環線站交匯，在西南方向又通過賓館西路站與環湖西路站連接，在天津中心城區形成了一條閉合的地鐵環線，與地鐵1、2、3、9號線均有換乘車站并與未來的地鐵4、7、8、10號線及市域線Z1號線可實現換乘。

地鐵5號線全長33.785km，全線共設28座車站；地鐵6號線全長28.072km，全線共設25座車站。

3.2 地質條件分析

從地鐵5、6號線線路穿越地層上看，車站及洞身影響范圍內地層主要為第四系全新統人工填土層、新近沖積層、第Ⅰ陸相層、第Ⅰ海相層、第Ⅱ陸相層及第Ⅲ陸相層、第Ⅱ海相層，巖性主要為粘性土、粉土、粉砂。地表普遍分布人工填土層，土質不均、結構松散、工程性質差。

線路范圍內地下水位較高且含水層呈層狀分布，在垂直、水平方向具有明顯差異，基坑開挖及盾構施工過程中，在水壓力作用下易產生潛蝕、突水及管涌現象。

3.3 應用條件分析

1）天津地鐵1、3號線就鉆孔咬合樁的定位、糾偏、克服管涌、克服早凝，地下障礙物處理等方面積累了寶貴的經驗。這些對天津地鐵5、6號線應用鉆孔咬合樁具有很好地借鑒意義。

2）天津地區地質條件復雜，線路范圍內地下水位較高且含水層呈層狀分布，在垂直、水平方向具有明顯差異。基坑開挖及盾構施工過程中，在水壓力作用下易產生潛蝕、突水及管涌現象。而鉆孔咬合樁特別適用于有淤泥、流砂、地下水富集等不良條件的地層。

3）由于天津地鐵規劃布局是1、2、3號線為主要線路，5、6號線為輔助線路，這就注定5、6號線的基坑深度普遍深于1、2、3號線，尤其在多線換乘的情況下，基坑深是5、6號線設計施工難度之一。在盾構施工過程中，由于對隧道周圍土體的擾動改變了原土體受力平衡狀態，造成土體擾動剪切破壞和變形，土體的變形傳至地面則可能引起地面裂縫、地表下陷，同時盾構施工造成土體損失亦可使地面產生下陷。地面變形過大則可能影響隧道周圍既有建筑物、地下管線的穩定及安全。鉆孔咬合樁采用全套管鉆機，在施工過程中，始終有超前鋼套管護壁，擴孔（充盈）系數較小，完全避免孔壁坍塌，對地層擾動較小，可以保證周邊建構筑物的安全。

4 結語

對地鐵基坑圍護形式選擇應因荷載、土層、機械、環境、造價、工期等制宜。在選擇前，應對周邊建筑物的特征、地形、工程地質條件、施工機械設備、施工環境、施工經驗、各種樁施工法的特征、制樁材料供應條件、造價以及工期等進行綜合性研究分析后并進行技術經濟分析比較，最后選擇經濟合理、安全適用的基坑施工工藝。由于天津地區的地質條件比較適宜鉆孔咬合樁的施工，而且地鐵1、3號線也進行了積極有益的探索，相信這種新型的成樁工藝將在天津地鐵5、6號線基坑施工中得到進一步的應用并具有廣闊前景。

U231.3

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1008-3197（2011）03-35-02

2011-04-11

張 蕊/女，1973年出生，工程師，天津市地下鐵道集團有限公司，從事工程技術管理工作。