硬切割咬合樁在新延安東泵站工程中的應用

汪永興

(上海市市政工程建設發(fā)展有限公司，上海 200025)

1 工程概況

1.1 工程介紹

新延安東排水系統(tǒng)泵站工程位于人民路隧道北側、中山東二路東側規(guī)劃綠地地塊，緊貼外灘防汛墻空箱結構建造。

泵站占地2 300 m2，為地下泵站，除出入口、通風井和雨水格柵間、值班室露出地面外其余構筑物均埋于地下，泵站地面為景觀綠地。

泵站平面尺寸為64.7 m×21.6 m，開挖深度A區(qū)為8.4 m，B區(qū)為9.15 m，C區(qū)為10.65 m，A區(qū)設2道支撐，第一道鋼筋混凝土支撐，第二道φ609鋼管支撐。B區(qū)和C區(qū)設置3道支撐，第一道鋼筋混凝土支撐，第二、第三道為φ609鋼管支撐。基坑最大開挖深度大于10 m，且基坑緊靠外灘防汛墻，本工程基坑屬一級基坑。

1.2 地質條件

擬建工程位于中山東二路與新開河路交叉口，靠近外灘防汛墻，人流密集，交通繁忙。地勢平坦，主要為水泥地面。地面標高一般為3.00 m～3.50 m之間。經(jīng)本次勘探查明，擬建場地土層為古河道沉積，沉積有⑤11，⑤12，⑤31，⑤32，⑤33，⑤41和⑤42。在勘探深度范圍內，土層自上而下可劃分為6大層及9個亞層，其中①11層為黃浦江江底淤泥、①12層為近代人工堆填，②層～⑤層為全新世Q4沉積層，⑦層為上更新世Q3沉積層。

1.3 根據(jù)地質勘察報告和現(xiàn)場查明情況本工程的特點

1)擬建工程場地雜填土遍布，厚度較大，靠近防汛墻處局部厚度達11.4 m，該范圍內有較大的拋石、木樁、預制方樁等地下障礙物。2)基坑緊靠外灘防汛墻，防汛墻受江水沖刷作用，高水位時局部有江水滲入路面，施工期間防滲防汛要求高。3)該工程為市重大工程，屬世博配套項目，在世博前必須竣工發(fā)揮作用，工期緊張。

2 基坑圍護選擇

泵站基坑平面尺寸64.7 m ×21.6 m，坑深8.45 m ～10.65 m，基坑西側緊貼中山東二路，東側緊靠已建外灘防汛墻空箱結構，距外灘防汛墻最小凈距1.93 m，最大凈距3.4 m。施工場地狹小，且離防汛墻過近，本工程基坑圍護結構施工時對防汛墻可能造成局部震動，影響防汛墻底部板樁的密封性，同時，經(jīng)現(xiàn)場鉆探，在工程范圍內有較多的拋石等各種障礙物。根據(jù)工程實際情況，從防汛墻的保護，地下障礙物的處理及基坑開挖安全性等多方面考慮，最終確定采用兼有清障及成孔功能的咬合式鉆孔灌注樁作為基坑圍護結構，圍護樁采用φ1 000@850咬合樁，A區(qū)圍護樁長19.45 m，B區(qū)圍護樁長 20.15 m，C 區(qū)圍護樁長 23.65 m，由于圍護結構距黃浦江防汛墻距離過近，為增加其抗?jié)B性能，提高基坑安全性，在咬合樁全部完成后，在防汛墻與咬合樁之間施工一排φ800高壓旋噴樁進行止水加固，樁長11.65 m及13.15 m。

3 硬切割法咬合樁施工技術

3.1 導墻施工

因咬合樁緊貼結構，且設備重量大，樁與樁之間的咬合難以控制，故在正式施工前必須按照設計提供的基坑控制邊界施作鋼筋混凝土導墻，導墻對鉆孔孔位起到控制作用。

為防止咬合樁圍護結構在基坑開挖時由于外側土壓力作用及垂直度偏差向內位移，咬合樁導墻放樣時須適當外放，導墻模板直徑一般較套管直徑大20 mm，導墻寬為1 820 mm，厚400 mm，導墻孔位中心間距850 mm，搭接長度為150 mm。導墻內配φ16@250雙向鋼筋，導墻的混凝土等級采用C20。導墻平面見圖1，導墻剖面見圖2。

圖1 導墻平面圖

圖2 導墻A—A剖面圖

3.2 套管檢查

咬合樁的套管采用φ1 000的雙壁鋼套管，在使用前，應對套管外觀質量、順直度等進行檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時糾正，先按單節(jié)套管進行檢查，然后按全長(樁長+5 m)套管進行檢查，對每節(jié)套管編號，做好標記，拼裝套管時按編號進行。鋼套管見圖3。

圖3 鋼套管

3.3 咬合樁施工

為便于咬合切割，咬合樁分矩形鋼筋籠的樁(轉角搭接處采用無鋼筋籠的樁)和圓形鋼筋籠的樁，先間隔施工矩形鋼筋籠樁，待矩形鋼筋籠樁強度達到設計強度30%以上時，再施工兩矩形鋼筋籠樁之間的圓形鋼筋籠的樁。施工順序見圖4。

圖4 咬合樁施工順序

3.4 咬合樁成孔

1)矩形鋼筋籠樁成孔施工。施工前調整鉆機的水平度，檢查導桿與套管的垂直度，本工程采用進口CD全回轉套管機進行施工，該機能集清障、成孔為一體，在切割土體時應始終保持鋼套管埋深比鋼套管內的土面深3 m～5 m，防止出現(xiàn)土體管涌現(xiàn)象，施工中邊旋轉鋼套管邊抓土至孔底標高后澆筑混凝土。2)圓形鋼筋籠樁成孔施工。圓形鋼筋籠樁待矩形鋼筋籠樁強度達到設計強度30%以上時進行硬切割咬合施工，在成孔施工時同理應始終保持鋼套管埋深比鋼套管內的土面深3 m～5 m，防止出現(xiàn)土體管涌現(xiàn)象，切割時速度放慢，嚴格控制垂直度，保證相鄰樁之間有足夠的搭接長度。

在以上成孔過程中，必須隨時用兩臺經(jīng)緯儀在縱向和橫向進行鋼套管的垂直度的監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)問題及時糾偏，確保垂直度控制在設計要求之內。

3.5 鋼筋籠安裝

鋼筋籠制作滿足設計及施工規(guī)范要求，鋼筋籠采用吊機進行吊裝，吊裝時應采取措施防止扭轉、彎曲變形、緩慢下放，鋼筋籠必須在鋼套管內居中放置，滿足設計對混凝土保護層要求，避免切割施工時切割到矩形鋼筋籠鋼筋。

同時為防止起拔鋼套管時將鋼筋籠帶上，應采取如下措施:

1)確保灌樁混凝土的和易性良好，根據(jù)設計要求控制粗骨料最大粒徑。2)鋼筋籠的加工應確保精確，在運輸、吊裝過程中采取可靠措施防止鋼筋籠扭曲變形。3)在鋼筋籠底部加焊一塊比鋼筋籠略小50 mm的薄鋼板，增加其抗浮能力。

3.6 混凝土澆筑

在混凝土澆搗前做好各項準備工作，檢查混凝土導管外觀質量，導管直徑采用20 cm～30 cm螺紋連接鋼導管，進行水密承壓和接頭抗拉試驗，安裝每節(jié)導管應扣緊，開始灌注時，導管底部至孔底距離控制在30 cm～50 cm。

灌注混凝土時首次上料應保證不得少于初灌量，首次灌注完成，混凝土導管應處在埋深2 m以上的位置，首斗料下落完成后應試拔外套管(起拔量不超過10 cm)，檢查鋼筋籠是否跟管上浮，如發(fā)現(xiàn)跟管，應立即進行反壓處理，如一切正常，才繼續(xù)上料作業(yè)。每完成一斗混凝土或一車后均應進行起拔檢查，起拔量不超過10 cm，該過程一直延續(xù)至拆卸第一節(jié)外套管。

按鋼套管編號計算每節(jié)鋼套管標高，混凝土澆搗時及時測量孔內混凝土面標高，當混凝土面標高減鋼套管標高大于3 m時，開始起拔第一節(jié)鋼套管，如此重復進行第二次起拔鋼套管。混凝土導管也逐節(jié)起拔拆除，按混凝土面標高控制起拔量，保持導管埋深在2 m～6 m。當最后一節(jié)鋼套管拔出后，再次測量孔內混凝土面標高，確保混凝土面標高達到設計標高，然后拆除混凝土導管。

混凝土按水下混凝土要求，坍落度控制在200 mm左右，嚴格把好水泥等原材料質量關，控制好施工現(xiàn)場配合比，掌握好攪拌時間和混凝土良好的和易性。

4 結語

1)硬切割法咬合樁成樁質量可靠，對周邊環(huán)境影響小，本工程委托專業(yè)監(jiān)測單位對咬合樁與基坑施工期間進行了全過程監(jiān)測，相關數(shù)據(jù)均達到了設計要求。2)硬切割咬合樁在地下障礙物較多，明挖清障困難情況下較適用。同時，機械設備有多種型號選擇，可根據(jù)具體施工條件配備相應的機械設備。3)施工時嚴格控制樁身垂直度及樁身質量，垂直度控制在3‰以內。4)臨樁混凝土強度達到30%后再進行硬切割咬合施工。5)為防止咬合部位出現(xiàn)滲水現(xiàn)象，咬合樁外側建議使用旋噴樁等措施進行止水加固。

本工程施工周邊環(huán)境極其復雜，場地狹小，地下障礙物多，離黃浦江防汛墻近，防汛要求高，經(jīng)過建設、設計、監(jiān)理、施工單位多方努力，最終順利完成了工程建設，取得了圓滿效果，為今后同類工程建設提供了寶貴的經(jīng)驗。