淺談全套管旋挖成孔咬合樁在特殊地層中的應用

田澤剛

(深圳市巖土工程有限公司， 廣東 深圳 518028)

1 工程概況

招商銀行深圳分行大廈項目位于深圳市福田中心區(qū)，工程場地周邊環(huán)境復雜，東側(cè)為深圳地鐵3號線福田車站及少年宮～福田盾構(gòu)區(qū)間，南側(cè)為深圳地鐵2號線蓮花西～福田盾構(gòu)區(qū)間及地鐵地下通道，西側(cè)為鵬程一路和深圳廣電大廈。基坑開挖周長約345m，開挖面積約7116 m2，基坑開挖深度20.75～21.5m。基坑采用圍護結(jié)構(gòu)+三道鋼筋砼內(nèi)支撐體系進行基坑支護，圍護樁樁徑1.2m。圍護結(jié)構(gòu)方面基坑西側(cè)、北側(cè)及東側(cè)北段及基坑南側(cè)采用咬合樁、東側(cè)南段采用地鐵原有的地下連續(xù)墻圍護結(jié)構(gòu)（厚800mm）作為本基坑圍護共同受力結(jié)構(gòu)，安全等級為一級。

2 場地基本地質(zhì)條件

2.1 工程地質(zhì)條件

基坑開挖范圍巖土層有素填土、粘土、中粗砂、粗礫砂、礫質(zhì)粘性土、全風化花崗巖、強風化花崗巖。基坑底為強風化花崗巖，圍護樁進入坑底6m，樁底巖土層為強風化花崗巖或中風化花崗巖。

2.2 水文地質(zhì)條件

場地地下水類型以潛水為主，主要賦存于第四系各地層中，其中第四系沖洪積中粗砂、粗礫砂屬強透水性地層，涌水量大，為主要含水層。

2.3 場地地下障礙情況

項目用地原為高交會場地，場地內(nèi)分布有基礎承臺、地梁及管樁基礎，在基坑東側(cè)北段，咬合樁范圍分布有管樁樁徑為400mm，間距約為3.0m。

地鐵風亭施工錨桿及證券交易中心基坑錨桿從基坑場地東側(cè)紅線伸入場地內(nèi)，具體位置不詳。

3 監(jiān)測要求

項目 預警值mm 報警值mm地表沉降 48 60樁頂沉降 36 45基坑位移 40 50立柱沉降 8 10水位監(jiān)測 4000 5000內(nèi)支撐水平位移 8 10地鐵軌道變形 2 4地鐵車站沉降 4 5

4 項目施工過程概況

建設單位從工期、造價等方面考慮，未采用地下連續(xù)墻作為支護結(jié)構(gòu)，項目圍護樁采用鉆孔咬合樁。

由于周邊環(huán)境，尤其地鐵對基坑變形要求極其嚴格，對咬合樁施工質(zhì)量要求高，旋挖機硬切割咬合樁難以達到施工質(zhì)量要求，存在基坑變形過大風險。項目施工設備選用全套筒鉆孔咬合樁。

4.1 全套管沖抓設備

項目進場施工時，設備選型為MZ-2B搖動式全套管沖抓咬合樁機。

設備配套如圖1。

作業(yè)范圍存在鋼筋錨桿：施工東側(cè)場地時，由于地鐵風亭基坑施工及證券交易中心基坑施工時遺留的錨桿與鋼套筒纏繞，造成搓管機抱死，無法進尺或上拔，容易造成相鄰已成樁廢樁，造成經(jīng)濟損失及存在質(zhì)量隱 患。

作業(yè)范圍存在管樁舊基礎：東側(cè)北段局部圍護樁施工范圍存在老建筑管樁基礎，沖抓設備也無法完成地下障礙物的清障。

作業(yè)范圍圍護樁需進入中風化花崗巖：場地西側(cè)巖面較淺，入基坑底約2m為強風化花崗巖下端或中風化花崗巖，沖抓設備施工進尺困難。

由于場地存在上述特殊地層，傳統(tǒng)的全套管沖抓設備無法滿足施工要求。

4.2 全套管旋挖設備

基于地層原因，設備選型調(diào)整為CG型全套管搓管旋挖成孔咬合樁機。設備配套如圖2。

主要由 1- 搓管機(沖抓長型)、2 - 鋼套管、3- 沖抓斗、4-履帶吊機、5-液壓泵站等組成。

主要由 1- 搓管機(旋挖短型)、2 - 鋼套管、3- 旋挖鉆具、4- 旋挖鉆機等組成。

搓管鉆機往復小角度搓動鋼套管并將其壓入地層。同時旋挖鉆機驅(qū)動旋挖鉆具回轉(zhuǎn)并鉆掘出套管內(nèi)巖土，利用旋挖機大動力扭力對土釘錨桿、管樁舊基礎障礙物及強風化下端或中風化花崗巖進行預先處理，套管護壁鉆掘至設計深度后在套管內(nèi)下入全孔鋼筋籠并灌注混凝土, 同時搓管鉆機繼續(xù)搓動和起拔套管, 邊起拔邊灌注, 直至灌注完畢并起拔出全孔套管。此時成孔和灌注成樁一次完成。

5 施工效果及監(jiān)測

5.1 施工效果

項目施工周期自2011年7月11日至2013年8月8日，工程歷時752日歷天。工程開挖深度約 20m，開挖后檢查旋挖鉆孔咬合樁墻止水效果好及變形小于設計設計值，外觀觀感質(zhì)量良好，整體施工效果達到設計要求。

監(jiān)測結(jié)果如下:

項目 點位（最大值） 累計變化值mm地表沉降 C1-3 -39.8樁頂沉降 WY02 -8.4基坑位移 WY05 -9.9立柱沉降 LC5 -6.8水位監(jiān)測 SW3 4140內(nèi)支撐水平位移 LZ5 +5.8

5.2 監(jiān)測情況

施工監(jiān)測自基坑開挖2012年4月至2013年8月，共20個月，各監(jiān)測項目在設計允許范圍內(nèi)，基坑安全可控。

6 結(jié)論

全套管設備和工法是一種適合在城市施工的環(huán)保安全型施工技術(shù)，成功解決了常規(guī)工法在泥漿難以護壁的軟弱地層、含承壓水的流沙和流塑地層，易塌孔埋鉆地層、松散地層、存在地下障礙物和卵礫石層中無法鉆進成樁的難題。

全套管旋挖咬合樁相比較其他幾種常用的圍護型式有其自身很大的優(yōu)勢：全護筒，能夠克服不良地質(zhì)條件下灌注樁成樁困難的問題；是更環(huán)保、更安全(全孔套管護壁, 無泥漿)；成樁質(zhì)量更好(樁孔無泥皮和沉渣, 樁身無縮徑和離析)；從經(jīng)濟角度，咬合樁相比地下連續(xù)墻具有低配筋率，節(jié)約造價的優(yōu)勢。

[1]宋志彬, 馮起贈, 和國磊, 王年友, 張金昌.CG 型全套管搓管成孔設備的研究和應用[J ]. 探礦工程( 巖土鉆掘工程), 2009年增刊.

[2]劉廣志. 鉆孔樁成樁工藝與設備的新進展.劉廣志探礦(鉆掘)工程文選[M ].北京: 中國物價出版社.