先隧后站法隧站接口硬咬合樁支護技術

王保磊

（廣州地鐵集團有限公司，廣東 廣州）

1 工程概況

廣州地鐵九號線某站為在既有成型隧道基礎上新增加車站，總長160 米，為全明挖車站。車站為地下兩層120m 島式站臺車站，標準段寬29.25m，車站開挖深度約15m，采用明挖順筑法施工，圍護結構采用0.8m 厚地下連續墻，地下連續墻設計深度26-28m（進入不透水層）。巖層從上到下主要有：人工填土<1>、粉細砂<3-1>、礫砂<3-3>、粉質粘土<4N-1>、粉質粘土<4N-2>、粉質粘土<4N-3>、淤泥質粘土<4-2B>、粉質粘土<5C-1A>、可塑粉質粘土<5C-1B>、粉質粘土<5N-2>、硬塑粉質粘土<5C-2>、微風化灰巖<9C-2 >。車站主體結構底板主要位于<3-1>粉細砂層，<3-2>中粗砂層。由于盾構隧道先于車站完成，本車站東、西端頭地下連續墻下方存在既有盾構隧道管片結構，既有盾構隧道埋深度約為7.5m，管片為C50 鋼筋混凝土結構，隧道內徑5.4m，外徑6.0m，管片環寬1.5m，管片厚度0.3m。

2 隧站接口圍護結構方案比選

2.1 吊腳連續墻+隧道頂及隧道底部大面積冷凍法方案

車站與隧道結構相結處支護結構，通常采用吊腳連續墻施工+隧道頂及隧道底部大面積冷凍法施工作為基坑的圍護結構施工方案。即：對于隧道上方地下連續墻只做隧道上面半幅，此半幅通過第一、二道混凝土支撐及冠梁、圍檁同其他連續墻一起固定，起到支護隧道上方水土的作用，隧道下方采用大面積冷凍法加固后開挖。

2.2 硬咬合樁施工方案

廣州地鐵九號線某站東西端頭既有盾構隧道位置圍護結構采用φ1000@1300mm 硬咬合樁+局部冷凍法支護形式，各端頭單線隧道設置7 根素樁（無鋼筋籠） +6 根葷樁（帶鋼筋籠），咬合350mm，深度28~32m，在做好既有隧道保護措施下，通過全套管全回轉鉆機直接破除咬合樁范圍內既有盾構隧道管片，最終進入到不透水層，連續墻與樁無縫搭接，滿足基坑止水、擋土的要求。

圖1 某站咬合樁模型圖

吊腳連續墻+隧道頂及隧道底部大面積冷凍法施工由于冷凍管過長，無法保證搭接區域，可能存在冷凍盲區，影響基坑施工安全；長時間冷凍破壞地層巖體結構，導致巖體膨脹，形成新的裂隙水通道，凍結施工周期長，引發不確定風險，造成凍結帷幕易出現薄弱環節，極易引發基底涌水涌砂風險；大面積冷凍施工對既有隧道的影響。因此保證基坑開挖施工安全，預防涌水涌砂風險，減少對既有隧道的影響是關鍵。采用全套管全回轉鉆機直接切割既有隧道管片，完成硬咬合樁施工，可保證基坑開挖施工安全，及將對既有隧道影響降到最低。

3 施工工藝

3.1 施工工藝原理

在做好隧道管片保護措施下，施工φ1000mm 咬合樁，咬合350mm，在樁成孔過程中，利用全套管全回轉鉆機強大的扭矩、壓入力，全套管壓入及鉆進切割隧道管片。咬合樁施工完成后，與排樁咬合的地下連續墻采用不帶工字鋼槽，連續墻施工完成后進行樁施工，地下連續墻與排樁咬合200mm，并在兩者接口處設置6 根深度26~27m 的?600@450雙管旋噴樁。

3.2 主要流程施工方法

1） 既有隧道保護

為最大程度避免全套管全回轉鉆機鉆進切割管片時對鄰近隧道管片造成破壞，在管片切割部位及管片切割孔邊緣向兩側隧道管片方向不小于1.5m 范圍，澆筑C10 細石混凝土，咬合樁施工前，在填充墻兩側既定位置架設預制鋼模板及支撐體系（在端頭30m 范圍內管片內部設臨時支架及鋼箍，防止管片變形開裂）。

2） 管片支撐加固

車站端頭咬合樁施工前，在端頭永久隧道內30m 范圍管片設臨時支架及鋼箍，防止管片變形開裂。加固形式如下圖：

圖2 相鄰環型鋼支撐加固立面布置圖

3） 隧道填充墻模板安裝及砼澆筑

（1） 鋼模板安裝

①鋼模板采用預制鋼模板，共分為7 個單元，單元與單元之間采用螺栓連接；鋼模加工圖如下。

圖3 預制鋼模大樣圖

②每道封堵墻采用兩道鋼模，鋼模與鋼模間距2~3 環管片。

③鋼模采用電動葫蘆進行隧道內安裝，從下往上逐單元安裝，安裝順序為：I 單元~II 單元~III 單元...VII 單元，鋼模與管片通過管片吊裝孔進行固定。

3.3 鋼模間填充混凝土

①地面小鉆機引孔，引孔至管片頂外弧面。

②引孔完成后下放鋼套管至管片頂，對孔內進行灌漿回填，灌漿采用水灰比1:1 水泥漿，孔內冒漿后停止灌漿。

③地面小鉆機在套管內再次進行抽芯引孔，到達管片頂后，直接抽穿管片。

④利用抽芯孔，作為混凝土泵管進行填充墻內細石混凝土回填。

⑤回填時，通過鋼模上的人閘進行排氣及觀測，并進行鋼模變形監測。

⑥回填完畢待混凝土初凝后，通過鋼模上預留注漿孔進行單液漿注漿，隧道頂部冒漿后停止。待漿液初凝后進行二次補漿，冒漿后封孔，注漿完成。

3.4 硬咬合樁施工

1） 在填充墻完成達到設計強度后，開始從地面進行硬咬合樁施工，采用全回轉全套管鉆機進行切割成孔，進入到不透水層或者巖層終孔。

2） 成樁順序：先施工素混凝土咬合樁A 樁（素樁），在A 樁全部施工完成后，再施工鋼筋混凝土咬合樁B 樁（葷樁），如下圖所示：

3.5 施工要點

（1） 咬合樁導墻采用定型鋼模，澆筑C20 厚300mm 鋼筋混凝土結構，導墻形式如下圖所示。

圖4 成樁順序圖

（2） 鉆機就位后，保證套管與樁中心偏差小于2cm，壓入第一節套管，然后用抓斗從套管內取土，一邊抓土，一邊繼續下壓套管。抓土過程中，隨時監控檢測和調整套管垂直度，發生偏移及時糾偏調整。

（3） 鉆機套管鉆進至距隧道管片頂部以上50cm 時，鉆進壓入力改為靠鉆機自重控制，即壓入力油壓調制“0”位，此時壓入力理論上為200KN，若套管無法壓入時再通過微調，適當增加壓入油壓，每次增加壓入力控制在10KN 以內。鉆機回轉速度調為3 分鐘/轉。

（4） 當孔深度達到設計要求后，及時清孔并檢查沉碴厚度，若厚度大于20cm，則繼續清孔直至符合要求，可用抓斗輕輕放至孔底把沉渣清完。

（5） 確定孔深后，及時向監理工程師報檢，檢測孔的沉碴和深度。

（6） 澆筑混凝土期間，采用邊澆筑邊拔除套管的方法，確保套管底埋入砼不小于2m，最大埋置深度為能夠拔出套管即可。

4 技術研究成果及應用范圍

該技術可以在保證既有隧道安全的情況下：切除既有隧道管片，與地下連續墻形成完整的圍護結構，使基坑處于完全封閉狀態，提高了基坑施工安全性，節約施工工期。此工法可適用于：在有礫巖，孤石，巖溶等復雜地層中和錨索、錨桿、管片等地下障礙物中，高質量完成鉆孔灌注樁施工。

5 結語

該施工技術無泥漿污染、無噪音、無振動，對周邊環境擾動小，施工更加環保，止水效果好、施工速度快，且能保證施工質量，可保障后續工程施工。

通過對先隧后站法隧站接口硬咬合樁的工程實踐,成功的完成在既有成型隧道基礎上新建車站，在全國尚屬首例，取得了良好的社會、環境和經濟效益，具有很好的推廣應用價值。