廣州地鐵七號線下穿黃埔港對樁基處理方案優(yōu)化研究

郭金強

摘 要：工程施工方案的合理選擇和優(yōu)化，對提高工程的施工進(jìn)度和工程質(zhì)量、節(jié)省工程投資和施工安全性具有重要意義。本文結(jié)合黃埔港龍門吊和地磅樁基工程的結(jié)構(gòu)特點和實際情況，就廣州地鐵七號線下穿黃埔港對樁基的處理方案進(jìn)行探討研究，并提出了合理性和經(jīng)濟性相對較好的優(yōu)化處理方案。

關(guān)鍵詞：工程 方案 優(yōu)化

1.問題的提出

根據(jù)廣州地鐵七號線工程下穿黃埔港的施工方案，在盾構(gòu)施工前需先對黃埔港集裝箱龍門吊和地磅樁基進(jìn)行處理，在樁基處理施工期間需借用集裝箱堆場和主要進(jìn)港門口（豐樂門）地磅場地。黃埔港碼頭作為保持城市日常生活生產(chǎn)和貿(mào)易所需貨源功能定位，依托國家一類開放口岸和優(yōu)越的地理位置，大力發(fā)展集裝箱業(yè)務(wù).由于黃埔港港區(qū)堆場能力不足，尤其龍門吊集裝箱堆場更加緊張，故地鐵工程下穿黃埔港施工期間將對港區(qū)生產(chǎn)經(jīng)營帶來很大的影響。為了把地鐵施工對碼頭的生產(chǎn)影響降到最低，提出優(yōu)化處理樁基的設(shè)計施工方案，縮短施工借用碼頭場地時間和場地面積。

2.工程概況

洪圣沙站～裕豐圍站區(qū)間長為1740m，區(qū)間主要下穿黃埔港碼頭后進(jìn)入裕豐圍站。下穿黃埔港碼頭段對龍門吊和地磅樁基處理后采用土壓平衡模式進(jìn)行掘進(jìn)。該區(qū)間隧道下穿黃埔港碼頭七泊位一、二線龍門吊及黃埔港豐樂門地磅，該處隧道覆土約為20m，龍門吊軌道和地磅基礎(chǔ)均為樁基基礎(chǔ)，龍門吊軌道樁基為靜壓預(yù)制混凝土管樁，樁徑為500mm，樁長不詳，侵入隧道平面位置樁數(shù)約為16根。地磅基礎(chǔ)樁基為靜壓混凝土預(yù)制管樁，樁徑為400mm，樁長不詳，樁基貫穿隧道，侵入隧道平面位置樁數(shù)約為15根。區(qū)間隧道與龍門吊及地磅位置關(guān)系見下圖1、圖2、圖3。

3.龍門吊和地磅基礎(chǔ)樁基托換施工方案（原方案）

根據(jù)龍門吊和地磅基礎(chǔ)樁基托換施工方案，在盾構(gòu)下穿黃埔港碼頭前需對影響盾構(gòu)施工的樁基采用全回轉(zhuǎn)鉆機進(jìn)行拔除，然后進(jìn)行樁基托換。方案實施工序為：拆除地磅和軌道梁→拔除混凝土預(yù)制樁→龍門吊及地磅樁基托換→盾構(gòu)通過。

龍門吊及地磅樁基托換，需先拆除托換樁基上部結(jié)構(gòu)，測量定位隧道范圍內(nèi)樁基，使用全回轉(zhuǎn)鉆機拔出隧道范圍內(nèi)樁基，新做樁基和托換梁、再做軌道梁，恢復(fù)路面，盾構(gòu)正常掘進(jìn)通過。見圖4龍門吊樁基地面托換施工示意圖。

（1）龍門吊及地磅樁基拔除。根據(jù)本工程特點，拔樁需采用對周邊環(huán)境影響較小的設(shè)備進(jìn)行，采用全回轉(zhuǎn)套管鉆機進(jìn)行施工，使用鋼套管直徑為1500mm，套管有兩方面功能，一方面將頂部驅(qū)動設(shè)備提供的扭矩和壓入力傳遞給刀頭，同時在鉆進(jìn)的過程中還起到支護(hù)孔壁、防止孔壁坍塌的作用，并配備100t履帶式起重機進(jìn)行施工。其原理是利用全回轉(zhuǎn)設(shè)備產(chǎn)生的下壓力和扭矩，驅(qū)動鋼套管轉(zhuǎn)動將套管鉆入地下，外側(cè)套管回旋鉆進(jìn)作為護(hù)壁，將樁與外側(cè)土體隔離。套管內(nèi)側(cè)插入楔型錘（倒三角錘），將樁擰斷后，再采用沖抓斗將斷樁抓出。在拔樁作業(yè)完成后及時回填，填充材料采用水泥、粘土拌制而成的水泥土，水泥摻量不少于7%。

（2）新樁、托換梁及軌道梁施工。新樁采用鉆孔灌注樁，施工計劃采用泥漿護(hù)壁、旋挖鉆成孔、水下混凝土成樁的施工方法。托換梁及軌道梁采用現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行施工。

4.龍門吊和地磅樁基預(yù)加固方案（優(yōu)化方案）

考慮到龍門吊和地磅基礎(chǔ)樁基托換施工方案工序較復(fù)雜，施工前期需進(jìn)行港區(qū)內(nèi)交通疏解、拔掉龍門吊和地磅樁基并進(jìn)行樁基托換、盾構(gòu)施工等都需占用較大港區(qū)堆場，尤其是龍門吊樁基托換，占用堆場面積大且時間長，對黃埔港內(nèi)集裝箱生產(chǎn)和經(jīng)營影響較大。為此，根據(jù)盾構(gòu)下穿黃埔港碼頭的施工方案，以及結(jié)合港區(qū)龍門吊和地磅樁基入土深度的判斷，再參照分析港區(qū)的地質(zhì)情況，提出龍門吊和地磅樁基預(yù)加固的優(yōu)化方案。

（1）下穿龍門吊施工方案。根據(jù)詳勘地質(zhì)，龍門吊處巖面距隧道最小為1.1m，判斷樁基較大可能未入侵隧道，為此，首先對龍門吊樁基進(jìn)行物探，采用全方位電法進(jìn)行探測，該探測手段需進(jìn)行地質(zhì)鉆孔后再進(jìn)行探測。根據(jù)樁基探測結(jié)果，如未入侵隧道，采用龍門吊樁基預(yù)注漿加固+盾構(gòu)直推的方案進(jìn)行實施。預(yù)注漿采用WSS注漿技術(shù)進(jìn)行施工，其目的為增加土體密實度及自穩(wěn)性，防止地層坍塌及地下水流失，增強樁基摩阻力，控制地面沉降，保證施工安全。盾構(gòu)法采用土壓模式進(jìn)行掘進(jìn)。

WSS注漿技術(shù)是采用二重管鉆機鉆孔至預(yù)定深度后注漿。漿液有兩種，即A液和B液（或C液〕。兩種漿液通過二重管端頭的漿液混合器充分混合。注漿時采用電子監(jiān)控手段實施定向。定量，定壓注漿，使巖土層的空隙或孔隙間充滿漿液并固化，改變了巖土層的性狀。

龍門吊樁基預(yù)注漿加固后，將不再進(jìn)行樁基托換，根據(jù)港區(qū)現(xiàn)狀，港內(nèi)交通疏解道由新建大門入港后垂直通過雙線龍門吊至黃埔港前沿碼頭。

（2）下穿地磅施工方案。結(jié)合裕豐圍站交通疏解方案，新建地磅完成后對原地磅進(jìn)行圍蔽，圍蔽后采用跨孔CT掃描進(jìn)行樁基探測。

根據(jù)樁基探測結(jié)果，如樁基未入侵隧道采用盾構(gòu)直接掘進(jìn)方案進(jìn)行實施，盾構(gòu)通過后，對地磅地層進(jìn)行高密度電阻法，檢測地層是否存在空洞，如出現(xiàn)空洞，進(jìn)行地面注漿加固。確保地基穩(wěn)定。大門回遷前對地磅進(jìn)行平整度測量，出現(xiàn)不均勻沉降時，對地磅基礎(chǔ)標(biāo)高進(jìn)行調(diào)整后進(jìn)行地磅安裝、校檢，達(dá)到使用條件后開放大門。

該新方案龍門吊樁基探測、樁基預(yù)注漿加固、地磅樁基探測及加固、盾構(gòu)施工等較原方案占用場地時間大大的縮減。

5.結(jié)語

經(jīng)優(yōu)化后的龍門吊和地磅樁基預(yù)加固方案與原龍門吊軌道及地磅基礎(chǔ)樁基托換施工方案相比，新方案較大縮小了處理樁基的施工工期和占用集裝箱堆場的面積，較大降低了對碼頭生產(chǎn)經(jīng)營的影響，大大節(jié)省了工程投資，同時也降低了在碼頭區(qū)施工和碼頭生產(chǎn)交叉作業(yè)的安全隱患。

通過方案優(yōu)化，處理龍門吊和地磅樁基施工時間由原6個月縮減至1個月， 碼頭經(jīng)營損失費用比原方案大為減少，大大降低樁基處理工程費用，經(jīng)濟效益明顯。

參考文獻(xiàn)：

[1]杜貽蛟. WSS注漿技術(shù)在城市地鐵盾構(gòu)施工中加固土體的應(yīng)用[J].工程建設(shè)與設(shè)計，2016.