馬來西亞DUKE 高速公路項目隔離樁施工探討

賀 磊

（中鐵東方國際集團有限公司，北京 100071）

1 項目概況

隨著經濟的發展，城市基礎建設發展越來越快。特別是在大城市，由于時間與空間的交叉，鄰近地下建筑物的價值和經濟效益日益凸現，日趨形成“高建筑而窄間距”，即地下結構與地下結構周邊建筑之間的間距越來越小，最終導致相互之間由于不均勻沉降、不同受力而受到影響。

馬來西亞吉隆坡修建DUKE 高速公路跨越吉隆坡市區。由于吉隆坡發展較早，上部和地下的很多建筑均有幾十年的歷史。工程為DUKE 高速公路第三標段，位于吉隆坡市區DESA PANDAN，全長約2.5km，該項目樁基礎有160 根，樁徑有2500mm、2000mm、1800mm、1500mm、1350mm，樁基的混凝土強度為G40，其中樁徑2500mm 和2000mm 均為單樁基礎，其余為群樁基礎。整個樁基工程的側面均有SMART 地下隧道，樁邊距離隧道邊的距離基本在3 ～8m。

地質情況如下：（1）0 ～0.5m 為路面結構層；（2）5 ～30m 為松散的沙層，褐色，黑色，含少量腐爛的植物；（3）30m 以下是石灰巖，白色，灰色，紅色均有，斜巖、有夾層、溶洞均有，巖石強度不一，地質情況比較復雜。

2 圍護結構技術比較分析

為了避免高速公路的樁基在施工期間及后期高架橋運營時對SMART 隧道結構造成破壞，需要采取措施避免施工期間和后期運營時對隧道的影響。

（1）振動錘下護筒的方式：原理上可以做到樁基孔壁的防護，避免在復雜地質情況下，樁孔坍塌對隧道及地面的影響；但此項目離隧道很近，周圍都是高層建筑物，避免對既有結構的影響，不能采用此種工藝。

（2）雙鋼筒的保障措施：第一層臨時鋼護筒用于施工防護上，內部第二層永久鋼護筒用于減少高架橋運營時對隧道的震動影響上；但外護筒下沉的方式就現場的條件很難做到，內護筒的施工難度很大，質量也無法保證，施工成本巨大。

（3）其他注漿方式及加固措施：均不能達到業主對質量的要求及風險控制的要求。

綜合現場的具體條件、要求、工藝的實現性及成本考慮，選擇在樁基礎和SMART 隧道之間增加了一排隔離樁，通過隔離樁來隔離施工時巖石產生的振動，施工時避免樁孔坍塌對隧道的影響及運營時正式樁基產生的振動，從而保護既有的SMART 隧道的安全。

3 隔離樁類型的選擇

考慮到樁邊與隧道外壁的間距，該項目的隔離樁主要采用直徑300mm 微型排樁和880mm 的咬合樁。隔離樁的深度一般到達隧道的中間標高，該項目隔離樁的深度約22m。隔離樁距離正式樁間距1.5m。隔離樁均為素樁，灌注1 ∶36 的砂漿，保證灌注的砂漿不凝固也不松散。

由于隔離樁是排樁，施工時要間隔施工。為了減少振動，設備采用振動較小的微型樁機施工。

根據正式樁距隧道邊距離，將隔離樁的施工分為3種類型，如表1 所示。對于1 型樁，在正式樁和隧道之間將打300mm 微型排樁；對于2 型，在正式樁和隧道之間將打880mm 的咬合樁墻，如圖1 所示。對于3 型，樁外表面到隧道外表面的距離大于8m，不用打隔離樁。

表1 隔離樁類型選擇

圖1 1 型及2 型隔離樁施工布置示意圖

4 施工工藝分析

4.1 微型樁和咬合樁施工工藝

（1）1 型微型排樁施工：300mm 微型排樁采用多功能鉆機施工，該項目采用的XCMG 150Z 型多功能鉆機，配備三枚壓輪鉆頭切巖。外套管采用300mm 的鋼管，通過絲牙連接，為保證樁徑，套管跟著鉆頭一直到底。施工過程中，配備22kW 的高壓水泵從鉆桿內注水，帶出鉆孔過程中的渣土。到設計孔深后，直接灌注1 ∶36的砂漿。灌注完成后，拔出套管。

（2）2 型咬合樁施工：880mm 咬合樁采用全套管旋挖鉆施工，該項目采用的XCMG 400E 鋼絲繩加壓型旋挖鉆機，配備花管驅動，截齒撈沙鉆頭，筒鉆，套管。旋挖鉆機配上花管驅動下護筒，護筒采用螺栓連接。下到設計的深度后，旋挖鉆機取出渣土和巖石，然后通過導管灌注1 ∶36 的砂漿。灌注完成后，拔出套管。

4.2 施工過程控制

根據施工方案要求，隔離樁的寬度大于正式樁的樁徑600mm。以1350mm 的樁為例子，需要做7 根樁徑300mm 的微型排樁或者2 根880mm 的咬合樁。

300mm 微型排樁施工時，隔樁跳打施工，即先施工1 號、3 號、5 號、7 號樁，再反過來做2 號、4 號、6 號微型排樁。由于是全套管，使用清水鉆孔即可滿足要求。

880mm 咬合樁施工時，2 根樁咬合20cm，全套管跟進至樁底。由于樁徑較大，需要出土車配合出土。該項目施工時，地下水位豐富，到巖面時，孔內已經有地下水，故不用往孔內加水。

主要施工流程如下：平整場地→測設樁位→設備就位對中→吊安第一節底節套管→控測垂直度和偏位→壓入第一節套管→校核偏位和垂直度→取土，套管跟進→測量孔深→清除虛土，檢查孔深→驗孔→放入混凝導管→灌注混凝土逐次拔套管，拔導管→測定樁頂混凝土面→設備移位。

4.3 施工質量控制

（1）成孔質量控制。因為成孔孔徑要求不小于設計孔徑，所以要求全套管跟進。在鉆進過程中，時刻檢查套管的垂直度，保證成孔的垂直度。

（2）砂漿質量控制。由于每個孔的方量較少，砂漿均為現場攪拌，攪拌時，沙子和水泥的量必須按照配合比攪拌。水泥過多會導致砂漿凝固，隔離效果減弱；水泥少，砂漿中的沙子會比較松散，對鉆孔樁施工有一定影響。

4.4 施工中的重難點

（1）地下管線的探測。該項目處在繁榮的商業區和密度很大的住宅區，地下管線繁多、布置復雜，在施工開挖的過程中，必須注意不能損壞相關的管線，避免對社會的影響，相關措施如下：①查看原始的管線布置圖，在開挖過程中監控，到達管線50cm 的距離，采取人工開挖，避免設備工作幅度大，對管線有影響；②對施工作業區，按照地下管線探測要求，分層探測，確保安全；③成立應急小組，避免出現問題，并對出現的問題在最小影響范圍內進行及時解決。

（2）既有建筑物的監測。施工應減少對隧道及周圍建筑物的影響，因此監測既有建筑物的狀態，也是本項目的一項重點工作，措施如下：①按照業主圖紙進行相關監測點的布置工作，定期進行相關布置點的監測工作，并在業主的監測要求頻率上，加大監測的頻率；②在一些離建筑物比較近的地區，加大監測點的布置密度，并加大監測范圍，確保整體得到把控；③確保現場24h，對地表、現場等風險較大的區域的觀測。

（3）套管的拔出工作。施工中的難點主要是套管的拔出，因為套管入巖后，有可能被巖石卡住，也有可能是鉆渣落在套管和巖石中間抱死了套管。300mm 的微型樁在套管入巖時上下反復提升幾次，減少卡住的概率。同時現場配備小型振動錘，防止套管拔不出來。880mm的咬合樁，在施工過程中，全套管施工需要工序連續，在深度較深時，施工若有中斷，每隔30min 需要轉動套管一次，減少套管抱死的風險；現場配備拔管機，避免旋挖鉆轉不動不了套管時，拔套管強大的扭矩，可以將套管拔出。

（4）咬合樁全套管長度的合理配置。因旋挖鉆機設備的提升高度有限，需要在套管的配置的時候進行合理的配置，一般以1m、3m、6m、8m 各種長度的套管配置為宜。

（5）取土速率的控制。不管微型樁施工還是全套管咬合樁的施工，取土速率的控制非常關鍵，確保套管底口超出取土面1m 以上，避免超挖造成孔壁坍塌。

5 隔離樁有限元模型分析

如圖2 所示，顯示了三維有限元模型，顯示了樁，隔離墻，隧道和連續體。在施加力時樁和周圍環境的沉降如圖3 和圖4 所示。樁的估計沉降為5mm。經過三維有限元分析，采用在樁與隧道間施工微型樁或排樁的方法，如圖5 所示，由于樁的荷載和位移而引起的隧道附加應力及應變較小，可忽略不計。

圖2 三維有限元模型

圖3 沉降模型分析

6 結束語

該項目使用隔離樁的施工方法，有效控制了樁基施工對周圍既有建筑物的影響。目前該項目的樁基工程已經全部完成，根據地面沉降觀測以及相關監測點的監控，未發現隧道有超過設計外的變形和位移，周圍既有建筑物也未有超出控制控制外的影響，施工完的結果與施工計算模型的結論基本一致。

圖4 沉降模型分析

圖5 隧道撓度分析

類似標段類似條件下，采取其他注漿加固、雙護筒的工藝等，施工速度、施工成本和施工效果上，都沒有此種工藝的優勢。相比其他工藝，在注漿加固上節省2個月工期。該項目合同額6000 萬人民幣，施工本工藝與雙護筒的施工工藝上，節省成本600 萬人民幣，新工藝的使用及施工完的結果，受到了業主及其他相關單位的高度贊譽。

此種工藝方法，驗證了隔離樁在保護隧道及隧道周圍建筑的效果，其應用具有良好的前景。對于以后一些特殊地形、特殊地質條件，對施工要求高的一些項目具有一定的借鑒意義。