媽灣跨海通道1標咬合樁施工分析

謝雷雷

上海隧道工程有限公司廣東分公司 廣東深圳 518000

1 工程概況

媽灣大道綜合管廊前海段作為媽灣跨海通道工程的重要組成部分，考慮遠近期結合，將綜合管廊拆分實施，近期僅實施電力艙（電力隧道），避讓遠期隧道范圍。規劃的其余三艙管廊與遠期隧道南延同期實施。電力隧道為閉合框架結構，采用明挖法施工。電力隧道里程為K0+000-K1+911.474，支護總長度為1960m，基坑深度為7.27m-12.70m，基坑寬度為5.65m-7.6m，其中標準段基坑寬度為5.65m。基坑圍護結構形式為咬合樁。根據設計施工圖紙要求采用全護筒旋挖鉆樁工藝進行施工。配筋樁直徑 1000mm，樁間距1600mm，樁間采用素混凝土樁進行隔水，樁徑 1000mm，樁間距 1600mm。樁身混凝土均為C30水下混凝土灌注。

圖1 工程平面示意圖

根據鉆探揭露，結合區域地質資料，本工程場地勘察深度范圍內主要分布巖土層從上至下依次為：人工填土（素填土、雜填土、填石、填砂、沖填土），其下為全新統沖洪積粘土、中粗砂，上更新統湖沼沉積淤泥質粘土，沖洪積細砂（含淤泥）、粘土、粗砂，中更新統殘積砂質粘性土、構造巖及全-微風化薊縣系的混合花崗巖[1]。

2 施工難點

本項目電力隧道圍護結構設計采用咬合樁的圍護形式，鉆孔咬合樁使用套管鉆機施工，相較于其他類型的混凝土灌注樁，具有機械化程度高、成孔速度快、無孔壁坍垮問題、成孔垂直度精度高、樁型標準、質量容易控制、整體性好、成樁過程噪音低等優勢。鉆孔咬合樁適用于除巖層以外的土質地層，但在孤石、泥巖層或在軟巖地 層中成孔時效率會顯著降低，對于含大于套管內徑1/3的填石不均勻地層慎用。本工程地下存在大范圍填石層，主要由花崗巖塊石組成，塊石直徑多為0.2-0.8m，含量約為50-80%，局部填石塊徑大于1.5m，其余為碎石、角礫、砂及黏性土充填，結構稍密為主，局部松散。填石層在咬合樁成孔施工過程中產生了較大的不利影響，在實際施工過程中，采取了開挖換填、重錘沖擊砸爛障礙、搓管機輔助套管沉降等措施。

圖2 單樁施工工藝流程圖

3 咬合樁施工

3.1 施工原理

本工程選用的咬合樁施工方法是搓管機+旋挖鉆機，其施工原理是采用搓管機鉆孔及下壓套管、旋挖鉆機取土施工，樁與樁之間相互咬合排列的一種基坑圍護結構。咬合樁的排列方式為一根素樁（A樁）和一根葷樁（B樁）間隔，先施工A樁，再施工B樁，A樁砼采用超緩凝型砼，B樁的施工必須在A樁砼初凝之前完成，B樁在施工的時候利用套管鉆機的切削能力切掉A莊相交的部分，從而實現了咬合。

圖3 咬合樁施工順序示意圖

3.2 設計要求

本工程咬合樁采用全護筒旋挖鉆灌注樁，本次實驗樁成孔設計要求如下：

（1）樁樁定位誤差<10mm，樁的垂直度偏差<0.3%。

（2）孔底沉渣厚度不大于200mm。

（3）咬合樁成孔施工采用全護筒跟進，護筒底部至支護樁底，上下正直，護筒中心線平面偏差小于5cm。

3.3 施工主要機械設備

咬合樁施工采用搓管機+旋挖鉆機方法進行全護筒旋挖鉆樁基施工，施工階段進場設備如表1：

表1 主要設備機具表

3.4 前期準備

（1）常規準備：

①熟悉圖紙，組織圖紙會審，編制樁基專項施工方案。

②施工前逐級進行技術及安全交底，安全技術交底隨任務單同時下達至班組，使技術安全管理工作在思想組織及措施上均得到落實。

③組織好材料供應，從供應渠道、運輸倉庫等方面落實，保證工程不受原材料影響。

④做好現場的防雨、排水工作。

⑤了解施工場地上空和地下管線網，制定防范措施。

（2）填石層換填。由于建設單位及設計單位不同意變更設計方案，同時考慮到施工場地范圍內填石層埋深較淺，故對填石層采取換填的方法進行處理。

3.5 成孔施工

（1）鉆機就位。樁位放樣，將鉆機移動到準確位置上，確保鉆機套管中心與樁位中心在統一鉛垂線上，其對中誤差小于10mm，正式鉆孔前，鉆機進行試運轉，確保鉆機的連續施工。

（2）鉆進成孔、取土。吊裝首節帶切削靴的套管，將搓管樁機鉗口平行提升（舉升缸同步提升）到較高位置約400毫米左右，同時調整調節缸。鉗口圓要同心于底盤圓或與定位標記同心。鉗口打開，吊車將首節套管垂直置于搓管樁機鉗口內，縮緊夾緊缸，將套管夾緊。然后，操作舉升缸緩步下壓，緊跟調整調節缸前后回縮和調整舉升缸左右升降。使首節套管垂直精度達到施工技術標準后再進行下壓搓管動作。第一個行程完成后，再進行下一個行程動作（松開鉗口、提升鉗口、同時伸出調節缸、鉗口夾緊，舉升缸左右調節，調節缸前后調整護套管的垂直度），調整垂直度一般要求在壓進1m-1.5m內完成。在套管自重力、夾持機構回轉力及壓力的復合作用下，先將第一節套管沉入土中，然后在上邊連接第二節套管。同步旋挖鉆頭在套管內陶土，當鉆孔達到設計孔深后，應將鉆頭留在設計深度處機械旋轉數圈，盡量將孔底沉渣裝入斗內，采用直接旋挖清孔[2]。

3.6 鋼筋籠吊裝

鋼筋籠在電力隧道鋼筋加工場加工成型，根據規范要求進行自檢、隱檢和交接檢，內容包括鋼筋外觀、品種、型號、規格，焊縫的長度、寬度、厚度、咬口、表面平整等，鋼筋籠的主筋間距（±10mm）、加勁筋間距（±20mm）、鋼筋籠直徑（±10mm）和長度（±10mm）等，并作好記錄。結合鋼筋焊接取樣試驗和鋼筋原材復試結果，有關內容報請檢驗合格后方可吊裝。

3.7 灌注混凝土

選擇合適的導管，導管直徑為25-30厘米，導管長度4m-5m，并準備一定數量不同長度的短導管，用以減少導管裝拆的次數。導管底端下至孔底標高上50cm左右，漏斗安裝在導管頂端。砼澆注前必須檢查砼塌落度、和易性并記錄，混凝土運到灌注點不能產生離析現象，灌注混凝土前孔口要蓋嚴，防止混凝土落入孔中污染泥漿。砼首灌量應灌至導管下口2m以上，導管下口埋入砼的深度不小于1.5m，不大于4m，設專人及時測定，以便掌握導管提升高度。每次拆卸導管，必須經過測量計算導管埋深，然后確定卸管長度，使混凝土處于流動狀態，并作好澆注施工記錄。混凝土灌注必須連續進行，中間不得間斷。拆除后的導管放入架子中并及時清洗干凈，在混凝土灌注過程中，應始終保持導管位置居中，提升導管時應有專人指揮掌握。。

4 工程難點分析及應對措施

媽灣跨海通道工程電力隧道咬合樁施工范圍內分布大面積的填石層，填石主要由拋石擠淤形成，填石層填石大小不均，塊石直徑多為0.2-0.8m，含量約為50-80%，局部填石塊徑大于1.5m，常夾有大量的黏性土，與素填土混雜分布，沒有明顯分布界線。填石層對咬合樁成孔施工產生了極為不利的影響，屬于套管咬合樁慎用地質條件，在建設單位與設計單位不同意變更設計方案的前提下， 我單位針對性的采取了以下措施，保證了咬合樁施工的順利進行[3]。

（1）針對施工場地范圍內填石層埋深較淺，故對填石層采取換填的方法進行處理，該方法解決了大范圍的填石層問題；

（2）針對在成孔過程中遇有孤石等障礙物時，要采用重錘等工具沖擊砸爛障礙物，以保證套管的正常升降；

（3）搓管機與套管相結合，有利于提高套管升降的速度以及切削土體的能力。

5 結語

媽灣跨海通道工程地質條件復雜，尤其是大范圍的填石層存在，對咬合樁等地下工程的施工產生了諸多不利的影響。施工過程中需針對性的進行分析，采取有效的施工措施，保證咬合樁施工的順利實施。