鄰近地鐵隧道的鉆孔灌注樁施工技術研究

沈 鳴

(華潤置地(上海)有限公司，上海 201103)

1 概述

近二十年來軌道交通建設在全國各地飛速發展，以上海為代表的大型城市已建成總里程居世界前列的軌道交通網。大型商業樓及辦公樓在選址時傾向于便于搭乘軌道交通，甚至直接與車站相接的區域，因此如何在施工過程中做好對軌道交通線路的保護是上述工程建設的首要課題。本文將結合工程實例研究鄰近地鐵隧道區間條件下鉆孔灌注樁施工的技術措施。

2 工程實例

2.1 工程背景

上海某大型商業綜合體項目位于上海市長寧區。由于地鐵二號線隧道橫穿項目用地，工程建設分為東西兩個區進行。建設場地原為歷史保護建筑，因此工程建設包括對部分保護建筑物的復建，其中部分保護建筑的樁基需緊鄰地鐵隧道施工。

2.2 工程地質

根據勘查報告，本工程場地整體上屬正常地層分布區，第①層雜填土及浜填土，層厚3 m；第②層黏土，層厚1.6 m；第③層淤泥質粉質黏土，層厚3.3 m；第④層淤泥質黏土，層厚7.6 m；第⑤層黏土及粉質黏土，層厚21.6 m；第⑥層粉質黏土，層厚3 m；第⑦層粉砂及粉細沙，層厚13.6 m。

2.3 工藝概況

以銀杏屋為代表的保護建筑物位于地鐵二號線正上方，基礎形式采用傳統的泥漿護壁鉆孔灌注樁，樁徑600 mm，樁長40 m，鉆孔樁邊緣至地鐵隧道最小距離為3.3 m，樁與隧道關系見圖1。

3 工藝性試驗

3.1 試驗背景

根據同類工程的研究結果，在鄰近地鐵區間隧道的條件下進行鉆孔灌注樁施工時，使用長套筒跟進保護可以有效減小隧道變形[1]。此外在夜間地鐵停運期間進行施工可避免施工過程中周邊土體受列車通過造成的振動的影響，對防止縮頸及坍孔有積極作用。但考慮到本工程實際情況，如采用套筒輔助鉆進成孔則無法在地鐵停運期間內完成灌注樁的施工，因此為選取最優施工方案進行工藝性試驗。

3.2 試驗介紹

在擬施工場地選取2根工程樁作為工藝性試驗試樁，樁徑600 mm,樁長43 m，編號坑S1，S2。其中僅S2采用鋼護筒護壁方式施工。

在距離2根試樁中心約3.5 m位置各設置1個土體測斜孔，用以監測施工過程對周邊環境的影響，監測深度至樁底。試樁施工階段每天監測2次～3次，試樁完成后再連續監測，觀測后續的土體位移變化，至土體穩定。

3.3 試驗結果

根據S1測斜孔深度與變形量關系圖顯示，S1在成孔后變形量最大，變形量為2 mm左右，隨著施工過程進行，變形量逐漸減小，混凝土澆筑后達到0.4 mm左右，之后變形量有所反彈最終趨于穩定，最終變形量均保持在0.5 mm左右，詳見圖2。

根據S2測斜孔深度與變形量關系圖顯示，由鋼護筒形式護壁施工的試樁S2，成孔后變形量在1 mm左右，隨著施工過程進行，變形量逐漸減小，混凝土澆筑完成后達到最小變形量在0.5 mm左右，之后變形量開始反彈，最終變形量均保持在1.5 mm左右，詳見圖3。

3.4 結果分析

夜間施工的S1變形量最大值(2 mm)出現在成孔后，后續趨于穩定(0.5 mm～1 mm)；采用護筒的S2變形最大值(1.5 mm)出現在混凝土澆筑完成后4 d～5 d(1 mm～2 mm)。

夜間施工的S1隨深度變化最終變形量區別不大；使用套筒的S2數據較為離散。

通過比較S-1(夜間施工)與S-2(套筒護壁)的監測數據，S1在成孔及清孔階段造成的土體變形在混凝土澆筑后會逐步穩定并有一定的恢復，最終對周圍土體造成的變形影響較小，基本在1 mm以內。使用套筒護壁工藝施工鉆孔樁，由于成孔后下放套筒需較長時間，且套筒與孔壁之間無法完全緊貼，套筒與孔壁之間的間隙造成混凝土澆筑后變形穩定時間相對較長且離散性較大。綜合考慮上述因素后，決定在不使用鋼護筒的情況下進行鉆孔樁的施工，但必須保證整個施工過程于地鐵停運期間完成。

4 關鍵技術措施

為確保地鐵區間隧道萬無一失，鄰近地鐵的鉆孔灌注樁除應滿足通常施工的要求外還應采取額外的保護措施。

4.1 測量定位

施工前，根據地鐵監護單位提供的坐標將地鐵隧道邊線輪廓完整放樣至施工地坪上，在監護單位復核無誤后，在隧道邊線坐標點敲入鋼釘并用紅油漆作醒目標識，每根樁位放樣完成后，除常規的監理復核外，開孔前尚需由地鐵監護現場確認。

4.2 泥漿護壁

護壁漿液視現場實際情況，如有需要則采用膨潤土人工造漿，以提高泥漿性能指標；漿液性能定期測試，新漿要求比重1.04～1.05，粘度20 s～24 s；循環漿要求比重1.15～1.20，粘度20 s～26 s。必要時，可在泥漿中配入重晶石以增加比重，防止坍孔。

4.3 鉆進成孔

成孔開始前應做好充分的準備工作，施工過程做好施工原始記錄。成孔時鉆機定位準確、水平、穩固，鉆機定位后，應用鋼絲繩將護筒上口掛帶在鉆架底盤上。成孔過程中鉆機塔架頭部滑輪組、回轉器與鉆頭應始終保持在同一鉛垂線上，保證鉆頭在吊緊狀態下鉆進。鉆進時應根據不同的土質采用不同的鉆速，避免樁徑擴孔和縮徑影響質量，以確保不大于1/200的垂直度。如發生孔斜，在偏斜處吊住鉆頭，上下反復掃孔，使孔校直。

4.4 混凝土灌注

為確保成樁速度，在二次清孔開始前就應通知混凝土供應商派出運輸車輛，以確保清孔結束后能立即澆筑混凝土。為避免夜間施工擾民，混凝土澆筑中安排專人對攪拌車引領，要求不鳴笛不開大燈；考慮到工程樁樁徑600 mm，采用直徑200 mm的導管以防止卡管現象發生，并對每節導管進行編號便于安裝；在拆除導管時用專用扳手進行拆除，嚴禁敲打導管。

4.5 應急預案

如發生孔口坍塌，難以處理的，應將此孔用黏性土回填，待回填土固結后，重新開孔鉆進。如因特殊原因導致規定時間內無法順利成樁的，則必須在地鐵運營開始前進行回填，回填采用黏土拌合7%水泥進行回填，并向相關各方進行匯報。

5 監測數據

施工期間地鐵隧道區間自動監測裝置記錄的隧道上行線及下行線的水平收斂位移情況見圖4，圖5，其中ZSSL18～ZSSL24為周邊上行線監測點，ZXSL13～ZXSL19為下行線監測點，由于鉆孔灌注樁施工對隧道水平位移的影響大于豎向位移[2]，故此處選用水平位移數據，且由于前期周邊基坑開挖對隧道已產生一定影響，故此處累計水平位移的初始值不為零。詳細數據見圖4，圖5。

根據監測結果顯示，本工程鄰近地鐵隧道的鉆孔灌注樁施工過程基本未對2號線隧道區間造成影響。

6 結語

在鄰近地鐵隧道的條件下進行鉆孔灌注樁施工時隧道的安全必須放在第一位考慮。在受到條件限制無法使用長套筒跟進保護的情況下，將施工時間安排在地鐵停運的夜間進行可有效控制地鐵區間的水平收斂位移，保證隧道的安全。施工時還應加強定位的測量復核，同時提高泥漿護壁的質量防止坍孔，并做好特殊情況下的應急預案，確保施工的質量與安全。