明挖隧道深基坑圍護樁侵限控制與處理

曾見

（中鐵二十二局集團有限公司）

1 工程概況

某鐵路隧道全長3430m，采用基坑明挖法，開挖深度22.0～24.0m、寬度13.6～15.7m，設置鉆孔樁，規格為樁徑0.8～1.0m、樁長23～34m、間距1.1～1.35m，采取“上部放坡和土釘墻+下部樁體和鋼管支撐”相結合的方案，構成完善的支護體系，以維持基坑的穩定性。

隨著基坑的開挖，開挖至隧道仰拱時，通過測量發現部分位置圍護樁已侵限至隧道主體結構，無法正常地施工隧道主體，需處理后才可正常施工。根據統計侵限5cm 以下的揭示1 處，侵限5～10cm 的揭示7 處，侵限10～20cm 的揭示8 處，侵限20cm 以上的揭示1 處，即侵限程度主要集中在5～20cm。連續侵限段落不超過10m，且隧道投影范圍內樁侵限程度大于上部，圍護樁施工缺陷多為向基坑內傾斜。

2 圍護樁侵限原因分析

圍護樁由于擴孔、偏孔、鉆孔垂直度、鋼筋籠吊裝、澆筑時躲避現場管線等原因，部分圍護樁侵入主體結構側墻限界。根據開挖揭示圍護樁侵限情況，圍護樁形位偏差主要體現為向基坑內傾斜。

3 侵限處理方案

3.1 土方開挖階段侵限處理

在基坑開挖過程中，土方分層開挖，測量人員根據土方開挖進度逐層檢查圍護樁侵限情況，填寫圍護樁侵限情況統計表，表中分別記錄圍護樁里程、左右線位置、高程及侵限情況。

開挖階段圍護樁剔鑿處理只處理圍護樁擴孔、塌孔等素混凝土塊。施工人員根據侵限數值進行剔鑿處理，確保剔鑿尺寸符合施工要求，避免剔鑿不足或剔鑿超量。開挖階段圍護樁只剔鑿至主筋外邊緣，不得切斷圍護樁主筋。

圍護樁侵限區域剔鑿尺寸應考慮設計樁間噴混厚度。剔鑿完畢后測量人員進行復查驗收，剔鑿尺寸不足的，進行二次剔鑿。驗收合格后開始進行噴混施工。噴混施工前在基坑側壁上間距3m 設置控制點，根據控制點控制鋼筋綁扎高度及噴射混凝土高度控制，避免混凝土噴層過厚造成侵限。

開挖階段若圍護樁剔鑿至主筋仍未滿足尺寸要求，則不再進行剔鑿，直接在表面綁扎鋼筋網片并進行噴射混凝土作業。侵限尺寸在測量記錄表中記錄，待基坑開挖完畢后再進行剔鑿。

3.2 結構施工階段侵限處理

結構施工階段圍護樁侵限處理根據高度不同分為兩個處理區域。

⑴仰拱區域侵限剔鑿

最下道鋼支撐以下區域，在最下道鋼支撐安裝完畢，土方開挖至距基底1m 開始進行圍護樁侵限處理，使用人工進行圍護樁侵限剔鑿。剔鑿完畢后清槽及墊層施工。

圍護樁侵限處理至最下道鋼支撐三角支架下200mm 位置，剔鑿不得碰觸三角支架。剔鑿完畢后，經測量驗收合格后綁扎鋼筋網進行噴射混凝土找平。

⑵最下道撐和邊墻上部鋼支撐間侵限剔鑿

最下道撐和邊墻上部鋼支撐間圍護樁侵限，在仰拱混凝土澆筑完畢后進行剔鑿處理。仰拱混凝土達到設計強度后，拆除最下道鋼支撐。鋼支撐拆除需隨襯砌結構施工速度逐板拆除。測量人員對基坑進行侵限測量，存在侵限的進行剔鑿處理。

此區域在仰拱填充層上使用鋼管搭設操作平臺進行人工剔鑿。鋼支撐區域鋼支撐架設前一次性剔鑿處理到位，將鋼圍檁范圍內補強后架設鋼支撐。

3.3 圍護樁剔鑿處理方式

3.3.1 圍護樁剔鑿5cm 以下（輕微）

⑴工藝流程

侵限測量→剔鑿處理→剔鑿復測→網噴混凝土。

⑵施工做法

①侵限測量

基坑開挖過程中，測量人員及時進行圍護樁侵限測量，填寫測量記錄表。測量完成后當天將統計表匯總交給現場負責人。現場負責人根據測量數據確定剔鑿區域及處理方式。剔鑿尺寸應考慮50mm 噴射混凝土厚度。

②剔鑿處理

使用鋼管架搭設操作平臺，并使用電鎬從上到下分層進行剔鑿。剔鑿處邊界應剔鑿平順。遇到圍護樁環向箍筋采用鋼筋剪將箍筋剪開，外露主筋使用等離子或角磨機進行切除。鋼筋端頭用錘子將外露主筋敲入圍護樁內側。剔鑿凹坑大于15cm 區域，拌制細石混凝土進行填補。

③剔鑿復測

對剔鑿區域進行復測，使用免棱鏡全站儀根據剔鑿情況檢查剔鑿表面平整度。間距1m 見方全面檢查剔鑿表面，并單獨復測局部突出點。

④網噴

在圍護樁表面綁扎φ8@200 鋼筋網片，鋼筋網使用φ22 鋼筋固定于樁間土。鋼筋網片應緊貼圍護樁表面。控制噴射混凝土厚度50mm，噴射混凝土覆蓋鋼筋網片10mm 即可。剔鑿接茬部位應噴射順平。

3.3.2 圍護樁剔鑿5～10cm 以下（較嚴重）

工藝流程、施工做法同3.3.1，但在圍護樁表面綁扎φ22@150 雙向鋼筋網片。

3.3.3 圍護樁剔鑿10～20cm 以下或單根圍護樁剔除（嚴重）

⑴工藝流程

侵限測量→錨管施工→圍護樁剔鑿→綁扎鋼筋網→噴射混凝土。

⑵施工方法

①侵限測量

測量方式同3.3.1。

②錨管施工

錨管使用直徑108mm，長6m，壁厚6mm 鋼管制，詳見圖1。錨管制作成尖頭，管底3m 范圍內使用電鉆打直徑10mm 間距400mm 梅花形注漿孔。

圖1 圍護樁錨管加固

土方每次開挖深度不得超過3m，錨管豎向間距1m，水平間距1m，錨管與水平夾角為5°～10°。錨管搭設范圍與圍護樁剔鑿范圍相同。錨管打設完畢后內部注入采用0.5 水泥漿，漿液通過注漿管從孔底自下而上反向壓漿，將孔底殘留的碎渣壓出孔外，當孔口流出漿液10～15 秒后，可停止注漿。第一次注漿完成2～3 小時后，進行第二次高壓注漿，采用純水泥漿，注漿壓力為1.5～1.8MPa。

③圍護樁剔鑿

圍護樁侵限剔鑿應在土方開挖見底后，由下向上剔鑿，每次剔鑿高度按3m 控制，詳見圖2。

圖2 單獨圍護樁鑿除處理

④綁扎鋼筋網

在圍護樁外綁扎φ22mm@150 雙向鋼筋網片，錨管位于鋼筋網十字交叉處，將錨管與鋼筋進行焊接。外露錨管使用角磨機與鋼筋切齊。

⑤噴射混凝土

在圍護樁外噴射C25 混凝土，噴射混凝土表面需均勻平順，控制噴射厚度，不可露筋。

開挖至基底后，盡快施作墊層，并在嚴重侵限圍護樁對應位置的墊層內施做0.4×0.4m 的鋼筋混凝土加強措施，起支撐作用。梁主筋φ22，箍筋直徑φ8，間距250mm。加強梁主筋與圍護樁主筋連接，詳見圖3。加強支撐形狀與隧道主體結構底板形狀匹配，應加強現場管理，墊層加強梁施工不得影響主體結構仰拱施作時間。

圖3 基底墊層內鋼筋混凝土加強措施示意

3.3.4 圍護樁連續剔除20cm 以上（極嚴重）

圍護樁連續剔鑿20cm 以上的，使用錨管進行加固。圍護樁剔鑿需控制剔鑿縱向長度，每次剔鑿縱向長度不得超過6m。待前一段修補完畢之后再進行下一段剔鑿。施工完畢后及時進行襯砌結構施工。

⑴工藝流程

侵限測量→鋼管樁施工→錨管施工→圍護樁剔鑿→綁扎鋼筋網→噴射混凝土。

⑵鋼管樁施工方法

使用小型鋼管樁機在冠梁頂卸載平臺上，由冠梁頂向下打鋼管樁。鋼管直徑200mm，壁厚10mm，間距750mm，梅花形布置。共布置5 排，第1 排貼近冠梁，第1～3 排垂直設置，第4～5 排與地面向邊坡方向分別按7°、15°設置，鋼管底位于基坑底以下不小于5m。鋼管內設置HRB400φ20mm 鋼筋三角支架，豎向間距1.5m，鋼管內填充C30 細石混凝土。鋼管與成孔空隙間注入水灰比＜0.5 的水泥漿。根據需破除圍護樁數量及距離確定鋼管樁打設長度及數量，鋼管樁縱向打設范圍應超出侵限樁外緣不小于1m，鋼管樁布置位置應考慮樁間錨管，避免沖突。

鋼管樁頂部需澆筑300mm 厚鋼筋混凝土承臺與冠梁進行連接，確保鋼管樁共同受力。在冠梁頂植入2 排φ20@200 鋼筋，綁扎φ20@200 雙層雙向鋼筋網，澆筑C30 混凝土。鋼管樁施工完畢后待混凝土達到強度后在對圍護侵限圍護樁進行分層剔鑿。

⑶錨管施工

錨管施工同3.3.3。

⑷鋼筋混凝土加強撐

鋼筋混凝土加強撐施工同3.3.3。

3.3.5 圍護樁剔除施工注意事項

⑴應嚴格按照施工圖設計基坑施工順序開挖并及時架設支撐，基坑邊緣嚴禁堆載和運行重型施工機械，控制圍護樁各工況內力。

⑵圍護樁剔鑿施工應嚴格按照處理方案中相關要求實施，應另行編制專項施工方案。

⑶應加墻圍護樁剔除范圍的基坑變形監測，包括鋼支撐內力監測，冠梁頂位移，圍護樁測斜監測等內容，并在設計的基礎上適當加密監測頻率和點位，圍護結構內力和變形達到預警值應立即停止開挖。應編制基坑施工風險應急預案。

4 圍護樁的侵限控制措施

4.1 對樁機進行全面的檢查

樁機進場后，先由樁機人員對樁機及相應機械進行檢查維修，并進行運轉調試，然后再由專業施工員對重點部位進行再次檢驗，檢查合格后，填寫機械進場檢查合格證明書交與監理，最后在監理的旁站下，進行試樁。

4.2 熟悉工程地質資料

開工前，總工向有關人員對本工程的地質資料進行詳細的交底，重點注意各土層分層的土質情況和位置，以便在鉆進過程中及早采用應對措施，防止由于地質情況不熟悉造成樁的垂直度偏差。

4.3 測量放樣

施工放樣，由測量工程師對本工程的圍護結構在平面位置進行施工放樣，然后確定圍護結構的中心線，中心線應考慮圍護樁施工允許偏差、基坑位移、主體外防水的厚度和外墻的施工偏差。護筒的埋設也很重要，護筒內徑應比鉆頭直徑略大。

4.4 鉆機就位

就位前先平整場地，鋪好枕木后用水平尺校正，保證鉆機平穩、牢固，以防鉆機傾斜或位移。要求鉆盤中心同鉆架上的起吊滑車處于同一垂直線上，要求偏差不大于±20mm。樁機就位后，其護筒底標高及轉盤標高必須由項目部專職技術員親自測量，并對測繩進行標驗，并經監理工程師對鉆機的位置、水平度和垂直度檢驗合格后，方可開鉆。

4.5 鉆孔過程中控制

⑴鉆機的控制：鉆進時應視土層情況加壓，開始應輕壓力、慢轉速，逐步轉入正常，一般土層按鉆具自重鋼繩加壓，不超過10KN；基巖中鉆進為15～25KN；鉆機轉速：對合金鉆頭為180r/min；鋼粒鉆頭100r/min。在松軟土層中鉆進，應根據泥漿的補給情況控制鉆進速度。

⑵人員應注意的問題：鉆機操作手是控制樁垂直度的第一關，除了按規定填寫《鉆孔樁鉆進記錄》外，對出現的異常情況要第一時間通知分管施工員；施工員是控制的第二關，在鉆進過程中第1～2m 要檢查一次成孔的垂直度，遇到土層復雜的地質，應0.5～1m 要檢查一次，如發生偏斜應立刻停止鉆進，采取措施進行糾偏，并做好相關施工記錄。

5 結論

本工程采用以上處理和控制措施后，安全高效的地完成了既有圍護樁侵限問題的整改，同時也有效減少了后期圍護樁施工侵限情況。因此得出結論：雖然造成圍護樁侵限的原因較為復雜，但通過后期采用“剔除、加設錨管、施做混凝土加強撐”等措施可以得到有效的處理；同時如果采取“對樁機進行全面的檢查、熟悉工程地質資料、加強測量放樣、鉆孔過程中加強控制”等措施可以有效減少圍護樁侵限情況的發生。