第一篇：鉆孔咬合樁在天津地鐵基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工中的應(yīng)用

鉆孔咬合樁在天津地鐵基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工中的應(yīng)用

[摘 要]在天津城區(qū)地鐵隧道采用明挖法施工時(shí),當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件復(fù)雜,不宜于施工水泥攪拌樁止水帷幕時(shí),常采用地下連續(xù)墻。本文對(duì)鉆孔咬合樁這一圍護(hù)結(jié)構(gòu)型式在天津地鐵改、擴(kuò)建工程中的首次應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)介紹,對(duì)其在天津地鐵基坑中的應(yīng)用進(jìn)行了實(shí)際工程監(jiān)測(cè),并進(jìn)行了評(píng)價(jià)分析,認(rèn)為咬合樁在地鐵施工中有廣闊的應(yīng)用前景。

[關(guān)鍵詞]基坑;鉆孔咬合樁;工程監(jiān)測(cè)前 言

天津目前正在進(jìn)行大規(guī)模地鐵建設(shè),其中在市區(qū)部分地段采用了明挖法[1]。由于城市中心地帶建筑物、交通設(shè)施稠密,故地鐵工程的基坑開挖只能在支護(hù)結(jié)構(gòu)保護(hù)下進(jìn)行垂直開挖。目前地鐵深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)一般采用的形式有鉆孔灌注樁加水泥攪拌樁復(fù)合結(jié)構(gòu),地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)和ＳＭＷ工法[2 3]。

相對(duì)上述圍護(hù)結(jié)構(gòu),鉆孔咬合樁在天津較少有應(yīng)用。該方法在國(guó)外及國(guó)內(nèi)部分地區(qū),已具備成熟的施工經(jīng)驗(yàn)與工法,有很多成功的工程實(shí)例。其適用于沿海地區(qū)軟弱地層、含水砂層地質(zhì)情況下的地下工程深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的施工。它采用的是鋼筋混凝土樁與素混凝土樁切割咬合成排樁的型式,其圍護(hù)和止水效果很好,工程造價(jià)比地下連續(xù)墻和人 工挖孔樁要低20%～30%左右。為此,在天津地鐵西南角車站深基坑工程中引入了鉆孔咬合樁工法。2 工程概況

天津地鐵1號(hào)線既有線改、擴(kuò)建工程西南角站,位于四馬路、南開三馬路與黃河道、南馬路交口處,呈南北走向。本車站將既有結(jié)構(gòu)全部拆除,按照新的建筑平面重新構(gòu)筑新結(jié)構(gòu)。改建段結(jié)構(gòu)全長(zhǎng)244.349ｍ。

2.1 工程地質(zhì)與水文地質(zhì)

改建段區(qū)間位于第四系全新統(tǒng)人工填土層(Ｑｍｌ)、新近沉積層(Ｑ43Ｎ ｓｉ)、第Ⅰ陸相層(Ｑ4 3ａ1)、第Ⅰ海相層(Ｑ2 4ｍ)中,巖性以雜填土、粉質(zhì)粘土、粉土為主,土質(zhì)松軟,多呈可塑～流塑狀,屬中～高壓縮性土。場(chǎng)地地下水類型為孔隙潛水,儲(chǔ)存于第四系粘性土、粉土及砂類土中,地下水埋深0.8～4ｍ,水位變幅1～2ｍ。2.2 設(shè)計(jì)情況

該車站主體為地下一層多跨矩形框架結(jié)構(gòu),采用明挖順作法施工。原設(shè)計(jì)方案基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用鉆孔灌注樁加水泥攪拌樁止水帷幕,坑內(nèi)設(shè)鋼支撐系統(tǒng)。但由于本工程基坑開挖較深,達(dá)到了10ｍ,且其中一段基坑與一棟高層建筑———金禧大酒店距離僅6ｍ,而且由于開挖處雜填土中埋有原地鐵修建時(shí)拋棄的建筑垃圾,有很多如鋼筋、廢木料、模板等各種雜填物,情況非常復(fù)雜,經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)一般鉆孔灌注樁成樁較困難;此外,本段地下水埋藏較淺且豐富,樁孔易發(fā)生坍塌變形。鉆孔咬合樁由于采用了全鋼套管護(hù)壁,能有效地防止孔內(nèi)流砂、涌砂現(xiàn)象的產(chǎn)生,并且通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)其成孔精度即可得到有效控制,其“一葷(指鋼筋混凝土樁)”、“一素(指素凝土樁)”相互咬合排列,擋土和止水效果極佳,經(jīng)濟(jì)性好。最后經(jīng)多方面因素綜合考慮,本工程決定采用咬合樁這一新型圍護(hù)結(jié)構(gòu)型式。鉆孔咬合樁施工技術(shù) 3.1 工藝原理

鉆孔咬合樁的排列方式為一根素混凝土樁(Ａ樁)與一根鋼筋混凝土樁(Ｂ樁)間隔布置。Ａ樁采用緩凝型混凝土,Ｂ樁采用普通混凝土,先施工Ａ樁,后施工Ｂ樁。天津地鐵西南角站鉆孔咬合樁采用的是全護(hù)筒沖弧法,即在兩側(cè)Ａ樁成樁后利用護(hù)筒鉆機(jī)的下壓切割能力,在切割掉Ａ樁部分混凝土的同時(shí)使Ｂ樁成樁。最后效果是使Ｂ樁嵌入兩側(cè)Ａ樁一部分,形狀類似于相互咬合,故形象的稱為咬合樁(如圖1)。3.2 工藝流程 3.2.1 導(dǎo)墻施工

為了保證鉆孔咬合樁孔口定位的精度并提高樁體就位效率,應(yīng)在咬合樁成樁前首先在樁頂部?jī)蓚?cè)施作混凝土導(dǎo)墻或鋼筋混凝土導(dǎo)墻(見(jiàn)圖1)。

3.2.2 單根咬合樁施工工藝流程

3(1)護(hù)筒鉆機(jī)就位 當(dāng)定位導(dǎo)墻有足夠的強(qiáng)度后,用吊車移動(dòng)鉆機(jī)就位,并使主機(jī)抱管器中心對(duì)應(yīng)定位于導(dǎo)墻孔位中心;(2)單樁成孔 其步驟為隨著第1節(jié)護(hù)筒的壓入(深度為1.5～2.5ｍ),沖弧斗隨著從護(hù)筒內(nèi)取土,一邊抓土一邊繼續(xù)下壓護(hù)筒,待第1節(jié)全部壓入后(一般地面上留1～2ｍ,以便于接筒)檢測(cè)垂直度,合格后,接第2節(jié)護(hù)筒,如此循環(huán)至壓到設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高;(3)吊放鋼筋籠 對(duì)于Ｂ樁,成孔檢查合格后進(jìn)行安放鋼筋籠工作,此時(shí)應(yīng)保證鋼筋籠標(biāo)高正確;(4)灌注混凝土 如孔內(nèi)有水,需采用水下混凝土灌注法施工;如孔內(nèi)無(wú)水,則采用干孔灌注法施工并注意振搗;(5)拔筒成樁 一邊澆注混凝土一邊拔護(hù)筒,應(yīng)注意保持護(hù)筒底低于混凝土面≥2.5ｍ。3.2.3 排樁施工工藝流程

流程:Ａ1→Ａ2→Ｂ1→Ａ3→Ｂ2→Ａ4→Ｂ3……,如圖2所示。

3.3 控制措施

(1)成孔精度控制 為控制咬合樁的成孔精度達(dá)到《地下鐵道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》[4]要求,采用成孔精度全過(guò)程控制的措施。本工程采用的是在成樁機(jī)具上懸掛兩個(gè)線柱控制南北、東西向護(hù)筒外壁垂直度并用兩臺(tái)測(cè)斜儀進(jìn)行孔內(nèi)垂直度檢查。發(fā)現(xiàn)有偏差時(shí)及時(shí)進(jìn)行糾偏調(diào)整。(2)Ａ樁混凝土緩凝時(shí)間的確定 在測(cè)定出單樁成樁所需時(shí)間ｔ后,可根據(jù)下式計(jì)算Ａ樁混凝土緩凝時(shí)間Ｔ

Ｔ=3ｔ+Ｋ

其中,Ｋ為儲(chǔ)備時(shí)間,一般取1.5ｔ。3.4施工問(wèn)題與解決方案

(1)防止管涌措施 在Ｂ樁成孔過(guò)程中,由于Ａ樁混凝土未完全凝固,還處于流動(dòng)狀態(tài),因此其有可能從Ａ、Ｂ樁相交處涌入Ｂ樁孔內(nèi),形成“管涌”?？朔胧┯?①控制Ａ樁坍落度<14ｃｍ;②護(hù)筒應(yīng)超前孔底至少1 5ｍ;③實(shí)時(shí)觀察Ａ樁混凝土頂面是否下陷,若發(fā)現(xiàn)下陷應(yīng)立即停止Ｂ樁開挖,并一邊將護(hù)筒盡量下壓,一邊向Ｂ樁內(nèi)填土或注水(平衡Ａ樁混凝土壓力),直至制止住“管涌”為止。

(2)遇地下障礙物處理方法 由于咬合樁采用的是鋼護(hù)筒,所以可吊放作業(yè)人員下孔內(nèi)清除障礙物。

(3)克服鋼筋籠上浮方法 在向上拔出護(hù)筒時(shí),有可能帶起放好的鋼筋籠。預(yù)防措施可選擇減?。聵痘炷凉橇狭交蛘呖稍阡摻罨\底部焊上一塊比其自身略小的薄鋼板以增加其抗浮能力。4 工程實(shí)踐效果與分析

在對(duì)各種圍護(hù)結(jié)構(gòu)型式比選后,最終在天津西南角地鐵車站基坑工程中選擇了鉆孔咬合樁這一新工法。施工中,在靠近金禧大酒店一側(cè)的基坑采用φ1200咬合樁,其余基坑段采用φ1000咬合樁,樁間咬合200ｍｍ,樁長(zhǎng)為19.2ｍ。由于咬合樁這一圍護(hù)型式首次在天津地鐵工程中使用,而且基坑工程又是整個(gè)項(xiàng)目的重要工程,因此非常有必要在 基坑開挖過(guò)程中跟蹤施工進(jìn)程,對(duì)樁體側(cè)移、坑周地面沉陷和地層位移、附近建筑物、地下管網(wǎng)等變形及受力情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)[5],用取得的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),與預(yù)測(cè)值或計(jì)算值相比較并進(jìn)行分析,能可靠的反映工程施工所造成的影響,能較準(zhǔn)確地以量的形式反映這種影響的程度,也可以對(duì)咬合樁的適用性進(jìn)行客觀、準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)。4.1 監(jiān)測(cè)方案

圖3為基坑監(jiān)測(cè)布點(diǎn)平面布置示意圖。

監(jiān)測(cè)設(shè)備包括:高精度水準(zhǔn)儀,經(jīng)緯儀和測(cè)斜儀。根據(jù)施工設(shè)計(jì),在基坑開挖和主體結(jié)構(gòu)施工期間,主要進(jìn)行了變位、沉降、咬合樁變位和地下管線位移監(jiān)測(cè),監(jiān)測(cè)對(duì)象及相應(yīng)使用的儀器見(jiàn)表1。

4.2 數(shù)據(jù)分析 從2003年8月初開始監(jiān)測(cè),到2004年2月底結(jié)束,前后共計(jì)七個(gè)月的時(shí)間。在基坑開挖期間,工程中沒(méi)有出現(xiàn)險(xiǎn)情和事故,咬合樁防滲效果很好,各項(xiàng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)也比較平穩(wěn),現(xiàn)對(duì)下面幾個(gè)監(jiān)測(cè)內(nèi)容得到的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析說(shuō)明。

圖4和圖5表示的是該基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的兩處咬合樁的側(cè)移曲線,分別為186號(hào)和52號(hào)(其具體位置見(jiàn)圖3)。

由監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果所繪出的樁體側(cè)向變形曲線圖可以看出,咬合樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)樁體的最大側(cè)向變形一般均發(fā)生在基坑開挖面以上靠近坑 底的部位[6]。比較186號(hào)樁與52號(hào)樁的側(cè)移曲線,可明顯看到52號(hào)樁的樁頂水平位移和樁體最大側(cè)移均比186號(hào)樁要大很多。分析其原因,在圖3中可以看出,186號(hào)樁位于一號(hào)線靠近金禧大酒店一側(cè)的基坑邊,由前述其樁徑為1200ｍｍ,而52號(hào)樁樁徑為1000ｍｍ。由于圍護(hù)樁的樁徑增大,所以其抗彎剛度勢(shì)必會(huì)相應(yīng)提高,在基坑內(nèi)支撐型式相同的情況下,則樁身各部側(cè)向變形量相應(yīng)的會(huì)變小。52號(hào)樁樁頂最大側(cè)移達(dá)到了8.5ｍｍ,遠(yuǎn)大于186號(hào)樁的2ｍｍ。分析原因是由于基坑開挖時(shí)第1道支撐加撐不及時(shí),導(dǎo)致開挖后樁體懸臂狀態(tài)暴露時(shí)間過(guò)長(zhǎng)所致。綜合這兩個(gè)樁體位置與其他測(cè)點(diǎn)樁體側(cè)移數(shù)據(jù)來(lái)看,絕大部分樁體變形值均滿足要求,最大變形值11.9ｍｍ,小于設(shè)計(jì)要求的灌注樁、地連墻等圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平側(cè)移限值14ｍｍ。

圖6為基坑外地面沉降隨時(shí)間變化曲線。測(cè)量從基坑開挖時(shí)開始,第1個(gè)觀測(cè)點(diǎn)(52-1)位于52號(hào)咬合樁樁頭,第2個(gè)測(cè)點(diǎn)(52-2)與第一個(gè)測(cè)點(diǎn)相距5ｍ,第3個(gè)測(cè)點(diǎn)(52-3)與第2個(gè)測(cè)點(diǎn)相距10ｍ(見(jiàn)圖3)。

從圖6中可以看出,在開始測(cè)量時(shí)地面已經(jīng)存在微小的沉降。由于場(chǎng)地地下水位埋深較淺(0.8～4ｍ),為了防止基坑開挖時(shí)坑內(nèi)外水位差較大而引起的流砂、管涌等滲透破壞現(xiàn)象,本工程采取的是基坑外井點(diǎn)降水措施。所以可以認(rèn)定,初始的微小地面沉降是由于基坑開挖前坑外降水引起的。地表沉降會(huì)隨著施工過(guò)程時(shí)間的增大而加大,最大沉降發(fā)生在52-2測(cè)點(diǎn)處,其次是樁頭測(cè)點(diǎn)52-3,而距離基坑最遠(yuǎn)的52-1點(diǎn)沉降值已非常小了,說(shuō)明此位置處地面沉降受基坑開挖影響已很小。

圖7為一號(hào)線基坑開挖需重點(diǎn)保護(hù)的周圍高層建筑物金禧大酒店的沉降隨時(shí)間變化曲線。

從圖7中看出,建筑物在坑外降水時(shí)即有一定的沉降,但沉降值很小。而出現(xiàn)沉降最快的時(shí)候,正是基坑從開挖至開挖到底這段時(shí)間內(nèi)。而后,這些測(cè)點(diǎn)雖然繼續(xù)下沉,但下沉的速率明顯變緩,最大沉降值僅為3.5ｍｍ。綜合基坑周圍其他幾幢建筑物的沉降值及地下管線的變 9 形情況來(lái)看,最大沉降量在15ｍｍ以內(nèi),完全滿足了規(guī)范[7]限定對(duì)主基坑周圍建筑物和管線的沉降限值20ｍｍ的要求。4.3 鉆孔咬合樁新工藝的評(píng)價(jià)分析

從天津地鐵一號(hào)線西南角站基坑工程采用鉆孔咬合樁這一新型圍護(hù)結(jié)構(gòu)型式的實(shí)際施工過(guò)程和效果看出,鉆孔咬合樁相比較其他幾種常用的圍護(hù)型式有其自身很大的優(yōu)勢(shì):(1)咬合樁采用的是全護(hù)筒沖弧法,能夠克服不良地質(zhì)條件下灌注樁成樁困難的問(wèn)題;(2)咬合樁采用鋼護(hù)筒,不像灌注樁用的是泥漿護(hù)壁,可以大大減小泥漿四溢對(duì)周圍環(huán)境的影響;(3)咬合樁垂直度比灌注樁好,不會(huì)塌孔,下挖過(guò)程中如遇到土體內(nèi)有雜物影響時(shí)可以直接下去作業(yè)人員對(duì)雜物進(jìn)行清理;(4)從經(jīng)濟(jì)角度,咬合樁比地鐵隧道基坑常用的地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)要省20%～30%的經(jīng)費(fèi),經(jīng)濟(jì)性好。

同時(shí)在本次工程的施工過(guò)程中也總結(jié)出了一些鉆孔咬合樁施工的改進(jìn)方法,如咬合樁導(dǎo)墻若采用預(yù)制結(jié)構(gòu)而代替現(xiàn)澆結(jié)構(gòu),不僅可以更加方便施工,而且經(jīng)濟(jì)性更好等等。5 結(jié) 論

(1)在本文所涉及的工程地質(zhì)條件復(fù)雜的情況下進(jìn)行地鐵隧道施工,基坑開挖圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用鉆孔咬合樁這種新的圍護(hù)結(jié)構(gòu)型式,達(dá)到了預(yù)期的目的;10(2)在基坑工程中,只要圍護(hù)結(jié)構(gòu)的擋土和止水效果好,并及時(shí)架設(shè)支撐,基坑開挖時(shí)對(duì)周圍環(huán)境不會(huì)造成太大的影響,完全可以保證緊鄰高層建筑物的沉降變形滿足要求;(3)基坑外地表沉降會(huì)隨著施工過(guò)程時(shí)間的增長(zhǎng)而加大,通過(guò)對(duì)本工程后續(xù)觀測(cè)的結(jié)果來(lái)看,后期的沉降將持續(xù)半年左右才逐漸趨于穩(wěn)定;(4)鉆孔咬合樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)型式,當(dāng)條件適當(dāng)時(shí),可應(yīng)用在城市地鐵施工中,一定會(huì)取得可觀的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益,將會(huì)有廣闊的應(yīng)用前景。

第二篇：天津地鐵基坑施工中鉆孔咬合樁的應(yīng)用

[摘 要]在天津城區(qū)地鐵隧道采用明挖法施工時(shí),當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件復(fù)雜,不宜于施工水泥攪拌樁止水帷幕時(shí),常采用地下連續(xù)墻。本文對(duì)鉆孔咬合樁這一圍護(hù)結(jié)構(gòu)型式在天津地鐵改、擴(kuò)建工程中的首次應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)介紹,對(duì)其在天津地鐵基坑中的應(yīng)用進(jìn)行了實(shí)際工程監(jiān)測(cè),并進(jìn)行了評(píng)價(jià)分析,認(rèn)為咬合樁在地鐵施工中有廣闊的應(yīng)用前景。

[關(guān)鍵詞]基坑;鉆孔咬合樁;工程監(jiān)測(cè) 1 前 言

天津目前正在進(jìn)行大規(guī)模地鐵建設(shè),其中在市區(qū)部分地段采用了明挖法[1]。由于城市中心地帶建筑物、交通設(shè)施稠密,故地鐵工程的基坑開挖只能在支護(hù)結(jié)構(gòu)保護(hù)下進(jìn)行垂直開挖。目前地鐵深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)一般采用的形式有鉆孔灌注樁加水泥攪拌樁復(fù)合結(jié)構(gòu),地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)和ＳＭＷ工法[2 3]。

相對(duì)上述圍護(hù)結(jié)構(gòu),鉆孔咬合樁在天津較少有應(yīng)用。該方法在國(guó)外及國(guó)內(nèi)部分地區(qū),已具備成熟的施工經(jīng)驗(yàn)與工法,有很多成功的工程實(shí)例。其適用于沿海地區(qū)軟弱地層、含水砂層地質(zhì)情況下的地下工程深基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的施工。它采用的是鋼筋混凝土樁與素混凝土樁切割咬合成排樁的型式,其圍護(hù)和止水效果很好,工程造價(jià)比地下連續(xù)墻和人工挖孔樁要低20%～30%左右。為此,在天津地鐵西南角車站深基坑工程中引入了鉆孔咬合樁工法。工程概況 天津地鐵1號(hào)線既有線改、擴(kuò)建工程西南角站,位于四馬路、南開三馬路與黃河道、南馬路交口處,呈南北走向。本車站將既有結(jié)構(gòu)全部拆除,按照新的建筑平面重新構(gòu)筑新結(jié)構(gòu)。改建段結(jié)構(gòu)全長(zhǎng)244.349ｍ。

2.1 工程地質(zhì)與水文地質(zhì)

改建段區(qū)間位于第四系全新統(tǒng)人工填土層(Ｑｍｌ)、新近沉積層(Ｑ43Ｎ ｓｉ)、第Ⅰ陸相層(Ｑ4 3ａ1)、第Ⅰ海相層(Ｑ2 4ｍ)中,巖性以雜填土、粉質(zhì)粘土、粉土為主,土質(zhì)松軟,多呈可塑～流塑狀,屬中～高壓縮性土。場(chǎng)地地下水類型為孔隙潛水,儲(chǔ)存于第四系粘性土、粉土及砂類土中,地下水埋深0.8～4ｍ,水位變幅1～2ｍ。

2.2 設(shè)計(jì)情況

該車站主體為地下一層多跨矩形框架結(jié)構(gòu),采用明挖順作法施工。原設(shè)計(jì)方案基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用鉆孔灌注樁加水泥攪拌樁止水帷幕,坑內(nèi)設(shè)鋼支撐系統(tǒng)。但由于本工程基坑開挖較深,達(dá)到了10ｍ,且其中一段基坑與一棟高層建筑———金禧大酒店距離僅6ｍ,而且由于開挖處雜填土中埋有原地鐵修建時(shí)拋棄的建筑垃圾,有很多如鋼筋、廢木料、模板等各種雜填物,情況非常復(fù)雜,經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)一般鉆孔灌注樁成樁較困難;此外,本段地下水埋藏較淺且豐富,樁孔易發(fā)生坍塌變形。鉆孔咬合樁由于采用了全鋼套管護(hù)壁,能有效地防止孔內(nèi)流砂、涌砂現(xiàn)象的產(chǎn)生,并且通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)其成孔精度即可得到有效控制,其“一葷(指鋼筋混凝土樁)”、“一素(指素凝土樁)”相互咬合排列,擋土和止水效果極佳,經(jīng)濟(jì)性好。最后經(jīng)多方面因素綜合考慮,本工程決定采用咬合樁這一新型圍護(hù)結(jié)構(gòu)型式。鉆孔咬合樁施工技術(shù) 3.1 工藝原理

鉆孔咬合樁的排列方式為一根素混凝土樁(Ａ樁)與一根鋼筋混凝土樁(Ｂ樁)間隔布置。Ａ樁采用緩凝型混凝土,Ｂ樁采用普通混凝土,先施工Ａ樁,后施工Ｂ樁。天津地鐵西南角站鉆孔咬合樁采用的是全護(hù)筒沖弧法,即在兩側(cè)Ａ樁成樁后利用護(hù)筒鉆機(jī)的下壓切割能力,在切割掉Ａ樁部分混凝土的同時(shí)使Ｂ樁成樁。最后效果是使Ｂ樁嵌入兩側(cè)Ａ樁一部分,形狀類似于相互咬合,故形象的稱為咬合樁(如圖1)。

3.2 工藝流程 3.2.1 導(dǎo)墻施工

為了保證鉆孔咬合樁孔口定位的精度并提高樁體就位效率,應(yīng)在咬合樁成樁前首先在樁頂部?jī)蓚?cè)施作混凝土導(dǎo)墻或鋼筋混凝土導(dǎo)墻

(見(jiàn)圖1)。

3.2.2 單根咬合樁施工工藝流程

(1)護(hù)筒鉆機(jī)就位 當(dāng)定位導(dǎo)墻有足夠的強(qiáng)度后,用吊車移動(dòng)鉆機(jī)就位,并使主機(jī)抱管器中心對(duì)應(yīng)定位于導(dǎo)墻孔位中心;(2)單樁成孔 其步驟為隨著第1節(jié)護(hù)筒的壓入(深度為1.5～2.5ｍ),沖弧斗隨著從護(hù)筒內(nèi)取土,一邊抓土一邊繼續(xù)下壓護(hù)筒,待第1節(jié)全部壓入后(一般地面上留1～2ｍ,以便于接筒)檢測(cè)垂直度,合格后,接第2節(jié)護(hù)筒,如此循環(huán)至壓到設(shè)計(jì)樁底標(biāo)高;

(3)吊放鋼筋籠 對(duì)于Ｂ樁,成孔檢查合格后進(jìn)行安放鋼筋籠工作,此時(shí)應(yīng)保證鋼筋籠標(biāo)高正確;

(4)灌注混凝土 如孔內(nèi)有水,需采用水下混凝土灌注法施工;如孔內(nèi)無(wú)水,則采用干孔灌注法施工并注意振搗;

(5)拔筒成樁 一邊澆注混凝土一邊拔護(hù)筒,應(yīng)注意保持護(hù)筒底低于混凝土面≥2.5ｍ。

3.2.3 排樁施工工藝流程

流程:Ａ1→Ａ2→Ｂ1→Ａ3→Ｂ2→Ａ4→Ｂ3……,如圖2所示。

3.3 控制措施

(1)成孔精度控制 為控制咬合樁的成孔精度達(dá)到《地下鐵道工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》[4]要求,采用成孔精度全過(guò)程控制的措施。本工程采用的是在成樁機(jī)具上懸掛兩個(gè)線柱控制南北、東西向護(hù)筒外壁垂直度并用兩臺(tái)測(cè)斜儀進(jìn)行孔內(nèi)垂直度檢查。發(fā)現(xiàn)有偏差時(shí)及時(shí)進(jìn)行糾偏調(diào)整。

(2)Ａ樁混凝土緩凝時(shí)間的確定 在測(cè)定出單樁成樁所需時(shí)間ｔ后,可根據(jù)下式計(jì)算Ａ樁混凝土緩凝時(shí)間Ｔ

Ｔ=3ｔ+Ｋ

其中,Ｋ為儲(chǔ)備時(shí)間,一般取1.5ｔ。3.4施工問(wèn)題與解決方案

(1)防止管涌措施 在Ｂ樁成孔過(guò)程中,由于Ａ樁混凝土未完全凝固,還處于流動(dòng)狀態(tài),因此其有可能從Ａ、Ｂ樁相交處涌入Ｂ樁孔內(nèi),形成“管涌”?？朔胧┯?①控制Ａ樁坍落度<14ｃｍ;②護(hù)筒應(yīng)超前孔底至少1 5ｍ;③實(shí)時(shí)觀察Ａ樁混凝土頂面是否下陷,若發(fā)現(xiàn)下陷應(yīng)立即停止Ｂ樁開挖,并一邊將護(hù)筒盡量下壓,一邊向Ｂ樁內(nèi)填土或注水(平衡Ａ樁混凝土壓力),直至制止住“管涌”為止。

(2)遇地下障礙物處理方法 由于咬合樁采用的是鋼護(hù)筒,所以可吊放作業(yè)人員下孔內(nèi)清除障礙物。

(3)克服鋼筋籠上浮方法 在向上拔出護(hù)筒時(shí),有可能帶起放好的鋼筋籠。預(yù)防措施可選擇減?。聵痘炷凉橇狭交蛘呖稍阡摻罨\底部焊上一塊比其自身略小的薄鋼板以增加其抗浮能力。工程實(shí)踐效果與分析

在對(duì)各種圍護(hù)結(jié)構(gòu)型式比選后,最終在天津西南角地鐵車站基坑工程中選擇了鉆孔咬合樁這一新工法。施工中,在靠近金禧大酒店一側(cè)的基坑采用φ1200咬合樁,其余基坑段采用φ1000咬合樁,樁間咬合200ｍｍ,樁長(zhǎng)為19.2ｍ。由于咬合樁這一圍護(hù)型式首次在天津地鐵工程中使用,而且基坑工程又是整個(gè)項(xiàng)目的重要工程,因此非常有必要在基坑開挖過(guò)程中跟蹤施工進(jìn)程,對(duì)樁體側(cè)移、坑周地面沉陷和地層位移、附近建筑物、地下管網(wǎng)等變形及受力情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)[5],用取得的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù),與預(yù)測(cè)值或計(jì)算值相比較并進(jìn)行分析,能可靠的反映工程施工所造成的影響,能較準(zhǔn)確地以量的形式反映這種影響的程度,也可以對(duì)咬合樁的適用性進(jìn)行客觀、準(zhǔn)確的評(píng)價(jià)。

4.1 監(jiān)測(cè)方案

圖3為基坑監(jiān)測(cè)布點(diǎn)平面布置示意圖。

監(jiān)測(cè)設(shè)備包括:高精度水準(zhǔn)儀,經(jīng)緯儀和測(cè)斜儀。根據(jù)施工設(shè)計(jì),在基坑開挖和主體結(jié)構(gòu)施工期間,主要進(jìn)行了變位、沉降、咬合樁變位和地下管線位移監(jiān)測(cè),監(jiān)測(cè)對(duì)象及相應(yīng)使用的儀器見(jiàn)表1。

4.2 數(shù)據(jù)分析

從2003年8月初開始監(jiān)測(cè),到2004年2月底結(jié)束,前后共計(jì)七個(gè)月的時(shí)間。在基坑開挖期間,工程中沒(méi)有出現(xiàn)險(xiǎn)情和事故,咬合樁防滲效果很好,各項(xiàng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)也比較平穩(wěn),現(xiàn)對(duì)下面幾個(gè)監(jiān)測(cè)內(nèi)容得到的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析說(shuō)明。

圖4和圖5表示的是該基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的兩處咬合樁的側(cè)移曲線,分別為186號(hào)和52號(hào)(其具體位置見(jiàn)圖3)。

由監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果所繪出的樁體側(cè)向變形曲線圖可以看出,咬合樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)樁體的最大側(cè)向變形一般均發(fā)生在基坑開挖面以上靠近坑底的部位[6]。比較186號(hào)樁與52號(hào)樁的側(cè)移曲線,可明顯看到52號(hào)樁的樁頂水平位移和樁體最大側(cè)移均比186號(hào)樁要大很多。分析其原因,在圖3中可以看出,186號(hào)樁位于一號(hào)線靠近金禧大酒店一側(cè)的基坑邊,由前述其樁徑為1200ｍｍ,而52號(hào)樁樁徑為1000ｍｍ。由于圍護(hù)樁的樁徑增大,所以其抗彎剛度勢(shì)必會(huì)相應(yīng)提高,在基坑內(nèi)支撐型式相同的情況下,則樁身各部側(cè)向變形量相應(yīng)的會(huì)變小。52號(hào)樁樁頂最大側(cè)移達(dá)到了8.5ｍｍ,遠(yuǎn)大于186號(hào)樁的2ｍｍ。分析原因是由于基坑開挖時(shí)第1道支撐加撐不及時(shí),導(dǎo)致開挖后樁體懸臂狀態(tài)暴露時(shí)間過(guò)長(zhǎng)所致。綜合這兩個(gè)樁體位置與其他測(cè)點(diǎn)樁體側(cè)移數(shù)據(jù)來(lái)看,絕大部分樁體變形值均滿足要求,最大變形值11.9ｍｍ,小于設(shè)計(jì)要求的灌注樁、地連墻等圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平側(cè)移限值14ｍｍ。

圖6為基坑外地面沉降隨時(shí)間變化曲線。測(cè)量從基坑開挖時(shí)開始,第1個(gè)觀測(cè)點(diǎn)(52-1)位于52號(hào)咬合樁樁頭,第2個(gè)測(cè)點(diǎn)(52-2)與第一個(gè)測(cè)點(diǎn)相距5ｍ,第3個(gè)測(cè)點(diǎn)(52-3)與第2個(gè)測(cè)點(diǎn)相距10ｍ(見(jiàn)圖3)。

從圖6中可以看出,在開始測(cè)量時(shí)地面已經(jīng)存在微小的沉降。由于場(chǎng)地地下水位埋深較淺(0.8～4ｍ),為了防止基坑開挖時(shí)坑內(nèi)外水位差較大而引起的流砂、管涌等滲透破壞現(xiàn)象,本工程采取的是基坑外井點(diǎn)降水措施。所以可以認(rèn)定,初始的微小地面沉降是由于基坑開挖前坑外降水引起的。地表沉降會(huì)隨著施工過(guò)程時(shí)間的增大而加大,最大沉降發(fā)生在52-2測(cè)點(diǎn)處,其次是樁頭測(cè)點(diǎn)52-3,而距離基坑最遠(yuǎn)的52-1點(diǎn)沉降值已非常小了,說(shuō)明此位置處地面沉降受基坑開挖影響已很小。

圖7為一號(hào)線基坑開挖需重點(diǎn)保護(hù)的周圍高層建筑物金禧大酒店的沉降隨時(shí)間變化曲線。

從圖7中看出,建筑物在坑外降水時(shí)即有一定的沉降,但沉降值很小。而出現(xiàn)沉降最快的時(shí)候,正是基坑從開挖至開挖到底這段時(shí)間內(nèi)。而后,這些測(cè)點(diǎn)雖然繼續(xù)下沉,但下沉的速率明顯變緩,最大沉降值僅為3.5ｍｍ。綜合基坑周圍其他幾幢建筑物的沉降值及地下管線的變形情況來(lái)看,最大沉降量在15ｍｍ以內(nèi),完全滿足了規(guī)范[7]限定對(duì)主基坑周圍建筑物和管線的沉降限值20ｍｍ的要求。

4.3 鉆孔咬合樁新工藝的評(píng)價(jià)分析 從天津地鐵一號(hào)線西南角站基坑工程采用鉆孔咬合樁這一新型圍護(hù)結(jié)構(gòu)型式的實(shí)際施工過(guò)程和效果看出,鉆孔咬合樁相比較其他幾種常用的圍護(hù)型式有其自身很大的優(yōu)勢(shì):

(1)咬合樁采用的是全護(hù)筒沖弧法,能夠克服不良地質(zhì)條件下灌注樁成樁困難的問(wèn)題;

(2)咬合樁采用鋼護(hù)筒,不像灌注樁用的是泥漿護(hù)壁,可以大大減小泥漿四溢對(duì)周圍環(huán)境的影響;

(3)咬合樁垂直度比灌注樁好,不會(huì)塌孔,下挖過(guò)程中如遇到土體內(nèi)有雜物影響時(shí)可以直接下去作業(yè)人員對(duì)雜物進(jìn)行清理;

(4)從經(jīng)濟(jì)角度,咬合樁比地鐵隧道基坑常用的地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)要省20%～30%的經(jīng)費(fèi),經(jīng)濟(jì)性好。

同時(shí)在本次工程的施工過(guò)程中也總結(jié)出了一些鉆孔咬合樁施工的改進(jìn)方法,如咬合樁導(dǎo)墻若采用預(yù)制結(jié)構(gòu)而代替現(xiàn)澆結(jié)構(gòu),不僅可以更加方便施工,而且經(jīng)濟(jì)性更好等等。結(jié) 論

(1)在本文所涉及的工程地質(zhì)條件復(fù)雜的情況下進(jìn)行地鐵隧道施工,基坑開挖圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用鉆孔咬合樁這種新的圍護(hù)結(jié)構(gòu)型式,達(dá)到了預(yù)期的目的;

(2)在基坑工程中,只要圍護(hù)結(jié)構(gòu)的擋土和止水效果好,并及時(shí)架設(shè)支撐,基坑開挖時(shí)對(duì)周圍環(huán)境不會(huì)造成太大的影響,完全可以保證緊鄰高層建筑物的沉降變形滿足要求;(3)基坑外地表沉降會(huì)隨著施工過(guò)程時(shí)間的增長(zhǎng)而加大,通過(guò)對(duì)本工程后續(xù)觀測(cè)的結(jié)果來(lái)看,后期的沉降將持續(xù)半年左右才逐漸趨于穩(wěn)定;

(4)鉆孔咬合樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)型式,當(dāng)條件適當(dāng)時(shí),可應(yīng)用在城市地鐵施工中,一定會(huì)取得可觀的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益,將會(huì)有廣闊的應(yīng)用前景。

第三篇：淺談多種圍護(hù)結(jié)構(gòu)在某基坑圍護(hù)施工中的應(yīng)用

淺談多種圍護(hù)結(jié)構(gòu)在某基坑圍護(hù)施

工中的應(yīng)用

某住宅區(qū)三期由8幢16至17層住宅樓、地下車庫(kù)6個(gè)、2～3層紡工路沿街商鋪和l幢2至3層商場(chǎng)組成，總建筑面積約為5．7萬(wàn)m2。本工程設(shè)一層連通地下室，基礎(chǔ)形式為沉管灌注樁和預(yù)應(yīng)力管樁基礎(chǔ)?；釉O(shè)計(jì)開挖深度為3．30～4．90 m。

中國(guó)論文網(wǎng) /2/view-12910678.htm

該場(chǎng)地基坑位于東面距離道路邊線16．3～16．8 m之間，其外為城市南北向交通主干道，上有高壓電纜管線、煤氣管(埋深約1．2m)、自來(lái)水管(埋深約1．3 m)、聯(lián)通管(埋深約1．2 m)和電信管(埋深約1．2 m)等地下管線，與本

工程最小距離分別為14．8 m、17．9 m和20．9 m?；幽厦婢嚯x道路邊線22．9 m，道路邊線南側(cè)為城市東西向交通主干道?；优c投入使用的一期建筑物的最小距離為8．0 m?；优c二期已建建筑物的最小距離為19．1 m。基坑西側(cè)有一臨時(shí)施工道路。局部緊靠本工程基坑邊?；右黄谂c待建三期之間有多條一期已埋設(shè)的電纜管線、廣電管線、污水管(埋深約1．2m)和雨水管(埋深約1．2／1”1)，與本工程最小距離為2．4m。

根據(jù)勘察報(bào)告，場(chǎng)地原為農(nóng)田和農(nóng)民住宅區(qū)，現(xiàn)已初步填土平整，部分場(chǎng)地為建筑廢土所覆蓋，場(chǎng)地中部因施工取土形成積水洼凹地，局部被泥漿水覆蓋?；娱_挖深度影響范圍內(nèi)各土層主要物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)見(jiàn)表1所示。

場(chǎng)地地下水屬孔隙潛水型，勘探期

間在鉆孔中測(cè)得孔內(nèi)穩(wěn)定潛水位埋深一般為0．2～1．1 m，相應(yīng)的潛水位標(biāo)高為1．7～1．2 m，地下潛水主要賦存于淺層粘性土中，富水性差，受河流和大氣降水補(bǔ)給，潛水位埋深主要受場(chǎng)地微地貌形態(tài)控制，潛水位變化主要受控于大氣降水和地表河水位，一般情況下地下潛水位略高于當(dāng)?shù)睾铀?，在高水位期間，潛水位甚至可達(dá)自然地面，地下潛水位隨季節(jié)變化有所升降，變化幅度較小，一般年變幅為0．5～1．5 m。地下潛水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)無(wú)腐蝕性；對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋有弱腐蝕性。圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

綜合場(chǎng)地地理位置、土質(zhì)條件、基坑開挖深度和周圍環(huán)境條件，本基坑圍護(hù)具有如下特點(diǎn)：

(1)基坑開挖面積很大，基坑周長(zhǎng)約1 400m，地下室圍護(hù)1．2萬(wàn)余m2：

(2)基坑設(shè)計(jì)開挖深度為3．30～4．90 m；

(3)場(chǎng)地地基中軟弱土層分布較均

勻，且地基淺部的軟土層厚度在4m左右，其下臥層為力學(xué)性質(zhì)較好的粘性土層；

(4)本工程周圍環(huán)境條件尚可，但小區(qū)內(nèi)部局部圍墻和管線距本基坑較近。

放坡開挖可節(jié)約工程造價(jià)，經(jīng)濟(jì)性最好。在條件許可的情況下可優(yōu)先選用。從本基坑的實(shí)際情況出發(fā)，基坑西側(cè)局部距離本工程二期的幾幢建筑物和地下室較近，大部分場(chǎng)地距在建建筑物均在22．0 m開外；且各地下室和主樓均為空地，因此可以考慮采用放坡開挖。

土釘墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)具有經(jīng)濟(jì)性好、施工方便、施工工期短、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。目前已在許多基坑工程中取得了成功的經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)，在土質(zhì)條件比本工程差得多(軟土含水量在60％以上)的上饒、九江等地土釘墻也得到了廣泛應(yīng)用，最大開挖深度已達(dá)7 m以上。

6l號(hào)樓B區(qū)北側(cè)1．8 m處存在一污水管，采用其他形式的圍護(hù)結(jié)構(gòu)在軟

土地基中往往變形較大，容易造成周圍管線產(chǎn)生變形而開裂等現(xiàn)象，從而引發(fā)工程事故，因此采用內(nèi)撐式排樁墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)。內(nèi)撐式排樁墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)雖然造價(jià)略高一些，但具有可靠性好，圍護(hù)結(jié)構(gòu)受力合理。變形易控制等優(yōu)點(diǎn)，尤其適合于在周圍環(huán)境條件較差的基坑采用。

結(jié)合本工程上述特點(diǎn)，根據(jù)“安全、經(jīng)濟(jì)、方便施工”的原則。采用放坡開挖、復(fù)合土釘墻與內(nèi)撐式排樁墻的圍護(hù)方案是比較經(jīng)濟(jì)合適的。

計(jì)算參數(shù)及土工指標(biāo)為：計(jì)算中考慮地表施工堆載15kPa：土壓力計(jì)算采用土體固快指標(biāo)，各土層物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)根據(jù)勘察單位提供的本工程地質(zhì)勘察報(bào)告取值。施工要求及現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)

2．1 施工要求

土釘墻圍護(hù)是隨著基坑挖土的進(jìn)行而逐步實(shí)施的，因此土釘墻施工與挖土作業(yè)交叉進(jìn)行，二者的配合至關(guān)重要，直接關(guān)系到基坑的安全和施工工期，需

合理安排，分層進(jìn)行。

基坑土方開挖應(yīng)結(jié)合土釘墻施工，分層、分段進(jìn)行，每層開挖深度不得超過(guò)1．5 m，每層分段開挖長(zhǎng)度不得超過(guò)30m。開挖面寬度不得小于同層土釘長(zhǎng)度，嚴(yán)禁超挖或在上一層未加固完畢就開挖下一層。

在機(jī)械開挖出支護(hù)坡面后，要求人工及時(shí)修整邊坡，并進(jìn)行第一層噴射混凝土的施工作業(yè)，盡可能縮短邊坡暴露時(shí)間。土釘成孔后完成鋼筋網(wǎng)布設(shè)工作，土釘注漿后及時(shí)布設(shè)加強(qiáng)筋并噴射第二層面層。

基坑底最后30 cm土方宜采用人工開挖，邊挖土邊施工基礎(chǔ)墊層，并盡早施工地下室底板，縮短基坑暴露時(shí)間。在地下室底板達(dá)到80％設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)，并采用毛石混凝土填實(shí)底板與圍護(hù)樁之間的孔隙后，方可拆除支撐。

施工單位在土方開挖前。應(yīng)制定詳細(xì)的土方作業(yè)計(jì)劃，待甲方、設(shè)計(jì)、施工單位同意后方可實(shí)施。

2．2 現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)

本圍護(hù)工程開挖深度、面積均較大，因此除進(jìn)行安全可靠的圍護(hù)體系設(shè)計(jì)、施工外，尚應(yīng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，作到信息化施工。

本基坑監(jiān)測(cè)內(nèi)容如下：

(1)基坑開挖過(guò)程中，基坑周邊深層土體的水平位移監(jiān)測(cè)：

(2)基坑外(土釘墻頂)土體的沉降觀測(cè)；

(3)周圍環(huán)境監(jiān)測(cè)：主要包括紡工路及其管線的沉降觀測(cè)、有無(wú)裂縫產(chǎn)生及其發(fā)展情況?；油馏w水平位移預(yù)警值為45 mm 或坑頂水平位移連續(xù)3 d大于5mm／d。

2．3 應(yīng)急措施

在基坑開挖過(guò)程中．如出現(xiàn)邊坡水平位移超過(guò)警戒值，可采用基坑外卸土，坡頂超前錨桿注漿，加長(zhǎng)、加密土釘以及放慢挖土速度的方法處理，必要時(shí)用土方或編織袋在坡腳采取反壓回填措施。如申花路或地下管線沉降較大時(shí)。

可采用注漿加固地基等方法處理。在基坑開挖過(guò)程中，場(chǎng)地內(nèi)應(yīng)保證有一臺(tái)挖土機(jī)可以隨時(shí)調(diào)用。便于采取應(yīng)急措施。結(jié)語(yǔ)

本工程因地制宜地采用放破開挖、土釘墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)、內(nèi)支撐式排樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)及基坑降水多種手段相結(jié)合的圍護(hù)方案是比較經(jīng)濟(jì)合理的，大大節(jié)約了工程造價(jià)。

放坡開挖可節(jié)約工程造價(jià)，但在軟土層中放坡坡度較緩，由于回填土不易密實(shí)，應(yīng)注意其產(chǎn)生的不利影響。

松木樁復(fù)合土釘墻或水泥攪拌樁復(fù)合土釘墻，有利于提高坡腳土體的承載力，提高基坑的整體穩(wěn)定性并減小圍護(hù)結(jié)構(gòu)的位移。在土釘長(zhǎng)度相同的情況下，后者土釘?shù)母采w范圍小于前者，可以避免土釘超紅線。

內(nèi)撐式排樁墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)可有效地控制圍護(hù)結(jié)構(gòu)的彎矩和變形，并具有較好的可靠性。本工程基坑開挖至坑底，圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形約3．85 cm左右，說(shuō)明

圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是安全的。

第四篇：某鉆孔咬合樁施工技術(shù)及質(zhì)量控制探討 2014.4.21

淺談鉆孔咬合樁施工質(zhì)量保證措施

摘要：鉆孔咬合樁是利用超緩凝混凝土的特殊性能，采用高精度的全套管鉆機(jī)通過(guò)專門工藝成孔、成樁的一種特殊樁型，通過(guò)樁與樁之間的咬合搭接，形成擋土截水的連續(xù)排樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)或地下防滲墻，在施工方法上與鉆孔灌注樁及地下連續(xù)墻有很多相似之處；本文以山語(yǔ)聽(tīng)溪5#-1地塊建設(shè)項(xiàng)目基坑支護(hù)工程為例，簡(jiǎn)要介紹幾點(diǎn)鋼筋混凝土鉆孔咬合樁施工質(zhì)量控制措施。通過(guò)該工程的成功實(shí)踐，可為鉆孔咬合樁的廣泛運(yùn)用提供較好的經(jīng)驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：鉆孔咬合樁；質(zhì)量控制

一、工程概況

某建設(shè)項(xiàng)目位于同安區(qū)汀溪鎮(zhèn)，總建筑面積：42366.06㎡，地上30732.66㎡，地下10896.473㎡。場(chǎng)地原始地貌屬?zèng)_洪積階地地貌單元，現(xiàn)地勢(shì)較平緩，地表水不發(fā)育;卵石層為承壓或微承壓水，強(qiáng)透水層，為主要含水段，水量豐富；根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)抽水試驗(yàn)得滲透系數(shù)為3.07X10-2/-4.44X10-2/cm/s。場(chǎng)地內(nèi)地下水水位高程19.07-19.79m。地下水總體逕流方向大致由東北向西南，地下水位受季節(jié)氣候的影響較大，地下水年變幅約在3.0m左右。

本工程圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用鉆孔咬合樁，樁徑為1.0m、0.8m，樁中心距0.75m，相鄰兩樁咬合15cm，樁深約11.6—14.4m，素砼（A序樁）采用塑性混凝土止水樁，主要成分為水、水泥、砂、碎石、膨潤(rùn)土，其配合比為1.34：1：2.83：

3.23:0.18，緩凝時(shí)間24小時(shí)，塌落度180mm，且混凝土的3天強(qiáng)度值R3d不大于3Mpa。

二、鉆孔咬合樁施工流程:

施工準(zhǔn)備→測(cè)量放樣→導(dǎo)墻施工→鉆機(jī)就位→造漿→鉆進(jìn)成孔→鉆渣外運(yùn)→成孔檢測(cè)→清孔→沉渣厚度檢測(cè)→安放鋼筋籠→導(dǎo)管水密性試驗(yàn)→下導(dǎo)管→沉渣厚度測(cè)試(二次清孔)→灌注水下砼，振動(dòng)棒震動(dòng)→超聲波檢測(cè)→交工驗(yàn)收

三、施工過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題：

1)本工程設(shè)計(jì)A樁為素混凝土，B為普通鋼筋混凝土樁，A序樁成孔過(guò)程

中需與B序樁咬合15cm,要求A序樁混凝土有自穩(wěn)的強(qiáng)度，所以在A序樁的砼配合比設(shè)計(jì)初凝時(shí)間≥30小時(shí)，然而在施工過(guò)程初期有個(gè)別A序樁出現(xiàn)素混凝土凝固過(guò)快，造成B樁成孔困難的現(xiàn)象，影響施工進(jìn)度。

2)在施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)有個(gè)別B樁孔口定位無(wú)誤，而樁的垂直度偏差卻超過(guò)設(shè)計(jì)及驗(yàn)收規(guī)范的要求，導(dǎo)致鉆孔咬合樁底部沒(méi)有足夠的咬合量。

3)在施工過(guò)程中出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象：①停機(jī)時(shí)塌孔；②澆筑混凝土?xí)r塌孔。

4)鉆機(jī)施工過(guò)程中遇地下障礙物。

四、成樁作業(yè)質(zhì)量保證措施

1)導(dǎo)墻施工：導(dǎo)墻起鎖口和導(dǎo)向作用，保證成孔垂直度的重要措施，直接關(guān)系到鉆孔咬合樁順利成孔和成孔精度，施工中嚴(yán)格控制導(dǎo)墻施工精度，確保軸線誤差±20mm，內(nèi)墻面垂直度0.3%，平整度3mm，導(dǎo)墻頂面平整度5mm，頂面低于自然地面30cm，形成泥漿導(dǎo)流溝，本工程導(dǎo)墻采用C25鋼筋砼結(jié)構(gòu)。

2）本工程設(shè)計(jì)A樁為素混凝土，B為普通鋼筋混凝土樁，A序樁成孔過(guò)程中需與B序樁咬合15cm,要求A序樁混凝土有自穩(wěn)的強(qiáng)度，同時(shí)不能凝固過(guò)快，造成B樁成孔困難，影響施工進(jìn)度，因此咬合樁的混凝土凝固時(shí)間控制是本工程的重點(diǎn)。

①素砼樁砼緩凝時(shí)間的確定：素砼樁砼緩凝時(shí)間是根據(jù)單樁時(shí)間來(lái)確定的，A樁混凝土緩凝時(shí)間≥30小時(shí)，單樁時(shí)間與地質(zhì)條件、樁長(zhǎng)以及鉆機(jī)能力等有直接聯(lián)系，計(jì)算公式如下：T=3t+K

式中：T——素樁砼緩凝時(shí)間；

t——B樁成樁時(shí)間，約4小時(shí)，K——儲(chǔ)備時(shí)間，一般15-20小時(shí)；T=3t+K=3*4+18=30小時(shí)

混凝土強(qiáng)度3天值不大于3Mpa。

②提前做好緩凝混凝土配合比，進(jìn)行試樁確定各施工參數(shù)。

③商品混凝土攪拌站駐場(chǎng)人員嚴(yán)格監(jiān)測(cè)混凝土配合比及外加劑的摻入量。④做好混凝土施工記錄，保證各工序施工均處于可控狀態(tài)。

⑤控制B樁成孔進(jìn)度，成孔過(guò)快或過(guò)慢均有可能對(duì)A樁混凝土質(zhì)量造成損害。

3)為保證鉆孔咬合樁底部有足夠厚度的咬合量，除對(duì)孔口定位誤差嚴(yán)格控制外，還要對(duì)樁的垂直度進(jìn)行嚴(yán)格控制，根據(jù)設(shè)計(jì)及驗(yàn)收規(guī)定，樁的垂直度偏差不大于3‰。

4)當(dāng)孔深度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，及時(shí)進(jìn)行孔內(nèi)虛土和沉渣的清除，并確保孔內(nèi)沉渣厚達(dá)到設(shè)計(jì)要求（不大于20cm）。用測(cè)繩檢查樁孔的沉碴和深度。

5)在施工過(guò)程中卵石層采用泥漿護(hù)壁，防止塌孔和孔內(nèi)縮徑。泥漿護(hù)壁是利用泥漿與地下水的壓力差來(lái)控制水壓力與孔壁壓力，以確?？妆诘姆€(wěn)定，所以泥漿的相對(duì)密度則起到保持壓力差的關(guān)鍵作用，調(diào)制適合本地土層情況的泥漿，有效避免成孔過(guò)程中塌孔的發(fā)生，泥漿的要求為相對(duì)密度：

1.1～1.2，30分鐘泥皮厚度：＜2mm； PH值：8～10。

此法施工能有效的減少塌孔，保證成孔質(zhì)量，減少和杜絕孔底沉渣，保證混泥土的充盈系數(shù)。

6)停機(jī)時(shí),保持孔內(nèi)具有規(guī)定的水位和泥漿稠度,防止塌孔。

7)地下障礙物的處理方法

鉆機(jī)施工過(guò)程中如遇地下障礙物處理較困難，但對(duì)一些比較小的障礙物，如礫石、卵石層都能穿過(guò)；小孤石，采用牙輪孔鉆頭+螺旋鉆頭破碎，但施工難度較大，會(huì)影響一定的施工進(jìn)度，較大孤石，備用一臺(tái)沖孔鉆，采用沖孔鉆施工。

8）鉆孔咬合樁砼灌注

①由于本工程地下水位較高，孔內(nèi)都有水，采用導(dǎo)管法澆注水下砼灌注，導(dǎo)管直徑為300mm，澆注砼前先進(jìn)行壓力試驗(yàn)。

②在澆注過(guò)程中，隨時(shí)檢查是否漏水。第一次澆注時(shí)，導(dǎo)管底部距孔底30～50cm，澆注砼量要經(jīng)過(guò)計(jì)算確定，在澆注中導(dǎo)管下端埋深控制在2～4m范圍；提升導(dǎo)管時(shí)，采用測(cè)繩測(cè)量嚴(yán)格控制其埋深和提升速度，嚴(yán)禁將導(dǎo)管拔出砼面，防止斷樁和缺陷樁的發(fā)生。

③水下砼要連續(xù)澆注不得中斷，邊灌注邊拔導(dǎo)管，并逐步拆除；砼灌注至設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高以上0.50∽1m（超灌量0.50m），樁上部無(wú)砼部分用土回填至地面標(biāo)高，完全拔出導(dǎo)管。樁頂砼不良部分要鑿掉清除，要保證設(shè)計(jì)范圍內(nèi)的樁體不受損傷，并不留松散層。

④水下灌注混凝土采用振動(dòng)棒振搗，在咬合部位加強(qiáng)振搗，用來(lái)增加樁體咬合及密實(shí)度。

⑤每澆注50m3 留臵1 組試件；小于50m3 的單樁，每根樁留臵1 組試件。

9）塌孔的處理：

①輕微塌孔：使用挖土機(jī)向孔內(nèi)回填可塑性好的粘性土，鉆機(jī)反轉(zhuǎn)向下加壓，正轉(zhuǎn)取土，充分壓實(shí)孔壁，重新成孔；

②嚴(yán)重塌孔：向孔內(nèi)澆筑低標(biāo)號(hào)C20混凝土或高標(biāo)號(hào)砂漿，待24小時(shí)后重新成孔（時(shí)間根據(jù)氣溫確定）；

③澆筑混凝土?xí)r塌孔

在灌注過(guò)程中如發(fā)現(xiàn)井孔內(nèi)水（泥漿）位忽然上升溢出，隨即驟降并冒出氣泡，應(yīng)懷疑是塌孔征象，塌孔原因可能是孔內(nèi)水位降低，不能保持原有靜水壓力，以及由于周圍堆放重物或機(jī)械振動(dòng)等，均有可能引起塌孔。

發(fā)生塌孔后，應(yīng)查明原因，采取相應(yīng)措施，如保持或加大水頭、移開重物、排除振動(dòng)等，防止繼續(xù)塌孔。然后用吸泥機(jī)吸出坍入孔中泥土；如不繼續(xù)塌孔，可恢復(fù)正常灌注。如塌孔仍不停止，坍塌部位較深，宜將導(dǎo)管拔出，將砼鉆開抓出，同時(shí)將鋼筋抓出，只求保存孔位，再以粘土摻砂礫回填，待回填土沉實(shí)后重新鉆孔成樁。

四、事故樁的補(bǔ)救措施

在鉆孔咬合樁施工過(guò)程中，因A樁超緩混凝土的質(zhì)量不穩(wěn)定出現(xiàn)早凝現(xiàn)象或機(jī)械設(shè)備故障等原因，造成鉆孔咬合樁的施工未能按正常要求進(jìn)行而形成事故樁。事故樁的處理主要分以下幾種情況：

1）平移樁位側(cè)咬合：B樁成孔施工時(shí)，其一側(cè)A1樁的砼已經(jīng)凝固且強(qiáng)

度超過(guò)施工要求，使鉆機(jī)不能按正常要求切割咬合A1、A2樁。在這種情況下，宜向A2樁方向平移B樁樁位，使鉆機(jī)單側(cè)切割A(yù)2樁施工B樁，并在A1樁和B樁外側(cè)另加一根高壓旋噴樁作為防水處理；或者在A1樁和B樁外側(cè)另加一根閥管雙液注漿作為防水處理。

2）背樁補(bǔ)強(qiáng)：B1樁成孔施工時(shí)，其兩側(cè)A1、A2樁的混凝土均已凝固，在這種情況下，則放棄B1樁的施工，調(diào)整樁序繼續(xù)后面咬合樁的施工，以后在B1樁外側(cè)增加三根咬合樁與A1、A2樁相切。在基坑開挖過(guò)程中將A1和A2樁之間的夾土清除植筋噴射C20混凝土即可。

3）預(yù)留咬合企口：在B1樁成孔施工中發(fā)現(xiàn)A1樁砼已有早凝傾向但還未完全凝固時(shí)，此時(shí)為避免繼續(xù)按正常順序施工造成事故樁，可及時(shí)在A1樁右側(cè)施工一砂樁以預(yù)留出咬合企口，待調(diào)整完成后再繼續(xù)后面樁的施工。

4)當(dāng)成孔精度不能滿足3‰的要求時(shí)，采用回填土，然后糾編調(diào)直重新成孔，直至達(dá)到施工精度要求時(shí)灌注砼。

五、結(jié)束語(yǔ)

鉆孔咬合樁作為地下工程圍護(hù)結(jié)構(gòu)的一種新的工法，通過(guò)山語(yǔ)聽(tīng)溪5#-1地塊建設(shè)項(xiàng)目基坑支護(hù)工程的實(shí)踐證明，樁間咬合良好，表面平順，除個(gè)別樁間有濕漬外，并無(wú)明顯滲漏水，成樁的垂直精度高；暫未發(fā)現(xiàn)有侵限情況的發(fā)生，達(dá)到預(yù)期的設(shè)計(jì)效果。

第五篇：SMW工法在基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用綜述

SMW工法在基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用綜述

姓名：

，學(xué)號(hào)：

（上海大學(xué) 土木工程系）

［摘要］SMW 工法自從日本引進(jìn)后，作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)在國(guó)內(nèi)得到了一定程度的應(yīng)用，但是使用中也發(fā)現(xiàn)了不少問(wèn)題。本文從經(jīng)濟(jì)性、機(jī)械設(shè)備、設(shè)計(jì)方法和施工技術(shù)等方面進(jìn)行了分析總結(jié)，并提出了一些問(wèn)題，以便此工法能得到深入研究和廣泛應(yīng)用。

［關(guān)鍵詞］SMW工法；組合結(jié)構(gòu)；變形

SMW工法是Soil Mixing Wall的簡(jiǎn)稱，它是一種勁性復(fù)合圍護(hù)結(jié)構(gòu)，通過(guò)特殊的多軸深層攪拌機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)按設(shè)計(jì)深度將土體切散,同時(shí)從鉆頭前端將水泥槳強(qiáng)化劑注入土體,使之在攪拌過(guò)程中與地基土反復(fù)混合攪拌。在各施工平面之間,采取重疊搭接,在水泥土混合體未硬之前插入受拉材料(常為H型鋼),作為應(yīng)力加強(qiáng)材料,直至水泥結(jié)硬、形成勁性復(fù)合圍護(hù)墻體。這種結(jié)構(gòu)充分發(fā)揮了水泥土混合體和受拉材料的力學(xué)特性[1]，同時(shí)具有經(jīng)濟(jì)、工期短、高止水性、對(duì)周圍環(huán)境影響小等特點(diǎn)。

1987年，我國(guó)冶金建研院列項(xiàng)研究，1994年通過(guò)部級(jí)鑒定。上海隧道公司進(jìn)一步結(jié)合上海軟土深基坑圍護(hù)工程的特點(diǎn)，進(jìn)行了型鋼水泥土復(fù)合樁結(jié)構(gòu)試驗(yàn)、型鋼減摩擦劑研制、型鋼起拔模擬試驗(yàn)、專用樁機(jī)及起拔型鋼設(shè)備研制，取得了重要成果，1997年8月經(jīng)鑒定認(rèn)為其達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平[2]。SMW工法在國(guó)內(nèi)應(yīng)用時(shí)仍受到不少限制，機(jī)械設(shè)備、設(shè)計(jì)理論、施工技術(shù)等方面還存在一些問(wèn)題，SMW工法圍護(hù)結(jié)構(gòu)的基坑塌方頻率較其它圍護(hù)型式要高，應(yīng)該引起工程界的重視。國(guó)外應(yīng)用情況

SMW工法由日本成幸工業(yè)株式會(huì)社1976年開發(fā)成功。作為基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的一種施工方法，它在日本、美國(guó)、法國(guó)以及東南亞和臺(tái)灣等許多地方得到了廣泛應(yīng)用。歸正[3]等人對(duì)日本成幸工業(yè)株式會(huì)社1984~1996年的SMW工法施工情況進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，在臺(tái)灣和美國(guó)等地施工73項(xiàng)工程，總面積1003419m2，1992～1996年平均每年施工249.5項(xiàng)工程，每項(xiàng)工程平均施工面積16555m2。傅德明[4]認(rèn)為，SMW圍護(hù)為日本國(guó)內(nèi)基坑圍護(hù)的

—1—

主要工法，約占地下圍護(hù)結(jié)構(gòu)的80%。

日本SMW樁的攪拌鉆機(jī)一般采用3軸鉆機(jī)，也開發(fā)了4軸～6軸鉆機(jī)，一次成墻長(zhǎng)度達(dá)1.5m～3m，最大攪拌深度達(dá)65m，水泥土強(qiáng)度達(dá)1.0MPa～3.0Mpa，鉆孔垂直精度可達(dá)1/200。為適應(yīng)不同的工程要求，日本目前主要開發(fā)了三類機(jī)型[5]。標(biāo)準(zhǔn)機(jī)型按鉆頭規(guī)格分兩種，φ550的機(jī)型，樁架高18m、成墻深35.0m；φ850的機(jī)型，樁架高30m、成墻深45.0m。低高度機(jī)型有SMW15M機(jī)型、SMW5000機(jī)型、STS機(jī)型三種系列。TMW(Touatsu Soil Mixing Wall)機(jī)型與SMW機(jī)型相比則可形成等厚度混合土連續(xù)墻,提高了防水能力。鉆機(jī)功率主要有90kW、120kW、150kW、180kW等, 其中90kW、120kW 最為常用，150kW以上主要用于軟巖地層。國(guó)內(nèi)研究進(jìn)展

2.1 機(jī)械設(shè)備

國(guó)內(nèi)SMW工法的施工機(jī)械，主要有國(guó)產(chǎn)的雙軸攪拌機(jī)（SJB-40型），也有引進(jìn)的三軸攪拌機(jī)（日本的PAS-120VAR型）。建設(shè)部北京建筑機(jī)械綜合研究所[8]吸收國(guó)外的先進(jìn)技術(shù),開發(fā)出了ZKD110型多軸式連續(xù)墻鉆孔機(jī)，該機(jī)根據(jù)土質(zhì)不同有砂質(zhì)土用、粘性土用砂礫及巖盤用三種鉆具，電機(jī)功率為55(4P)/40(8P)×2kW，鉆孔深度最深達(dá)30m。黃均龍和張冠軍[9]對(duì)國(guó)產(chǎn)雙軸攪拌機(jī)（SJB-37×2）、日本三軸攪拌機(jī)（PAS-120VAR）和國(guó)產(chǎn)四軸攪拌機(jī)（SJB-42/30×4）的性能進(jìn)行了比較，三種機(jī)型的電機(jī)功率分別為2×37kW、2×45kW、4×42/30kW，成墻深度分別為20m左右、27m、28m左右。由于國(guó)內(nèi)通用機(jī)械制造業(yè)與國(guó)際上先進(jìn)國(guó)家的差距，SMW工法的施工機(jī)械、成樁深度、施工效率以及施工質(zhì)量上存在著一些缺陷，阻礙了SMW工法的進(jìn)一步發(fā)展，其推廣與普及受到一定限制。

2.2 設(shè)計(jì)方法

通常認(rèn)為[10]，水土側(cè)壓力由型鋼單獨(dú)承擔(dān)，水泥土作用是抗?jié)B止水。試驗(yàn)表明，水泥土對(duì)型鋼的包裹作用提高了型鋼剛度、減少了位移。此外，水泥土起到套箍作用，可以防止型鋼失穩(wěn)。SMW支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括如下幾個(gè)方面： ① 水泥摻入比

—2—

水泥摻入比一般在綜合考慮土質(zhì)、側(cè)壓、芯材間隔等因素的基礎(chǔ)上,根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)確定。丁克等[11]通過(guò)試驗(yàn)得出試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)論,主要有（1）~（4）式的關(guān)系。

水泥土單軸抗壓強(qiáng)度qu與水泥摻入比aw的關(guān)系： 水泥土的設(shè)計(jì)抗壓強(qiáng)度：

設(shè)計(jì)抗剪強(qiáng)度：

設(shè)計(jì)抗拉強(qiáng)度：

qu?kwaw?quo

（1）

fc?qu28/

2（2）

（3）

（4）

fc?qu28/6fc?qu28/10

式中kw為強(qiáng)度增長(zhǎng)系數(shù)，qu0為原狀土無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度，qu28為水泥土28天單軸抗壓強(qiáng)度。② 型鋼入土深度DH

型鋼入土深度主要由基坑抗隆起穩(wěn)定性、擋墻內(nèi)力和變位不超過(guò)允許值、能順利拔出等條件決定，按式（5）驗(yàn)算抗隆起安全系數(shù)Ks來(lái)確定型鋼入土深度(要求Ks≥1.10～1.20、型鋼埋入水泥土長(zhǎng)度lH?DH?H)，若該數(shù)值使結(jié)構(gòu)內(nèi)力和變位過(guò)大，則需加大入土深度后再進(jìn)行擋墻結(jié)構(gòu)分析。

Ks?(?DHNq?cNc)/[?(H?DH)?q]

（5）

式中:DH —型鋼入土深度，H—基坑開挖深度，γ—坑底及墻外側(cè)土體重度，c —坑底土體凝聚力，q —地面超載，Nq、Nc —地基承載力系數(shù)。③ 水泥土樁入土深度Dc

SMW工法中水泥土樁入土深度Dc主要有三方面的水力條件決定：確?？觾?nèi)降水不影響到基坑以外環(huán)境、防止管涌發(fā)生、防止底鼓發(fā)生。④ 型鋼抗拔驗(yàn)算

H型鋼的抗拔力Pm主要由靜摩擦力Pf、變形阻力Pd及自重G等三部分組成,即

Pm?Pf?Pd?G

（6）

⑤ SMW工法截面設(shè)計(jì)

截面應(yīng)符合以下設(shè)計(jì)要求：型鋼凈間距、芯材與孔壁之間最小保護(hù)層厚度、水泥土墻體厚度。

—3—

⑥ 擋墻強(qiáng)度及變形驗(yàn)算

多層支撐擋墻結(jié)構(gòu)常采用等值梁法、逐層開挖支撐支承力不變法和彈性梁法等方法。局部驗(yàn)算時(shí)主要包括[1]：型鋼底端截面水泥土抗剪強(qiáng)度、水泥土與型鋼聯(lián)接部位錯(cuò)動(dòng)剪力、水泥土搭接處抗剪強(qiáng)度、側(cè)壓力作用下承載拱的軸力強(qiáng)度。軟土地區(qū)還要進(jìn)行整體穩(wěn)定性、抗傾覆、抗滑動(dòng)等驗(yàn)算。

2.3 經(jīng)濟(jì)效益

SMW擋墻成本一般為地下連續(xù)墻的70%左右，若考慮H型鋼的回收，則成本可再下降20%～30%。表1為鎮(zhèn)江市新河橋泵站基坑三種圍護(hù)方案的工程造價(jià)[6]，實(shí)際費(fèi)用比設(shè)計(jì)測(cè)算一般還要多。上海市軌道交通明珠線二期工程溧陽(yáng)路車站[7]設(shè)計(jì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)，考慮了地下連續(xù)墻，鉆孔灌注樁及SMW工法三個(gè)方案。按每延米折算，三個(gè)方案測(cè)算造價(jià)分別為4.8萬(wàn)元、3.7萬(wàn)元、2.82萬(wàn)元。

表1 三種施工方法經(jīng)濟(jì)分析 工程直接工程間接費(fèi)/萬(wàn)元 工程總工支護(hù)方法

費(fèi) /萬(wàn)元

沉井法 深層攪拌樁加灌注樁 SMW

153.5

措施

費(fèi)用

拆遷

/萬(wàn)元 33.0 217.9

期 /d 85

分析 結(jié)果 設(shè)計(jì)測(cè)算

115.0

81.5

0.0 196.5

設(shè)計(jì)測(cè)算 實(shí)際費(fèi)用

31.4

115.0 74.0 0.0 189.0 55

2.4 一些試驗(yàn)成果

SMW工法中由于型鋼與水泥土的相互作用，使型鋼抗彎剛度得到提高。圖1[12]為日本材料協(xié)會(huì)對(duì)H型鋼與水泥土共同作用的試驗(yàn)結(jié)果曲線，曲線a表示水泥土與H型鋼混合體荷載撓度的關(guān)系，曲線b為H型鋼的相應(yīng)關(guān)系。由圖1可見(jiàn)，相同荷載作用下水泥土與H型鋼的混合體撓度要小一些，其抗彎剛度比相應(yīng)H型鋼的剛度要大20%，剛度的提高

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可用剛度提高系數(shù)?表示：

??(ECSICS)/(ESIS)

（7）

式中，Ecs、Es分別為H型鋼混合體與H型鋼的彈性模量，Ics、Is分別為H型鋼混合體與H型鋼的慣性矩。

型鋼起拔回收和重復(fù)利用是SMW工法的一個(gè)最大特點(diǎn)。試驗(yàn)表明，起拔力P0與型鋼垂直度、變形形狀密切相關(guān)，由拔出力P與拔出長(zhǎng)度H的特征曲線（圖2）看出，P0在靜止摩擦力變?yōu)閯?dòng)摩擦力后迅速減少，拔出型鋼的P0應(yīng)小于最大抗拔力Pm，若AH為型鋼截面積、σs為型鋼屈服強(qiáng)度，則

Pm?0.7?sAH

（8）

圖1 勁性樁與H型鋼壓彎比較

圖2 型鋼拔出特征曲線

王健（1997）對(duì)兩種土質(zhì)三種斷面組合形式的H型鋼-水泥土組合梁進(jìn)行抗彎試驗(yàn)，—5—

分析了組合梁受力和變形過(guò)程中不同的作用形式，并提出了水泥土貢獻(xiàn)系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式。上海隧道股份有限公司[4]對(duì)起拔技術(shù)的研究主要是：減摩隔離材料的選定，型鋼垂直度、水泥土的強(qiáng)度和起拔型鋼的溫度等對(duì)型鋼起拔的影響，起拔裝置的研制。攪拌樁體對(duì)型鋼的適應(yīng)性是SMW工法的關(guān)鍵。如果型鋼與攪拌樁變形不協(xié)調(diào)，可造成樁體開裂、大量漏水、工程失敗。研究表明，攪拌樁強(qiáng)度在空氣中增加較快、在土中較慢。開挖過(guò)程中攪拌樁變形在土中即已發(fā)生，樁體強(qiáng)度較低、變形適應(yīng)性較好；開挖出來(lái)后樁體強(qiáng)度迅速提高、變形已基本完成。大量工程實(shí)例證明,一般基坑計(jì)算變形在30mm左右時(shí)不會(huì)導(dǎo)致攪拌樁體大量開裂。

國(guó)外曾對(duì)SMW擋墻組成材料的力學(xué)特性和受力機(jī)理進(jìn)行了大量試驗(yàn)研究[13]，鈴木健夫、國(guó)藤祚光(1994)對(duì)水泥土進(jìn)行了室內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究；Yoshio Suzuki(1982)通過(guò)固結(jié)排水和不排水三軸壓縮試驗(yàn)，對(duì)水泥摻入比15%的水泥土試樣進(jìn)行了研究；鈴木健夫(1982)取現(xiàn)場(chǎng)養(yǎng)護(hù)的SMW墻體制作試件進(jìn)行了抗彎試驗(yàn)研究；青木雅路等(1993)對(duì)某建筑13年前施工的SMW地下墻進(jìn)行了耐久性調(diào)查試驗(yàn)。這些研究取得了不少實(shí)用性成果，為制定SMW工法設(shè)計(jì)施工標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范提供了依據(jù)。

國(guó)內(nèi)一些人員將有限元應(yīng)用于SMW工法圍護(hù)結(jié)構(gòu)分析，佘躍心等[14]用接觸面單元模擬樁土界面，考慮周圍建筑物荷載、施工荷載、施工降水的影響，探討了FEM模擬原理，建立了二維平面有限元模型；王健[15]用Duncan-Chang模型模擬土、用有厚度接觸面單元模擬接觸面、用平面八節(jié)點(diǎn)等參單元模擬土、用梁?jiǎn)卧M墻體、用一維桿單元模擬支撐，編制了相應(yīng)程序FE-SMW1.0。SMW工法設(shè)計(jì)和施工中的存在問(wèn)題

3.1 設(shè)計(jì)方面

（1）目前我國(guó)還沒(méi)有一套完備的SMW圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范或標(biāo)準(zhǔn)，整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程只能參照有關(guān)資料，缺乏統(tǒng)一理論。從基坑結(jié)構(gòu)計(jì)算可以看出，基坑整體穩(wěn)定性分析采用上海市標(biāo)準(zhǔn)《基坑工程設(shè)計(jì)規(guī)程》,為總安全度表達(dá)方式，而圍護(hù)結(jié)構(gòu)局部構(gòu)件檢算采用極限狀態(tài)表達(dá)方式。

（2）水泥土與型鋼組合構(gòu)件受力機(jī)理尚不十分明確，尤其是減摩劑采用使這種關(guān)

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系變的更加復(fù)雜，型鋼“全位”和“半位”布置時(shí)，組合構(gòu)件整體剛度難以確定。用式（7）計(jì)算出的提高系數(shù)?值與實(shí)測(cè)?值相差較遠(yuǎn), 而準(zhǔn)確確定?值對(duì)于計(jì)算墻體變位具有重要意義。

（3）水泥土抗壓、抗剪強(qiáng)度設(shè)計(jì)值及H型鋼與水泥土之間單位面積摩擦μf只能依據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)采用, 變形阻力的定量化很困難，給設(shè)計(jì)帶來(lái)不明確因素。

（4）有限元法對(duì)SMW工法圍護(hù)結(jié)構(gòu)的研究還不充分，會(huì)碰到土層變形模量、支撐剛度和樁墻剛度等參數(shù)的選擇問(wèn)題。

3.2 施工方面

（1）SMW工法圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工中，組合結(jié)構(gòu)變形剛度相對(duì)較小，圍檁對(duì)提高圍護(hù)結(jié)構(gòu)整體性起到很重要的作用，如何將圍檁的施加方式與基坑開挖方法相結(jié)合是一個(gè)值得考慮的問(wèn)題。

（2）基坑開挖所造成的SMW擋墻變形使型鋼產(chǎn)生彎曲，減摩劑性能或施工質(zhì)量等原因，都會(huì)致使H型鋼的拔出存在困難，或拔出后較難重復(fù)使用,因此必須解決好型鋼有效拔出問(wèn)題。

（3）就目前施工機(jī)械能力和施工水平以及工程經(jīng)驗(yàn)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式對(duì)于基坑深度>14m的基坑應(yīng)慎重采用，開挖深度超過(guò)12m，基坑變形明顯增大。解決此瓶頸是進(jìn)一步發(fā)展的關(guān)鍵問(wèn)題。

（4）在基坑開挖過(guò)程中，SMW工法圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形受水位變化的影響比較大，必須考慮周邊的降水，以達(dá)到減少變形的目的。結(jié)束語(yǔ)

SMW工法圍護(hù)結(jié)構(gòu)在國(guó)外（尤其日本）應(yīng)用很廣泛，具有很高的經(jīng)濟(jì)效益，工程適應(yīng)性也比較強(qiáng)。但是近幾年來(lái)，SMW工法圍護(hù)結(jié)構(gòu)在上海等地區(qū)的應(yīng)用情況卻不容樂(lè)觀，本文提出了部分問(wèn)題，希望能拋磚引玉，重新引起廣大工程科技人員對(duì)此工法的注意。

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