第一篇：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)。基坑設(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?；游鱾?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1．5 m，每層分段開挖長(zhǎng)度不得超過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

在基坑開挖過程中．如出現(xiàn)邊坡水平位移超過警戒值，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

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，說明

圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是安全的。

第二篇：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施工問題與解決方案

(1)防止管涌措施 在Ｂ樁成孔過程中,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)隨著施工過程時(shí)間的增長(zhǎng)而加大,通過對(duì)本工程后續(xù)觀測(cè)的結(jié)果來看,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：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：確保坑內(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4.8萬元、3.7萬元、2.82萬元。

表1 三種施工方法經(jīng)濟(jì)分析 工程直接工程間接費(fèi)/萬元 工程總工支護(hù)方法

費(fèi) /萬元

沉井法 深層攪拌樁加灌注樁 SMW

153.5

措施

費(fèi)用

拆遷

/萬元 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，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

—4—

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?。?997）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)和施工中的存在問題

3.1 設(shè)計(jì)方面

（1）目前我國(guó)還沒有一套完備的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)

—6—

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)鍵問題。

（4）在基坑開挖過程中，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

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，SMW工法圍護(hù)結(jié)構(gòu)在上海等地區(qū)的應(yīng)用情況卻不容樂觀，本文提出了部分問題，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。

—7—

參考文獻(xiàn)

[1] 倉恒芳.SMW工法在新模范馬路地下人行過街通道基坑支護(hù)中的應(yīng)用[J].江蘇建筑,2002,86(3)：48~51.[2] 張劍鋒等.型鋼水泥土復(fù)合攪拌樁(SMW工法)支護(hù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)用[J].電力勘測(cè),2000,27(3)：4~7.[3] 歸正等.SMW工法及其應(yīng)用[J].建筑機(jī)械化,2000(2)：49~51.[4] 傅德明.SMW圍護(hù)樁在上海地區(qū)的開發(fā)和應(yīng)用[J].江蘇地質(zhì),2002,26(2)：101~105.[5] 歸正等.SMW工法機(jī)械及其改進(jìn)[J].建筑機(jī)械,2000(6)：26~28.[6] 錢玉林等.SMW支護(hù)結(jié)構(gòu)及其經(jīng)濟(jì)分析[J].水利水電技術(shù),2002,18(6)：84~85.[7] 徐向輝.SMW圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].西部探礦工程,2002,76(3)：112~115.[8] 郭傳新.SMW工法及所用多軸式連續(xù)墻鉆孔機(jī)[J].建筑機(jī)械,1999(4)：45~47.[9] 黃均龍等.SMW工法四軸深層攪拌機(jī)研制與應(yīng)用的工程實(shí)例[J].巖土工程界,2000,3(3)：21~25.[10] 陳忠漢等.深基坑工程[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2003.211~217.[11] 丁克等.SMW工法圍護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)[J].江西水利科技,2002,28(3)：129~134.[12] 張璞，柳榮華.SMW工法在深基坑工程中的應(yīng)用[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2000,19(增)：1104~1107.[13] 王健.勁性水泥土地下連續(xù)墻試驗(yàn)研究[J].建筑技術(shù)開發(fā),2000,27(6)：2~4.[14] 佘躍心等.基于有限元的SMW支護(hù)結(jié)構(gòu)基坑開挖施工模擬[J].四川建筑科學(xué)研究,2002,28(2)：26~28.[15] 王健.上海某基坑SMW圍護(hù)的實(shí)測(cè)與分析[J].工業(yè)建筑,2001,31(2)：27~30.—8—

第四篇：組合支護(hù)形式在地鐵車站圍護(hù)中的應(yīng)用.

組合支護(hù)形式在地鐵車站圍護(hù)中的應(yīng)用

摘要:研究目的:通過介紹近年來對(duì)地鐵車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)組合的應(yīng)用研究與實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn),探討和創(chuàng)新設(shè)計(jì)理念,以期達(dá)到安全經(jīng)濟(jì)的目的。

研究方法:通過工程實(shí)踐,結(jié)合工程周邊環(huán)境、地質(zhì)水文情況,對(duì)地鐵車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式和施工技術(shù)進(jìn)行深入的闡述,并將單一的圍護(hù)樁支護(hù)形式和土釘墻與圍護(hù)樁組合形式進(jìn)行了對(duì)比分析。

研究結(jié)果:在基坑開挖過程及車站主體施工階段,基坑圍護(hù)經(jīng)歷了時(shí)間和惡劣天氣的考驗(yàn)。通過對(duì)基坑的監(jiān)控量測(cè),基坑位移及地面沉降等各項(xiàng)數(shù)據(jù)都在控制值范圍之內(nèi),充分驗(yàn)證了基坑的安全性。

研究結(jié)論:在地質(zhì)及周邊環(huán)境允許的情況下,基坑圍護(hù)采用上部放坡土釘支護(hù)、下部排樁+內(nèi)支撐或預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)方案,有利于土方挖運(yùn),提高了機(jī)械利用率,施工進(jìn)度快,且節(jié)約了成本;設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告,分析場(chǎng)地土的性質(zhì),根據(jù)理論分析、類似工程的經(jīng)驗(yàn)和監(jiān)控量測(cè)結(jié)果,及時(shí)修正設(shè)計(jì)參數(shù)。關(guān)鍵詞:土釘墻;鉆孔灌注樁;鋼管支撐;圍護(hù)結(jié)構(gòu)

土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)是由被加固土體、放置在土中的土釘體及附著于坡面的噴射混凝土面層所組成。土釘支護(hù)具有施工方便、性能可靠、對(duì)周圍環(huán)境影響小和突出經(jīng)濟(jì)特性的優(yōu)點(diǎn),但土釘技術(shù)在應(yīng)用上也有一定局限性。為了在地鐵車站等深基坑邊坡支護(hù)中,充分發(fā)揮土釘支護(hù)的優(yōu)勢(shì),近年來,土釘與排樁+內(nèi)支撐或預(yù)應(yīng)力錨索的聯(lián)合使用效果,已被廣大工程界同仁所認(rèn)可,因而被廣泛應(yīng)用于基坑開挖邊坡支護(hù)工程中。

1工程概況

北京地鐵奧運(yùn)支線起于北中軸路的熊貓環(huán)島,沿北中軸路向北延伸,止于森林公園內(nèi)規(guī)劃奧運(yùn)湖南岸。奧運(yùn)支線全部為地下線,全長(zhǎng)4.398km,由南向北設(shè)熊貓環(huán)島站、奧體中心站、奧林匹克公園站、森林公園站4座車站,車站全部采用明挖順作法施工,圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用上部為土釘墻、下部為排樁+內(nèi)支撐形式,基坑開挖深度為17.3m,沿線地面開闊平坦,與基坑開挖有關(guān)土層情況分別如下:(1)人工堆積層:雜色、主要成分為粘性土夾建筑、生活垃圾、含磚塊、灰渣等。厚度為1.2~2.6m;(2)第四紀(jì)沖洪積層:粉土③層、粉質(zhì)粘土③1層、粘土③2層、粉細(xì)砂③3層,本大層總厚度為5.6~9.1m;粉質(zhì)粘土④層、粘土④1層、粉土④2層、粉細(xì)砂④3層,本大層總厚度為6.0~10.2m;粉質(zhì)粘土⑥層、粉土⑥1層、粉土⑥2層、細(xì)中砂⑥3層,本大層總厚度為7.0~13.1m;卵石⑦層、中粗砂⑦1層、粉細(xì)砂⑦2層、粉土⑦3層,本大層總厚度為0.5~5.6m。

2圍護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案

2.1土釘參數(shù)

基坑壁放坡坡度75°,土釘向下傾角10°,土釘長(zhǎng)度L=8m,Φ25螺紋鋼筋,成孔直徑120mm,按間距@1500(水平)×1000(豎向)呈梅花型布置,M15水泥砂漿,注漿方式為低壓注漿,壓力需小于0.5MPa,坡面布設(shè)Φ6@150×150單層雙向鋼筋網(wǎng)片,該網(wǎng)片在基坑壁頂面翻邊0.8m,用Φ

22、長(zhǎng)0.8m的短鋼筋按間距2m打入土中固定,土釘頂端焊接4根Φ

22、長(zhǎng)0.20m的井字鋼筋架,把鋼筋網(wǎng)固定在土釘上,在鋼筋網(wǎng)上噴射C20混凝土厚度100mm。

2.2鉆孔灌注樁

Φ800@1200mm,樁長(zhǎng)14.3m,樁插入基坑底深度5.0m,樁間 采用掛網(wǎng)噴射C20混凝土封閉找平,樁頂設(shè)冠梁。

2.3鋼支撐

內(nèi)支撐采用Φ800鋼管支撐,鋼管支撐設(shè)于冠梁及圍檁處,鋼管支撐的選擇及支撐設(shè)計(jì)軸力如表1所示,支撐施加預(yù)應(yīng)力值為支撐設(shè)計(jì)軸力的50%。

3圍護(hù)結(jié)構(gòu)方案實(shí)施

3.1施工流程

施工準(zhǔn)備→施工降水→一級(jí)放坡開挖→土釘施工及掛網(wǎng)噴射混凝土→鉆孔灌注樁及樁頂冠梁施工→安裝第一道鋼支撐→土方開挖及樁間噴射混凝土→安裝第二道鋼支撐并繼續(xù)開挖至基坑底標(biāo)高→底板及部分側(cè)墻施工→拆除第二道鋼支撐、側(cè)墻及中樓板施工→拆除第一道鋼支撐、側(cè)墻及頂板施工,并回填。

3.2一級(jí)坡面開挖及土釘支護(hù)施工

3.2.1開挖、修坡

一級(jí)開挖平臺(tái)開挖深度為7.69m左右,開挖時(shí)帶坡開挖,基坑的開挖和土釘墻的施工應(yīng)自上而下分段分層進(jìn)行,以挖掘機(jī)開挖為主,人工配合刷坡、修整。在開挖過程中隨挖隨修整,隨作土釘墻防護(hù)。

3.2.2土釘施工

成孔:按設(shè)計(jì)孔深,人工用洛陽鏟成孔。按設(shè)計(jì)規(guī)定的孔徑、孔距及傾角成孔,成孔后及時(shí)將土釘連同注漿管插入孔中,沿土釘長(zhǎng)度每隔2.0m設(shè)置對(duì)中定位支架。

注漿:按配比制漿,注漿采用底部注漿法,注漿管應(yīng)插入距孔底250~500mm處,隨漿液的注入緩慢勻速拔出,為保證注漿飽滿,孔口宜設(shè)止?jié){塞或止?jié){袋。3.2.3鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)片

在鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)片前,先在坡面上初噴一層混凝土,其厚度為50~80mm。網(wǎng)片鋼筋應(yīng)順直,按設(shè)計(jì)間距綁扎牢固。在每步工作面上的網(wǎng)片筋應(yīng)預(yù)留與下一步工作面網(wǎng)筋搭接長(zhǎng)度。鋼筋網(wǎng)片采用井字鋼筋架與土釘連接牢固。

3.2.4復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度

按配合比要求拌制混凝土干料。為使回彈率減少到最低限度,噴頭與受噴面應(yīng)保持垂直,噴頭與作業(yè)面間距宜為0.6~1.0m。噴射順序應(yīng)自下而上,噴射時(shí)應(yīng)控制用水量,使噴射面層無干斑或移流現(xiàn)象。噴射混凝土終凝2h后,應(yīng)噴水養(yǎng)護(hù),養(yǎng)護(hù)時(shí)間根據(jù)氣溫確定,宜為3~7d。

3.2.5繼續(xù)開挖土方至第二道土釘,重復(fù)上述工作。按此循環(huán)直至開挖到坑底標(biāo)高。

在施工過程中必須自始至終與現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試監(jiān)控相結(jié)合,通過變形等量測(cè)數(shù)據(jù)和施工中不斷發(fā)掘的現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況,及時(shí)反饋、修改設(shè)計(jì),并指導(dǎo)下一步施工。

3.3鉆孔灌注樁施工

3.3.1測(cè)設(shè)樁位

根據(jù)設(shè)計(jì)提供的有關(guān)數(shù)據(jù),先利用極坐標(biāo)法定出本工程灌注樁的軸線位置,然后定出各個(gè)鉆孔樁樁位。標(biāo)高控制,通過已知控制點(diǎn)由護(hù)筒頂標(biāo)高來控制。3.3.2護(hù)筒埋設(shè)

護(hù)筒具有導(dǎo)正鉆具、控制樁位、隔離地面水滲漏、防止孔口坍塌、抬高孔內(nèi)靜壓水頭和固定鋼筋籠等作用,應(yīng)認(rèn)真埋設(shè),具體埋設(shè)方法為:先放出樁位中心點(diǎn),過樁徑中心點(diǎn)拉正交十字線在護(hù)筒外80~100cm處設(shè)置控制樁,然后在樁位處挖出比護(hù)筒外徑大20cm的圓坑,深度1.5m左右。把護(hù)筒采用鋼絲繩對(duì)稱吊放進(jìn)坑內(nèi),在護(hù)筒上找出護(hù)筒的圓心(可采用拉正交十字線法),然后通過控制樁放樣,把樁位中心找出,移動(dòng)護(hù)筒使護(hù)筒的圓心與樁位中心重合,同時(shí)用水平尺(或吊線錘)校驗(yàn)護(hù)筒豎直后,方可在護(hù)筒周圍回填最佳含水量的粘土,分層夯實(shí),夯填時(shí)要防止護(hù)筒偏斜,護(hù)筒埋設(shè)后質(zhì)檢員檢查護(hù)筒中心偏差,當(dāng)中心偏差小于允許偏差(20mm)后,方可使鉆機(jī)就位開鉆。

3.3.3鉆機(jī)就位

使鉆機(jī)按預(yù)定樁位就位,且使鉆機(jī)停在硬實(shí)地面調(diào)整桅桿偏差,保證樁位移、傾斜度不超標(biāo)。

3.3.4鉆孔 開鉆前應(yīng)加入足夠的泥漿,所采用的泥漿配比應(yīng)取水:膨潤(rùn)土:堿:CMC為1000∶100∶20∶8的比例,經(jīng)攪拌桶攪拌后放入泥漿池備用,并根據(jù)地層情況隨時(shí)調(diào)整比例。泥漿性能指標(biāo)應(yīng)符合下列要求:

比重1.10~1.2

漏斗粘度 24S

含砂率≤4%

膠體率≥95%

成孔至設(shè)計(jì)標(biāo)高后,對(duì)成孔的孔徑、孔深和傾斜度進(jìn)行檢查,滿足設(shè)計(jì)要求后,請(qǐng)監(jiān)理工程師驗(yàn)收,并作成孔記錄。

3.3.5清孔

清孔工藝中,待換漿的相對(duì)密度降到1.1左右,可以認(rèn)為清孔合格,要求清孔之后,沉渣厚度不能超過50mm。

3.3.6鋼筋籠的吊放安裝

在鋼筋籠下放之前要安裝測(cè)籠,直徑為設(shè)計(jì)直徑20mm,長(zhǎng)度為4~6倍直徑長(zhǎng),以查垂直度。將驗(yàn)收合格的鋼筋籠運(yùn)到孔口,綁扎扶正桿,找好吊點(diǎn)將鋼筋骨架緩緩起吊慢慢扶正,并使其逐漸鉛垂,然后將鋼筋骨架徐徐放入孔中,不得碰撞孔壁和護(hù)筒。當(dāng)骨架吊點(diǎn)進(jìn)至孔口時(shí)用插杠將鋼筋籠固定,用組合型鋼管吊筋吊起,根據(jù)空樁深度選擇吊筋長(zhǎng)度并與鋼筋籠做可靠的固定,而后便可將鋼筋籠下入到設(shè)計(jì)標(biāo)高,將吊筋上部固定,采用雙重控制鋼筋籠位置的措施,避免鋼筋籠的上浮或下沉。

3.3.7導(dǎo)管的安放

鋼筋籠吊入固定后,應(yīng)逐節(jié)下放導(dǎo)管,導(dǎo)管的壁厚不小于3mm,直徑250mm,導(dǎo)管使用前進(jìn)行拼裝打壓,以檢查導(dǎo)管是否有砂眼,絲扣是否有變形,密封是否嚴(yán)密,試水壓力≥0.8MPa,導(dǎo)管安放觸孔底后,上提300~500mm。

3.3.8水下混凝土灌注

灌注前,檢查孔內(nèi)沉渣厚度是否符合規(guī)定,并經(jīng)監(jiān)理工程師確認(rèn)后方可進(jìn)行灌注。

首先灌注混凝土在導(dǎo)管上口和漏斗之間要設(shè)置隔水皮球。采用罐車運(yùn)輸混凝土至現(xiàn)場(chǎng),利用汽車輸送泵注入導(dǎo)管內(nèi)進(jìn)行灌注。隨著不斷的灌注,孔內(nèi)混凝土面的上升,隨時(shí)提升和拆卸導(dǎo)管,導(dǎo)管埋深控制在2~6m。灌注過程中,應(yīng)有專人測(cè)量導(dǎo)管埋深及管內(nèi)外混凝土面的高差,填寫混凝土灌注記錄。水下混凝土必須連續(xù)灌注施工。

3.4冠梁施工

冠梁施工前先將鉆孔樁頂部混凝土浮漿鑿除、清理干凈;將樁頂伸入冠梁的鋼筋清除干凈。然后綁扎冠梁鋼筋,立設(shè)模板,澆注混凝土。

3.5鋼支撐及基坑土方施工

3.5.1鋼管支撐安裝

為確?；臃€(wěn)定,首先在冠梁處安裝一道鋼管支撐。鋼管支撐規(guī)格為800(t=12或14),系由一端為固定端、另一端為活動(dòng)端、中間多節(jié)不同長(zhǎng)度的鋼管通過法蘭盤連接而成,由工廠加工運(yùn)至現(xiàn)場(chǎng)拼接吊裝。鋼管支撐吊裝就位后,采用液壓千 斤頂在活動(dòng)端逐級(jí)按設(shè)計(jì)軸力值50%施加預(yù)應(yīng)力并鎖定。

3.5.2基坑土方開挖

基坑土方開挖以機(jī)械開挖為主,人工配合挖土、清底。按分段分層開挖、及時(shí)支撐的原則組織施工,減少鉆孔灌注樁水平方向的位移和坑底回彈。做好支撐和挖土的緊密配合,隨挖隨撐。當(dāng)挖掘機(jī)撤出基坑后,剩余少量部分土方采用人工裝土,吊車提升吊斗出土。機(jī)械開挖接近基底20cm時(shí),人工配合清底,不得超挖或擾動(dòng)基底土。4經(jīng)濟(jì)費(fèi)用分析

以本工程為例,僅對(duì)圍護(hù)方案上部支護(hù)形式變化費(fèi)用進(jìn)行分析,如表2所示。

可見,采用組合支護(hù)形式比采用單一的圍護(hù)樁支護(hù)形式每延長(zhǎng)米可節(jié)省費(fèi)用7874.36元,而且采用土釘墻與圍護(hù)樁組合支護(hù)形式有利于土方挖運(yùn),提高機(jī)械利用率,施工進(jìn)度快。

5結(jié)論

該工程自2005年6月開工至今,車站主體結(jié)構(gòu)已全部封頂。在基坑開挖過程及車站主體施工階段,基坑圍護(hù)經(jīng)歷了雨 雪等惡劣天氣及時(shí)間的考驗(yàn),通過對(duì)基坑的監(jiān)控量測(cè),基坑位移及地面沉降等各項(xiàng)數(shù)據(jù)都在控制值范圍之內(nèi),充分驗(yàn)證了基坑的安全性。

(1)在地質(zhì)及周邊環(huán)境允許的情況下,基坑圍護(hù)采用上部放坡土釘支護(hù)、下部排樁+內(nèi)支撐或預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)方案,具有顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

(2)正確合理的設(shè)計(jì)是保證施工質(zhì)量的前提,直接影響著工程安全、工期和投資的經(jīng)濟(jì)性。故設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告,分析場(chǎng)地土的性質(zhì),根據(jù)理論分析和類似工程的經(jīng)驗(yàn),根據(jù)監(jiān)控量測(cè)結(jié)果及時(shí)修正設(shè)計(jì)參數(shù),使基坑設(shè)計(jì)既安全又經(jīng)濟(jì)。

參考文獻(xiàn):

[1]GB50007—2002,建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].[2]GB50307—1999,地下鐵道、輕軌交通巖土工程勘察規(guī)范[S].[3]龔曉南.深基坑工程設(shè)計(jì)施工手冊(cè)[K].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,1998.[4]林貽森.杭州石祥路地道橋引道基坑支護(hù)技術(shù)[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),2003(10):75-77.13

第五篇：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施工問題與解決方案

(1)防止管涌措施 在Ｂ樁成孔過程中,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)隨著施工過程時(shí)間的增長(zhǎng)而加大,通過對(duì)本工程后續(xù)觀測(cè)的結(jié)果來看,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。