前言

 

　　地下空间综合开发的高潮，使深基坑工程得到空前的重视和发展。咬合桩作为一项成熟的支护结构，容基坑支护与止水于一体，在沿海地区得到广泛运用。但在快速发展的今天，特别是城市地区，地下结构施工时间越长，给城市居民生活带来的不便越多，同时存在安全压力也相应增加。如何在保证施工质量的情况下加快深基坑支护体系施工、如何将主体结构基础施工与深基坑支护体系有机的结构起来，是目前城市地下空间开发急需解决的问题。杭州东站扩建工程四大下穿通道通过施工前的充分调研分析论证、施工中的改进优化，成功解决了在淤泥地质情况下由于主体结构管桩基础施工所产生的挤土效应下咬合桩成桩质量，同时确保了工期要求。

 

　　工程概况及工艺介绍

 

　　2.1．工程概况

 

　　天城路立交、新塘路立交、环站北路立交、环站南路立交是杭州铁路枢纽杭州东站扩建工程最重要的四大下穿地下通道。四大下穿通道均采用钢筋混凝土框架结构，通道基坑开挖深度在10～14.1米之间，基坑开挖采取放坡与垂直支护开挖相结合形式，配合轻型井点降水。基坑开挖形式采用放坡开挖与垂直支护开挖相结合形式，放坡部分坡面均采用挂网锚喷支护，垂直支护开挖采用钻孔咬合桩+钢支撑支护结构体系。主体框架基础采用PHC-500预应力管桩，间距1.6×1.6m正方形布，桩长要求进入持力层（圆砾层）不小于0.5米。

 

　　主体框架管桩基础与基坑支护开挖顺序为：基坑降水→开挖第一层土方→坡面挂网锚喷支护→施工主体结构管桩基础→支护体系咬合桩施工（咬合桩与管桩施工作业面间距不得小于35米）→安装钢支撑形成支撑体系→垂直开挖剩余土方

 

　　杭州东站扩建工程所处地区持力层（圆砾层）以上部分土质以砂质粉土、淤泥质粘土及淤泥质粉质粘土为主。其中原地面以下约14米范围为砂质粉土，13米以下为淤泥质粘土及淤泥质粉质粘土，厚度在16米左右。以天城路立交为例，根据交地质报告显示土层自上而下地质情况如下表：

 

　　2.2.工艺介绍

 

　　钻孔咬合桩即为液压摇动式全套管灌注桩，通过液压设备将套管旋转压入土体，形成围护后，在套管内采取抓斗或旋挖取土。到达设计深度后，进行混凝土灌注，同时提升钢套管，形成灌注桩。桩的排列方式采取钢筋混凝土桩（B桩）和素混凝土桩（A桩）间隔布置。施工时利用混凝土超缓凝的性能，先施工A桩，在A桩混凝土凝固前进行B桩施工。B桩施工时采用全套管钻机切割与相邻A桩相交部分的混凝土，实现A、B桩间咬合，从而形成的钢筋混凝土“桩墙”，达到深基坑支护与防水目的。具体施工工艺流程为：A1→A2→B1→A3→B2→A4→B3……

 

　　3.浮桩描述与原因分析

 

　　3.1.浮桩描述

 

　　四大通道在管桩施工完一定区域后展开围护结构咬合桩施工，咬合桩作业面与管桩施工作业面相隔不得小于35米，防止管桩施工振动对咬合桩质量的影响。在咬合桩施工过程中发现当进入淤泥层土质取土时，出现以下现象：

 

　　（1）、部分咬合桩成孔到一定深度后出现成孔速度明显降低，或者后出现孔深保持不变，无法成孔；

 

　　（2）、部分咬合桩能缓慢成孔，在钢筋混凝土桩钢筋笼安装时会出现钢筋笼上浮现象；

 

　　（3）、部分咬合桩钢筋混凝土桩在灌注一定量混凝土后上拔套管时，钢筋笼与混凝土面随套管同步上升；

 

　　以上现象说明咬合桩套管内淤泥出现上涌现象，根据现场对已成孔试验观测套管内土体每小时上涌速度1.8～3m即每分钟3～5cm，严重区域在孔达到一定深度后取土速度与土体上涌速度持平衡，无法成孔。

 

　　

 

　　咬合桩与基础管桩施工作业

 

　　3.2原因分析

 

　　杭州东站扩建工程采用自站方式进行过渡，结合东站总体工期要求，四大通道成为东站施工工期的控制性工程。主体结构管桩设计长度穿透整个粉砂层和淤泥层直至细圆砾层，管桩密度大，施工后在管桩长度范围内形成强大挤土应力，为节约时间，保证总体工期要求，咬合桩施工紧跟着管桩基础施工，未预留一定时间让管桩施工产生的挤土效应内力扩散消失，挤土效应产生的应力在短时间内无法迅速释放。钻孔咬合桩进入淤泥质土层时，由于钢套管内土体被取走，钢套管内外土体存在压力差，为流塑状淤泥质土体提供应力释放通道，导致出现流塑状淤泥质土体从套管内土体出现上涌现象。

 

　　4.处理措施

 

　　由于土体内应力的影响，导致淤泥质土体上涌现象，处理措施一是预留时间让内力自动释放；二是采取一定施工措施，平衡套管内外压力差或缩短套管内外压力差持续时间。措施一对工期要求不紧工实使用，但对于大多数工程需采取措施二，采取一定施工措施保证工期要求，通过四大通道咬合桩施工实践与总结，可采取以下措施：

 

　　（1）缩短套管内外压力差持续时间：从现场实际情况钢筋笼与导管现场分节安装，从开始安装到开始灌注混凝土需要2小时左右时间。在挤土效应不是很明显区域，可以采用多取土，实际孔深比设计孔深深的方式，为土体上浮预留空间方式保证桩长；同时钢筋笼整体焊接成型，利用履带吊多点起吊方法缩短钢筋笼安装时间，导管安装也采用类似的方法，且让混凝土提前进场等待灌注；通过缩短成孔的暴露时间来消除上涌现象不是很明显区域咬合桩上浮现象。

 

　　（2）平衡套管内外压力差：为平衡套管中土体因抓斗取土与外界条件管桩沉入应力作用失去的平衡，特在每台安排专人观察抓出的土是否进入淤泥，发现接近淤泥立即往套管内注水，始终保证在抓斗取土过程中套管中处于满水状态，平衡内外压力差。因方法灌注混凝土时严格按照水下混凝土灌注，确保成桩质量。

 

　　

 

　　咬合桩注水反压成孔

 

　　5.结束语

 

　　地下工程结构基础施工与深基坑支护体系施工的有机的结构、增加部分施工投入是目前城市地下空间开发施工中缩短施工工期的重要途径。杭州东站扩建工程四大下穿通道通过实践成功解决了在淤泥地质情况下由于主体结构管桩基础施工所产生的挤土效应下咬合桩成桩质量，将基础管桩与围护结构咬合桩施工有机的结合起来，缩短工期，减小总体施工成本，缩短安全隐患暴露时间。同时为今后类似工程施工积累了实践经验，提供借鉴。

 

　　参考文献：

 

　　[1]《铁路桥涵工程施工质量验收标准》TB10415-2003/J286-2004

 

　　[2]《建筑基桩检测技术规范》JGJ106-2003

 

　　[3]《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99