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1、摘 要 本文以南京市城西干道综合改造工程-水西门隧道工程为例，主要介绍了基坑支护结构采用 360 度全回旋切削钻机（全套管机）进行咬合桩施工的工艺、质量控制要点。关键词 360 度全回旋钻机 硬咬合桩 隧道基坑支护 施工工艺 控制要点1 引言南京市水西门隧工程施工面临的地质环境、水文环境、周边环境比较复杂，开挖深度大，有城市排水、给水、燃气、电力等影响人民生活和生产的各种管线，工程施工的技术难度大，工期紧，地基中有大量原有城市地下设施基础的条形块石、岩块、木桩、废弃老涵洞及混凝土块等障碍物，地质条件非常复杂，采用怎样的支护方式，对工程的影响非常大。本文主要就水西门隧道基坑支护的施工控制进行介绍
2、，供同行借鉴和参考。2 工程概况2.1 工程概述水西门隧道是南京市城西干道综合改造一期工程的一部分， 横穿建邺路、水西门大街等地段及路口，北起罗廊巷，下穿建邺路、水西门和西水关，南至顺河桥，隧道全长 1280m，为双向六车道，结构为单层双跨矩形框架结构，混凝土采用 P8C35，隧道采用明挖法施工，开挖宽度为 2728m，局部开挖深度达21.6m。2.2 地质情况工程范围内主要为人工杂填土，层厚 0.6m15.7m，素填土 0.2m10.2m，淤泥质土 1.0m6.7m，粉质粘土 0.7m8.9m，淤泥质粉质粘土 1.0m19.8m，粉质粘土加粉土 5.2m34.4m，粉细砂 9.6m。同时含大
3、量的砖块、条石、岩块和人工夯实填土，局部含有木桩。工程范围地下水主要孔隙潜水和孔隙微承压水，孔隙潜水主要赋存于淤泥质粉质粘土中，土层渗透性较小，富水性、渗透性较弱，稳定水位埋深 0.8-2.8m，水位受大气降水和河深影响明显。孔隙微承压水主要赋存粉质粘土加粉土下部的砂性土孔隙中，富水性较好。场地沿线地表水为秦淮河河水，主要接受上游来水及大气降水的入渗补给，水位受季节性变化影响明显。2.3 工程特点1）地基复杂工程范围有大量的砖块、条石、岩块和人工夯实填土，局部含有木桩。其中西水关桥及西水关箱涵工程围护桩范围内地下含有木桩用黄土填充，木桩顶铺砌块石，为原码头铺砌条石，局部有废弃老涵洞及混凝土块，
4、东侧围护桩下城墙基础为丁顺白灰砌筑的条石，层厚为 1.5m15m，维护结构施工非常困难。同时还有废弃人防设施，局部有废弃的城墙基础、老涵洞、码头铺砌条石、基础木桩及混凝土块等障碍物影响，更增加了基坑支护结构施工的难度。2）周边水环境复杂沿着隧道的西边是秦淮河，西水关排水箱涵与隧道立体交接，局部水位高于基坑 10m，加上周边有居民住宅、商铺等用房，建设时间都在 90 年代初期，工程基础比较差，地下止水的难度非常大。3） 地下管网复杂工程范围内有较多既有雨污水、自来水及天然气管道、电力及通讯电缆、军用光缆等管线布设，不仅在支护结构施工时排查的难度大，而且严重影响围护桩的施工。4）基础开挖深度大隧道
5、基础开挖深度平均 15m,泵房基础最大开挖深度达 21.6m，同时周边主要为 90 年代建设的住宅，离开挖面距离小于 10m，保护周边环境的难度大。3 支护的形式及施工工艺3.1 支护形式选择目前基坑支护主要有排桩加止水帷幕、地下连续墙、水泥土墙及 SMW 工法等，但由于本工程地基复杂、地下管网多，障碍物多，这些支护结构均不能满足本工程基坑支护的要求，而 360 度全回转套管机进行硬法咬合桩的支护，具有回旋切削能力大，切削直径为 12m；克服地下障碍物的能力强；成孔垂直精度高，可达 1/300。可适用于城市地铁、深基坑围护等，特别适用于地下障碍物比较复杂的工程，可以解决常规工法在泥浆难以护壁的
6、软弱地层、含承压水的流沙和流塑地层、易塌孔埋钻地层、松散地层和卵砾石层以及地下障碍物等中无法钻进成桩的难题。所以本工程采用 360 度全回转套管机进行硬法咬合桩的支护结构形式，止水和支护合二为一，不仅解决支护结构和止水问题，而且克服了地下障碍物多施工难大的难题。3.2 施工工艺 360 度全回旋套管咬合机械施工的硬咬合桩支护结构，其止水和支护的功能与地下连续墙的相似，但施工工艺区别比较大。本工程硬咬合桩是采用 360度全回旋套管咬合机械对已有素混凝土桩进行切入咬合，本工程咬合桩的桩长大多在 15m40m、桩径 1200mm1500 mm 之间，其中桩径为 1200mm 和 1500mm的硬咬合
7、厚度分别为 200mm 和 250mm。其施工工艺为导墙放线导墙施工钻机就位咬合成孔（咬合成孔过程中钢筋混凝土 B 桩必须咬合素混凝土 A 桩，并且咬合厚度应符合设计要求，一旦偏位及时纠偏）咬合成孔质量检查吊安钢筋笼灌注混凝土。咬合桩有素混凝土 A 桩和钢筋混凝土 B 桩两种。5.1 导墙控制要点对于全套管咬合桩的施工，首个关键工序就是导墙的施工，导墙起锁口和导向作用，直接关系到钻孔咬合桩成孔质量；360 度全回转套管机吨位大，要保证导墙的稳固，咬合桩机在就位、移动及钻孔过程中不至于产生变形、损坏。因此重点控制以下要点：1）导墙孔口位置准确，导槽孔口定位偏差控制在 10mm 之内；2）导墙墙面
8、垂直度小于等于 3，内墙面平整度小于等于 3mm，导墙顶面平整度小于等于 5mm；3）导墙基础必须按设计要求进行处理，导墙的钢筋规格和数量、主体混凝土强度等符合要求后才能钻机就位。5.2 咬合钻机套管控制要点1）套管顺直度的检查和校正。首先检查和校正单节套管的顺直度，然后检查按桩长配置全部链接起来套管的顺直度，套管顺直度偏差控制在 12，符合要求后对各节套管编号，做好标记，以后按序拼装；2）套管安装后的检查。桩机就位后，按事先做好的记号顺序安装钢套管，钢套管安装好后，应进行垂直度复测，采用固定锤球或经纬仪双向复测，满足要求后方可开始钻孔。5.3 钢筋笼控制要点1）钢筋笼的垂直度。钻孔咬合桩对钢
9、筋笼制作精度要求较高，每节笼的垂直度必须满足设计和施工要求，因此将钢筋笼放在平整度5mm 的钢筋混凝土（C20，厚 150mm）平台上加工，来保证钢筋笼的顺直度，防止局部弯曲、变形；2）防止钢筋笼下沉及上浮。为防止钢筋笼安装就位后下沉，预先在首节钢筋笼底部应加设 5 毫米厚的钢板或 100mm 厚钢筋砼预制托盘；由于套管内壁与钢筋笼外缘之间的空隙较小，因此在上拔套管的时候，钢筋笼将有可能被套管带着一起上浮。为防止混凝土浇筑过程中上浮，除在钢筋笼底部焊好抗浮钢板或钢筋砼预制托盘及在钢筋笼四周应设置滚轮的措施外，混凝土导管安置完毕后，还应进行咬合钻机的拔套管检查，检查套管起拔是否顺畅，起拔过程中钢
10、筋笼是否跟管或转动（起拔量一般控制在 10-20cm）；B 桩混凝土的骨料粒径不宜大于 20mm。5.4 硬咬合成孔控制要点咬合桩的咬合厚度,直接关系到连接各桩整体效果,并决定支护结构的抗渗止水功能。所以应严格控制桩的桩位及垂直度，从而保证桩底最小咬合厚度。1）桩机就位对中必须精确，要求对中误差应小于 5mm；2）成孔垂直度的控制，要求成孔垂直度小于等于 3，并在钻孔过程中，对钻机成孔进行监测和纠正偏差；3）素混凝土 A 桩结合清障一次成孔，钻孔时如土层情况较差透水性较大时，必须使钢套管的深度比钢套管内的土面深 35m，以防止钢套管内涌水。A 桩的钻进速度宜控制在 1.2m/小时、钢套管转速宜
11、控制在 1.52 转/分钟左右，遇到切割钢筋混凝土结构或强度较高的条形块石等障碍物时钻进速度宜控制在610cm/小时、钢套管转速控制宜在 1 转/分钟左右；4）钢筋混凝土 B 桩施工时，A 桩混凝土强度应达到设计强度的 30%，钻孔时如土层情况较差透水性较大时，必须使钢套管的深度比钢套管内的土面深35m，以防止钢套管内涌水。B 桩硬切割 A 桩钻进速度宜控制在 0.91.0m/小时、钢套管转速宜控制在 1.21.5 转/分钟左右，同时遇到切割钢筋混凝土结构或强度较高的条形块石等障碍物时，钻进速度宜控制在 68cm/小时、钢套管转速宜控制在 1 转/分钟左右。5）垂直度监测吊装完第一节套管后，在
12、钻机平面两个 90 度方向采用经纬仪（线锤）监测地面以上部分的套管的垂直度，发现偏差随时纠正。这项检查在每根桩的成孔过程中应始终进行。每节套管压完后安装下一节套管前，都要通过测斜仪检查孔底的垂直度，不合格时，需进行纠偏，直至合格才能进行下一节套管施工。在套管下沉过程中，监测人员全过程跟踪,随时检查机械操作平面的水平情况，发现问题及时纠正。6）垂直度纠偏利用钻机基脚进行纠偏。如果偏差不大或套管入土不深（5m 以内），可分别调整钻机 4 个基脚的高度，达到钻机水平、套管垂直的目的。当钻入一定深度后，不宜使用该方法，由于套管埋深较大，所受的周围土体约束力也相应增大，通过调整钻机基脚已经无法对套管进行
13、有效纠偏，如果强行调整，会使两套管连接部位将会发生扭曲，大大增加拆套管接头螺丝的难度，这种情况可向套管内填砂或粘土，一边填土一边拔套管，直至将套管顶升至上一次检查合格的标高，然后调直套管，检查其垂直度合格后再重新下压。如果是钢筋混凝土（B）桩由于与素混凝土桩进行咬合，所以应填入与 A 桩相同的混凝土进行纠偏，防止纠偏造成桩间土夹层，影响围护结构的防水效果。6 结束语 南京城西干道水西门隧道部分基坑支护结构，采用 360 度全回转套管硬咬合桩施工，达到了清障成孔一体化，成孔垂直度基本满足 3的精度要求，基坑开挖后，此段硬咬合桩的成形外观质量较好（见图 2），满足设计及后期隧道主体施工要求，说明 360 度全回转套管硬咬合桩可以应用于地质复杂，地下障碍物多的基坑支护结构，不仅方便施工，减少地下障碍物对施工和支护效果的影响。
