城市高層建筑的建設(shè)、地下空間的開(kāi)發(fā)，坑的挖掘深度越來(lái)越深，挖掘深度超過(guò)20m的坑越來(lái)越多。面對(duì)如此深的基坑挖掘，必須保證基坑本身邊坡的安全，減少對(duì)周邊現(xiàn)有建筑物、地下管線(xiàn)的影響，進(jìn)行基坑支撐，在基坑支撐工程中坡樁的應(yīng)用非常普及。基坑挖掘深度大，在許多坡樁支護(hù)工程施工中經(jīng)常遇到卵石，使坡樁難以施工。卵石地區(qū)成樁方式大致有：沖擊法（工效低）、反循環(huán)法（適應(yīng)小粒徑卵石）、人工挖孔法（無(wú)水、風(fēng)險(xiǎn)大）、長(zhǎng)螺旋法、旋挖法（需要泥漿護(hù)墻或全套管、成本高）。本文針對(duì)北京某地區(qū)坑工程卵石的特性和地下水位深度條件，利用長(zhǎng)螺旋通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)實(shí)驗(yàn)、鉆具改善，成功進(jìn)行卵石坡樁施工，獲得實(shí)用粘性土改良孔壁干孔施工技術(shù)。

1工程背景

該工程位于北京市豐臺(tái)區(qū)盧溝橋鄉(xiāng)麗澤金融商務(wù)區(qū)某地塊，西距麗澤橋約300m，場(chǎng)地北側(cè)為麗澤路并與地鐵14#線(xiàn)東管頭車(chē)站緊鄰(結(jié)構(gòu)完成)，場(chǎng)地其它側(cè)面均為市政道路。建設(shè)規(guī)模:建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)占地面積約21103.2m2，地面建筑面積約155000m2，地下建筑面積約80000m2，本工程由兩座塔(a座:45層b座:32層)、裙子(c座:4層d座:4層)和純地下室等構(gòu)成。其中西側(cè)a座塔計(jì)劃控制計(jì)劃高度為200m，東側(cè)b座計(jì)劃控制高度為150m。建設(shè)工程建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)條件詳見(jiàn)表1.坑規(guī)模:坑面積約17000m2，土方量約390000m3，坑開(kāi)挖深度約22.45m，局部約24.45m，采用復(fù)合土釘墻+樁錨支護(hù)結(jié)構(gòu)體系。1.1地質(zhì)條件根據(jù)巖土工程調(diào)查報(bào)告，現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)地層根據(jù)其原因類(lèi)型、沉積年代分為人工填土層、第四紀(jì)沉積層和新近系泥巖、礫石層。按其工程性質(zhì)，將鉆探深度內(nèi)的地層分為15個(gè)主層13個(gè)亞層(本區(qū)最大勘探深度100.00m)，其自上而下第1層層為人工填土層，2～9層為第四紀(jì)沉積層，10層以下為新近系泥巖、礫巖層。主要土層的物理力學(xué)參數(shù)見(jiàn)表2:1.2地下水外業(yè)鉆探期間，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)上層滯水，測(cè)得地下水位埋深為28.62～29.00m。水位在坡樁底下，為坡樁干法施工提供了有利條件。

2基坑支護(hù)方案設(shè)計(jì)

2.1非基坑支護(hù)設(shè)計(jì)主要參數(shù)

現(xiàn)場(chǎng)±0.00=45.00m。支護(hù)形式:復(fù)合土釘墻+坡樁+預(yù)應(yīng)力錨桿坡樁:樁徑±800mm，樁間距1600mm的樁頂高度為-7.00m，樁底高度為-26.95m，有效樁長(zhǎng)度為19.95m。樁頂連梁斷面尺寸為800mm×600mm。坡樁和連梁混凝土強(qiáng)度為C25。(圖1a)

2.2地鐵側(cè)基坑支護(hù)設(shè)計(jì)主要參數(shù)

現(xiàn)場(chǎng)±0.00=45.00m。支護(hù)形式:土釘墻+坡樁+預(yù)應(yīng)力錨；坡樁:樁徑1000mm，樁間距1600mm；樁頂高度為-12.20m，樁底高度為-28.60m，有效樁長(zhǎng)度為16.40m；樁頂連梁斷面尺寸為1000mm×1000mm。坡樁和連梁混凝土強(qiáng)度為C25。(圖1b)。

3基坑護(hù)坡樁施工

3.1卵石成孔工藝試驗(yàn)

經(jīng)資料分析：本工程地下水位埋深，無(wú)外來(lái)水補(bǔ)充(老管線(xiàn)全部斷裂)，各地層滲透性好。因此，本工程施工完全可以實(shí)施干法作業(yè)。根據(jù)設(shè)計(jì)方案，首先進(jìn)行上部復(fù)合土釘墻工程(-7.00m)，進(jìn)行坡口樁工程，從地層狀況看坡口樁整體完全落入砂卵石層。經(jīng)過(guò)對(duì)各種樁孔工法和成本分析的比較，決定坡口樁采用長(zhǎng)螺旋孔工程。因此，在上部(-7.00m)復(fù)合土釘墻施工前，首先在現(xiàn)場(chǎng)中部位置挖掘20m×30m深度6.50m的基坑進(jìn)行下部坡樁成樁技術(shù)試驗(yàn)。3.1.1鉆機(jī)參數(shù)鉆機(jī)是履帶式雙動(dòng)力系統(tǒng)鉆機(jī):螺旋鉆具旋轉(zhuǎn)采用雙電機(jī)動(dòng)力頭(110kW)提供動(dòng)力;鉆機(jī)行走，鉆具提升，挺桿升降等為柴油動(dòng)力。螺旋鉆具芯管內(nèi)徑ф273mm、壁厚20mm，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)每節(jié)4500mm，法蘭加摩擦塊連接。動(dòng)力頭轉(zhuǎn)速17r/m。

3.1.2成孔工藝考試鉆機(jī)組裝，調(diào)試完成后，考試開(kāi)始：鉆機(jī)輕松鉆到6m，提升鉆機(jī)。觀(guān)察鉆孔：鉆孔完好，孔口細(xì)砂稍塌陷，孔深5m。繼續(xù)鉆入鉆頭，鉆入10m后提高鉆頭，測(cè)量孔的深度為7.0m，觀(guān)察到鉆頭整體不是崩潰，而是在5.5m的位置有1.5m左右的高度，大部分的孔出現(xiàn)崩潰現(xiàn)象，孔的砂層直徑為1.2m，高度為0.8m的漏斗型崩潰。分析:出現(xiàn)這種局部塌落可能是在鉆進(jìn)過(guò)程中正巧趕上大粒徑的卵石處在鉆孔周邊，鉆具把它“驚動(dòng)”出現(xiàn)局部顆粒失穩(wěn)引起的。因?yàn)殂@頭切削不動(dòng)卵石，只能把整個(gè)卵石“連根拔起”，而整個(gè)卵石是穩(wěn)定的，這說(shuō)明這種卵石的直立性很強(qiáng)，只是顆粒間失穩(wěn)。在鉆進(jìn)過(guò)程中使用了挖掘機(jī)配合清理鉆出的卵石，發(fā)現(xiàn)灑落在地面土上的卵石被挖掘機(jī)履帶碾壓過(guò)后，地面堅(jiān)硬無(wú)比。

接此啟示，決定將鉆出的卵石混合粘性土填入孔中，壓實(shí)，再次鉆入。試驗(yàn)結(jié)果顯示，鉆頭恢復(fù)到10m，提高鉆頭，在原來(lái)崩潰的孔口旋轉(zhuǎn)鉆出完整的夾子卵石質(zhì)井口臺(tái)，鉆頭崩潰的地方修補(bǔ)，呈現(xiàn)完整的鉆頭。再進(jìn)行幾次上下鉆頭，鉆頭沒(méi)有損壞鉆頭，試驗(yàn)初步成功。繼續(xù)進(jìn)入深處，提高鉆頭，測(cè)量觀(guān)察鉆頭，在塌孔處填充混合的人工卵石粘性土材料，重復(fù)進(jìn)入，成功鉆出孔壁光滑的合格鉆頭。隨后又進(jìn)行了多方面的試驗(yàn)，并對(duì)其中一個(gè)鉆孔孔口做了安全警戒防護(hù)，進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)20d的靜置觀(guān)察(因土方開(kāi)挖才回填)。觀(guān)察發(fā)現(xiàn)鉆孔完好，孔壁沒(méi)有破損。最終決定采用這種方法進(jìn)行基坑下部樁施工。

3.1.3工藝總結(jié)①長(zhǎng)螺旋在進(jìn)入排土過(guò)程中對(duì)孔壁的壓力很大，用這種側(cè)壓力將回填的泥玉石土壓入崩塌孔，形成孔壁的支護(hù)。②鉆頭改進(jìn)。鉆入蛋石層不能切碎，只能攪拌整個(gè)蛋石層，擠壓到葉子上輸送。因此，鉆頭鉆頭的角度變大，形成銳利的犬齒，翻動(dòng)卵石粒子整體。由于磨損嚴(yán)重，必須事先準(zhǔn)備好，更換方便，鉆頭可以借用現(xiàn)在挖斗的斗齒(子彈頭)。③實(shí)際施工時(shí)回填粘土只需填到超過(guò)坍塌位置即可，而且可以直接回填粘性土，無(wú)需另添加卵石(因?yàn)樵谥劂@時(shí)所填粘土首先被鉆具旋壓進(jìn)坍塌處，下面鉆上的砂卵石會(huì)持續(xù)擠入其中，進(jìn)而形成穩(wěn)定的泥質(zhì)卵石層)，土質(zhì)不應(yīng)太濕太粘。④上下鉆具時(shí)，一定要邊旋轉(zhuǎn)邊升降，不要碰到孔壁，也可以進(jìn)一步加強(qiáng)孔壁。⑤進(jìn)入下部粘土夾層時(shí)，鉆出的土在上排過(guò)程中進(jìn)一步修補(bǔ)孔壁，使孔壁光滑。⑥上部復(fù)合土釘墻施工土方挖掘時(shí)，應(yīng)預(yù)留上部素填土和粉質(zhì)粘土，以備下一個(gè)坡口樁施工護(hù)墻，每個(gè)孔可預(yù)留4m3。

3.2基坑護(hù)坡樁施工

技術(shù)試驗(yàn)解決了鉆孔護(hù)墻問(wèn)題，基坑上部土釘墻施工完成后，開(kāi)始基坑護(hù)坡樁施工(圖2)。圖2坡樁施工工序Figure2Slopeprotectionpiconstructionprocedure考慮鉆孔間的相互影響，采用兩個(gè)樁跳躍施工，鉆頭設(shè)有副卷?yè)P(yáng)升降裝置，可吊起鋼筋籠，節(jié)約施工機(jī)械的本工程由于北側(cè)臨地鐵14#線(xiàn)東管頭站(其結(jié)構(gòu)完成)，根據(jù)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行了1000mm護(hù)理施工。

4基坑開(kāi)挖和檢測(cè)

本工程于2014年初將基坑挖掘到基坑槽底部(深度22.0m預(yù)約0.50m)，挖掘顯示坡樁樁身平滑，說(shuō)明鉆孔無(wú)塌陷現(xiàn)象(圖3)。第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)長(zhǎng)期跟蹤監(jiān)測(cè):地面沉降觀(guān)測(cè)、坡頂及坡頂水平位移觀(guān)測(cè)、樁體測(cè)量斜管測(cè)量等，檢測(cè)數(shù)據(jù)完全在設(shè)計(jì)和規(guī)范要求范圍內(nèi)，基坑穩(wěn)定。此外，由于客觀(guān)原因，該基坑至少應(yīng)用于2021年下半年，從另一方面進(jìn)一步檢查了該坡樁成樁技術(shù)的可靠性。

5結(jié)論

本文通過(guò)在北京某地區(qū)深坑坡樁施工的實(shí)踐，提出了在無(wú)水卵石中利用長(zhǎng)螺旋進(jìn)行干孔施工的實(shí)用技術(shù):鉆孔回填粘性土，利用長(zhǎng)螺旋鉆孔排放過(guò)程中對(duì)鉆孔壁的擠壓作用，使鉆孔塌陷和鉆孔不穩(wěn)定位置再次擠壓成所謂的人工泥玉護(hù)墻層的鉆孔施工技術(shù)。這種施工工藝有：①施工快捷、簡(jiǎn)單、省時(shí)。成孔、吊鋼筋籠、澆注混凝土一機(jī)完成，無(wú)需其他機(jī)械設(shè)備。②成孔質(zhì)量好�？讖匠叽缫�(guī)范，無(wú)縮徑、擴(kuò)徑現(xiàn)象。③樁孔混凝土澆灌方便。成孔和混凝土澆灌互不影響，商砼澆注可以避開(kāi)城市交通限時(shí)的約束，不拖泥帶水，施工現(xiàn)場(chǎng)干凈，改善了施工環(huán)境。④節(jié)儉。使用的護(hù)墻粘性土可以當(dāng)場(chǎng)取材的樁體混凝土的使用量接近理論的計(jì)算使用量。⑤環(huán)境保護(hù)。不污染所在地層的鉆頭的雙重動(dòng)力，以電力為中心，減少?gòu)U氣排放到大氣中。

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