超深基坑鉆孔圍護(hù)樁侵限處理方案研究

李俊生 梁橋欣

(中鐵交通投資集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530021)

?

超深基坑鉆孔圍護(hù)樁侵限處理方案研究

李俊生 梁橋欣

(中鐵交通投資集團(tuán)有限公司，廣西 南寧 530021)

通過超深基坑鉆孔灌注樁侵限影響周邊圍護(hù)樁鉆進(jìn)的工程案例，探討了鉆孔樁侵限后的處理措施，評價(jià)各類處理措施對于解決侵限問題的效果，并從侵限回填低標(biāo)號混凝土重新鉆進(jìn)、超聲波檢測垂直度、鉆機(jī)站位對鉆孔樁偏移方向的影響等方面，為后續(xù)工程施工提出建設(shè)性建議。

超深基坑，侵限，超聲波檢測，鉆機(jī)站位

1 工程背景

該超深基坑是南寧某深埋明暗挖結(jié)合地鐵站為增加暗挖作業(yè)面而設(shè)的通往暗挖作業(yè)面的臨時(shí)結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)尺寸南北長13.7 m，東西長11.8 m，基坑深度55.51 m。基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用鉆孔灌注樁+環(huán)框梁+樁間網(wǎng)噴支護(hù)。采用φ1 500@1 900鉆孔灌注樁，樁長61.31 m，樁數(shù)30根，樁間凈距400 mm。施工方案為先施工偶數(shù)樁號，再施工奇數(shù)樁號，在SJ-9鉆進(jìn)48 m處遭遇SJ-8，SJ-10因樁身傾斜侵入SJ-9范圍致使鉆進(jìn)困難的情況，圍護(hù)樁平面圖如圖1所示。

2 超聲波檢測

由于樁長達(dá)62 m，樁間底部出現(xiàn)咬合、侵限概率較大。采用

中國科學(xué)研究院聲學(xué)研究所研發(fā)的UMD100Q超聲波鉆孔檢測儀對樁進(jìn)行垂直度檢測，檢測報(bào)告可反映樁身垂直度相關(guān)信息，SJ-8，SJ-10檢測報(bào)告如圖2所示。

提取檢測報(bào)告數(shù)據(jù)，如表1所示，SJ-8鉆進(jìn)48 m時(shí)偏孔30.17 cm，SJ-10偏孔37.23 cm。

表1 檢測數(shù)據(jù)

依據(jù)圖2繪制圖3，因SJ-9樁身傾斜，在48 m處與SJ-10咬合，無法鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度。

3 擬采取處理方案及可行性分析

1)沖擊鉆沖孔。SJ-10樁長61.31 m，在48 m處偏移37.23 cm，按比例可計(jì)算出樁底偏移達(dá)47.55 cm，占樁徑的32%，強(qiáng)行沖孔必然導(dǎo)致主筋外露、損害，且因孔壁傾斜，沖孔會導(dǎo)致沖錘砸擊孔壁而塌孔，該方案不可取。

2)回填低標(biāo)號混凝土。采用C15混凝土回填，待達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%后重新鉆進(jìn)，成孔后下放按樁徑1∶1比例制作的探籠進(jìn)行測試，現(xiàn)場探籠不能下放成功，孔壁面粗糙、不平順、呈不規(guī)則性彎曲狀是主要原因。

鉆頭鉆進(jìn)時(shí)接觸面為C15混凝土面和原狀土層面，如圖4所示，土層硬度低于混凝土，在鉆進(jìn)過程中，鉆頭易趨向相對較軟側(cè)偏移，致使回填后重新鉆進(jìn)仍然存在孔壁垂直度難以保證、無法鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)標(biāo)高的問題。

3)擴(kuò)孔回填低標(biāo)號混凝土，外包裹鉆孔樁。進(jìn)行擴(kuò)孔處理，擴(kuò)孔示意圖如圖5所示，現(xiàn)場在鋼筋籠下放至53 m處出現(xiàn)嚴(yán)重卡籠現(xiàn)象。

經(jīng)研究分析，決定在SJ-9擴(kuò)孔樁位處回填C15素混凝土，再在基坑外側(cè)包裹SJ-9-1，SJ-9-2(與圍護(hù)結(jié)構(gòu)樁等長，φ1 500與SJ-9樁間距1 900 mm)，樁位如圖6所示。

采用基坑外側(cè)圍護(hù)樁包裹方案取得預(yù)期效果，SJ-9-1，SJ-9-2能順利鉆進(jìn)至SJ-9設(shè)計(jì)標(biāo)高處，該方案SJ-9為素混凝土樁，SJ-9-1，SJ-9-2為鋼筋混凝土鉆孔樁。

在后續(xù)基坑開挖過程中，考慮到素樁SJ-9抗剪性能較差，在SJ-9處不能抵抗基坑外側(cè)的主動土壓力。支撐體系逐層依次架設(shè)后，主動土壓力變?yōu)榛觾?nèi)側(cè)的支撐集中力和基坑外側(cè)的被動土壓力疲勞擾動，此樁位處為整個(gè)圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系的薄弱環(huán)節(jié)，安全風(fēng)險(xiǎn)較大。采取用SJ-9-1，SJ-9-2包裹和SJ-9，SJ-9-1，SJ-9-2三根樁冠梁與SJ-8，SJ-10整體連接，這一風(fēng)險(xiǎn)得到了控制，且SJ-9-1，SJ-9-2可作為很好的抗剪安全儲備，在后續(xù)對樁頂水平位移進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控量測時(shí)，均符合規(guī)范要求。

4 結(jié)語

本工程實(shí)例教訓(xùn)深刻，因最后一根圍護(hù)樁侵限帶來的一系列連鎖反應(yīng)，致使基坑開挖工期滯后10 d，現(xiàn)場采取了幾種常用的處理方式均未取得預(yù)期效果，最終花費(fèi)較大的時(shí)間、資金成本，甚至嚴(yán)重影響項(xiàng)目部管理人員自信心，通過本案例可得出以下幾點(diǎn)心得：

1)引起樁身偏移因素較多，如地層軟硬不均、旋挖鉆機(jī)鉆前校核不到位、鉆機(jī)特種作業(yè)人員自身操作水平不足、鉆機(jī)站位場地不平整等因素。開鉆前，對樁位測量放線務(wù)必準(zhǔn)確，在樁間距較小的情況下(φ1 500@1 900)通常采取樁位中心外放10 cm的處理方式，但該方式僅適用于樁身朝基坑內(nèi)側(cè)或外側(cè)傾斜的情況，當(dāng)樁身朝基坑邊線傾斜，則樁位中心外放對解決侵限問題效果不明顯。

2)鉆孔樁開孔后應(yīng)緩慢鉆進(jìn)，形成較長一段良好穩(wěn)固的護(hù)壁，確?？孜?、垂直度符合要求，待導(dǎo)向部位全部進(jìn)入地層后，方可加速鉆進(jìn)。在鉆進(jìn)至20 m，40 m，50 m設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)用超聲波檢測儀進(jìn)行樁身垂直度檢測，以便及時(shí)進(jìn)行糾偏調(diào)整。

3)根據(jù)實(shí)際鉆進(jìn)情況，結(jié)合地質(zhì)勘探報(bào)告和其他已施工完的樁的資料，總結(jié)最佳鉆進(jìn)速度，每次鉆進(jìn)尺控制在60 cm左右，并注意放斗要穩(wěn)，提斗要慢。

4)鉆進(jìn)過程盡量保證24 h連續(xù)不停，一名鉆機(jī)手鉆進(jìn)一個(gè)樁孔過程中盡量確保連續(xù)，中午或晚上休息時(shí)間盡量縮短，另外鉆進(jìn)開始后一個(gè)機(jī)手確保鉆進(jìn)到底，避免中途更換機(jī)手。

5)鉆孔過程中鉆桿自身的缺陷造成偏孔。鉆桿由4節(jié)組成，每節(jié)之間存在一定的活動間隙，鉆進(jìn)第1節(jié)鉆桿(20 m)時(shí)影響較小，鉆進(jìn)到第2節(jié)至第4節(jié)時(shí)，因鉆桿之間的活動間隙，旋轉(zhuǎn)、加力過程中鉆桿會出現(xiàn)不同程度的間隙累加致使偏移，這一情況在軟硬不均地層中尤為明顯，應(yīng)實(shí)時(shí)做好包括添加潤滑劑在內(nèi)的鉆桿維修與保養(yǎng)。

6)從現(xiàn)場大量鉆進(jìn)實(shí)際數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，當(dāng)基坑深度超過50 m時(shí)鉆孔樁垂直度很難控制在0.5%以內(nèi)。除去地層軟硬不均的因素外，樁身偏移方向更易趨向鉆機(jī)行走方向而非垂直鉆機(jī)行走方向發(fā)展，所以在站位選擇時(shí)應(yīng)使鉆機(jī)其“面對”基坑，位置一旦調(diào)整正確，在鉆進(jìn)全過程中鉆機(jī)不得隨意行走，樁身若有傾斜也可使其趨向垂直基坑邊線方向而減少侵限可能。

7)在先施工偶數(shù)樁號、再施工奇數(shù)樁號的“隔一打一”方案中，15根奇數(shù)樁均存在侵限可能，占總樁數(shù)的50%；若采用“隔二打一”方案，即第一輪施工SJ-1,4,7,10,13,16,19,22,25,28，第二輪施工SJ-2,5,8,11,14,17,20,23,26,29，第三輪施工SJ-3,6,9,12,15,18,21,24,27,30，此方案第二輪施工侵限可能性較小，僅第三輪施工存在侵限可能，占總樁數(shù)的33.3%。

Ultra deep foundation bored pile retaining intrude limit treatment scheme

Li Junsheng Liang Qiaoxin

(ChinaRailwayCommunicationsInvestmentGroupCo.,Ltd,Nanning530021,China)

Through ultra deep foundation bored intrude limit affect the surrounding envelope pile drilling project cases discussed when the bored piles invasion limited to measures to deal with the evaluation for all kinds of action to solve the problem of invasion limited effect, and from intrude limit low-grade backfill concrete drilling again, the degree of vertical ultrasonic testing, drilling rig for bored piles offset stations aspects of impact the direction of constructive proposals for future construction.

ultra deep foundation, intrude limit, ultrasonic testing, rig stations

1009-6825(2016)11-0076-03

2016-02-02

李俊生(1988- )，男，碩士，工程師

TU463

A