谢雷雷

上海隧道工程有限公司广东分公司 广东深圳 518000

1 工程概况

妈湾大道综合管廊前海段作为妈湾跨海通道工程的重要组成部分，考虑远近期结合，将综合管廊拆分实施，近期仅实施电力舱（电力隧道），避让远期隧道范围。规划的其余三舱管廊与远期隧道南延同期实施。电力隧道为闭合框架结构，采用明挖法施工。电力隧道里程为K0+000-K1+911.474，支护总长度为1960m，基坑深度为7.27m-12.70m，基坑宽度为5.65m-7.6m，其中标准段基坑宽度为5.65m。基坑围护结构形式为咬合桩。根据设计施工图纸要求采用全护筒旋挖钻桩工艺进行施工。配筋桩直径 1000mm，桩间距1600mm，桩间采用素混凝土桩进行隔水，桩径 1000mm，桩间距 1600mm。桩身混凝土均为C30水下混凝土灌注。

图1 工程平面示意图

根据钻探揭露，结合区域地质资料，本工程场地勘察深度范围内主要分布岩土层从上至下依次为：人工填土（素填土、杂填土、填石、填砂、冲填土），其下为全新统冲洪积粘土、中粗砂，上更新统湖沼沉积淤泥质粘土，冲洪积细砂（含淤泥）、粘土、粗砂，中更新统残积砂质粘性土、构造岩及全-微风化蓟县系的混合花岗岩[1]。

2 施工难点

本项目电力隧道围护结构设计采用咬合桩的围护形式，钻孔咬合桩使用套管钻机施工，相较于其他类型的混凝土灌注桩，具有机械化程度高、成孔速度快、无孔壁坍垮问题、成孔垂直度精度高、桩型标准、质量容易控制、整体性好、成桩过程噪音低等优势。钻孔咬合桩适用于除岩层以外的土质地层，但在孤石、泥岩层或在软岩地 层中成孔时效率会显著降低，对于含大于套管内径1/3的填石不均匀地层慎用。本工程地下存在大范围填石层，主要由花岗岩块石组成，块石直径多为0.2-0.8m，含量约为50-80%，局部填石块径大于1.5m，其余为碎石、角砾、砂及黏性土充填，结构稍密为主，局部松散。填石层在咬合桩成孔施工过程中产生了较大的不利影响，在实际施工过程中，采取了开挖换填、重锤冲击砸烂障碍、搓管机辅助套管沉降等措施。

图2 单桩施工工艺流程图

3 咬合桩施工

3.1 施工原理

本工程选用的咬合桩施工方法是搓管机+旋挖钻机，其施工原理是采用搓管机钻孔及下压套管、旋挖钻机取土施工，桩与桩之间相互咬合排列的一种基坑围护结构。咬合桩的排列方式为一根素桩（A桩）和一根荤桩（B桩）间隔，先施工A桩，再施工B桩，A桩砼采用超缓凝型砼，B桩的施工必须在A桩砼初凝之前完成，B桩在施工的时候利用套管钻机的切削能力切掉A庄相交的部分，从而实现了咬合。

图3 咬合桩施工顺序示意图

3.2 设计要求

本工程咬合桩采用全护筒旋挖钻灌注桩，本次实验桩成孔设计要求如下：

（1）桩桩定位误差<10mm，桩的垂直度偏差<0.3%。

（2）孔底沉渣厚度不大于200mm。

（3）咬合桩成孔施工采用全护筒跟进，护筒底部至支护桩底，上下正直，护筒中心线平面偏差小于5cm。

3.3 施工主要机械设备

咬合桩施工采用搓管机+旋挖钻机方法进行全护筒旋挖钻桩基施工，施工阶段进场设备如表1：

表1 主要设备机具表

3.4 前期准备

（1）常规准备：

①熟悉图纸，组织图纸会审，编制桩基专项施工方案。

②施工前逐级进行技术及安全交底，安全技术交底随任务单同时下达至班组，使技术安全管理工作在思想组织及措施上均得到落实。

③组织好材料供应，从供应渠道、运输仓库等方面落实，保证工程不受原材料影响。

④做好现场的防雨、排水工作。

⑤了解施工场地上空和地下管线网，制定防范措施。

（2）填石层换填。由于建设单位及设计单位不同意变更设计方案，同时考虑到施工场地范围内填石层埋深较浅，故对填石层采取换填的方法进行处理。

3.5 成孔施工

（1）钻机就位。桩位放样，将钻机移动到准确位置上，确保钻机套管中心与桩位中心在统一铅垂线上，其对中误差小于10mm，正式钻孔前，钻机进行试运转，确保钻机的连续施工。

（2）钻进成孔、取土。吊装首节带切削靴的套管，将搓管桩机钳口平行提升（举升缸同步提升）到较高位置约400毫米左右，同时调整调节缸。钳口圆要同心于底盘圆或与定位标记同心。钳口打开，吊车将首节套管垂直置于搓管桩机钳口内，缩紧夹紧缸，将套管夹紧。然后，操作举升缸缓步下压，紧跟调整调节缸前后回缩和调整举升缸左右升降。使首节套管垂直精度达到施工技术标准后再进行下压搓管动作。第一个行程完成后，再进行下一个行程动作（松开钳口、提升钳口、同时伸出调节缸、钳口夹紧，举升缸左右调节，调节缸前后调整护套管的垂直度），调整垂直度一般要求在压进1m-1.5m内完成。在套管自重力、夹持机构回转力及压力的复合作用下，先将第一节套管沉入土中，然后在上边连接第二节套管。同步旋挖钻头在套管内陶土，当钻孔达到设计孔深后，应将钻头留在设计深度处机械旋转数圈，尽量将孔底沉渣装入斗内，采用直接旋挖清孔[2]。

3.6 钢筋笼吊装

钢筋笼在电力隧道钢筋加工场加工成型，根据规范要求进行自检、隐检和交接检，内容包括钢筋外观、品种、型号、规格，焊缝的长度、宽度、厚度、咬口、表面平整等，钢筋笼的主筋间距（±10mm）、加劲筋间距（±20mm）、钢筋笼直径（±10mm）和长度（±10mm）等，并作好记录。结合钢筋焊接取样试验和钢筋原材复试结果，有关内容报请检验合格后方可吊装。

3.7 灌注混凝土

选择合适的导管，导管直径为25-30厘米，导管长度4m-5m，并准备一定数量不同长度的短导管，用以减少导管装拆的次数。导管底端下至孔底标高上50cm左右，漏斗安装在导管顶端。砼浇注前必须检查砼塌落度、和易性并记录，混凝土运到灌注点不能产生离析现象，灌注混凝土前孔口要盖严，防止混凝土落入孔中污染泥浆。砼首灌量应灌至导管下口2m以上，导管下口埋入砼的深度不小于1.5m，不大于4m，设专人及时测定，以便掌握导管提升高度。每次拆卸导管，必须经过测量计算导管埋深，然后确定卸管长度，使混凝土处于流动状态，并作好浇注施工记录。混凝土灌注必须连续进行，中间不得间断。拆除后的导管放入架子中并及时清洗干净，在混凝土灌注过程中，应始终保持导管位置居中，提升导管时应有专人指挥掌握。。

4 工程难点分析及应对措施

妈湾跨海通道工程电力隧道咬合桩施工范围内分布大面积的填石层，填石主要由抛石挤淤形成，填石层填石大小不均，块石直径多为0.2-0.8m，含量约为50-80%，局部填石块径大于1.5m，常夹有大量的黏性土，与素填土混杂分布，没有明显分布界线。填石层对咬合桩成孔施工产生了极为不利的影响，属于套管咬合桩慎用地质条件，在建设单位与设计单位不同意变更设计方案的前提下， 我单位针对性的采取了以下措施，保证了咬合桩施工的顺利进行[3]。

（1）针对施工场地范围内填石层埋深较浅，故对填石层采取换填的方法进行处理，该方法解决了大范围的填石层问题；

（2）针对在成孔过程中遇有孤石等障碍物时，要采用重锤等工具冲击砸烂障碍物，以保证套管的正常升降；

（3）搓管机与套管相结合，有利于提高套管升降的速度以及切削土体的能力。

5 结语

妈湾跨海通道工程地质条件复杂，尤其是大范围的填石层存在，对咬合桩等地下工程的施工产生了诸多不利的影响。施工过程中需针对性的进行分析，采取有效的施工措施，保证咬合桩施工的顺利实施。