咬合桩施工总结实用13篇

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咬合桩施工总结

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Keywords: pit supporting; Drilling occlusive piles; Vertical degree; Piping; Steel reinforcement cage separation; Super retarding concrete

中图分类号：TU74文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2013）

1引言

从2009年昆明地铁开始修建，到如今发展到修建了4条线路，几十个车站同时施工，很多车站是在建筑物密集的地区进行施工建设，而在进行这些地铁车站施工的同时，满足深基坑工程的施工安全和周边环境保护要求应作为重要目标，因此在昆明地铁首期工程中，地下车站基坑施工多采用的围护结构形式为地下连续墙、钻孔灌注桩加水泥搅拌桩、SMW工法桩等，而首期工程地铁六标晓东村站的设计则通过对目前国内几种应用较广的围护结构形式进行多方面的分析比较（见表1），在保证施工技术的前提下，采用了钻孔咬合桩这种在昆明地区来说全新的施工工艺，来进行车站深基坑围护结构的施工。

表1各围护结构施工形式比较

2工程概况

昆明地铁首期工程2号线晓东村站位于关雨路及规划雨中路之间，站东侧为东聚建材城及东聚汽配城，南北侧为东聚汽车交易市场及鹿东家具沙发有限公司，西南侧为云南美林品牌建材城。车站平面形状主要为矩形，车站外包总长440.0m，标准段外包宽度19.1m，盾构井段宽23.2m，车站一般开挖深度约16.0m～18.6m，盾构井段深约18.3m，基坑采用钻孔咬合桩+内支撑的维护方案。地下市政管线错综复杂，共有电力、雨水、污水、电信、自来水等l4条管线穿越基坑。地下稳定水位埋深约为1.5m～2.5m。本基坑开挖范围内的土层主要为填土、粘土（2）1、（2）3、粉土（2）4、泥炭质土（2）5和粘土（3）4。钻孔咬合桩底进入（3）4粘土层。

本工程围护结构咬合桩桩长35~36.7m,桩中心间距900mm,咬合厚度为300mm,素混凝土（A）桩与钢筋混凝土（B）桩交错咬合布置,其中钢筋桩内配钢筋笼采用水下C30混凝土,素桩采用C20超缓凝混凝土。

3钻孔咬合桩的基本原理及设备组成

3.1基本原理

钻孔咬合桩是指按顺序布置的排桩间相邻两桩桩身进行切割相互咬合（桩圆周相嵌）而形成具有防渗漏作用的连续挡土支护桩墙，一般作用于建筑物（构筑物）的深基坑支护结构。作为围护结构，它一般采用素混凝土桩与钢筋混凝土桩顺序相隔布置，互相咬合。

钻孔咬合桩在的施工机为钢套管护壁的全套管钻机（见图1），与普通的钻孔灌注桩外设桩间止水围护结构形式相比，套管能防止孔内产生涌砂、塌孔现象，提高套管内混凝土成桩桩身质量，避免夹渣，而且施工时桩基周边土体基本无变形或变形很小，能有效控制围护结构施工时周边建筑物的沉降。

图1咬合桩现场施工图

3.2施工使用机械

MZ-3型捷程牌全套管钻机，功率75kW/台；

55t履带式起重机一台；

ф1000外套管40m；

锥形冲锤一只。

环形冲锤一只。

十字冲锤一只。

活瓣冲抓一只。

4钻孔咬合桩施工原理及过程

4.1导墙施工

导墙是咬合桩施工过程中的一种措施工序，在施工咬合桩的地面上浇筑一道混凝土导墙，可以控制咬合桩的平面位置和垂直度，提高钻机就位效率，保证施工时精度，同时起到挡土和支撑机具的作用。导墙平面结构见图2。

图2导墙平面示意图

4.1.1导墙质量指标

根据设计图纸导墙宽度为每边1.5m，厚度为30cm，如施工现场土层较差，可根据现场实际情况将厚度适当加大。由于晓东村站施工场地工作面狭窄，一边宽度达不到2.1m，施工时采取措施将该侧宽度适当减小，另一侧适当加大，施工机械垂直导墙方向摆放，采用横打方式施工。

施工时误差控制为：墙面与纵轴偏差为±10mm，内墙面垂直度0.3％，相邻两板高低差2mm，导墙顶面平整度5mm。

4.1.2施工过程

（1）平整场地：本工程场地为原有路面及房屋基础，能够满足咬合桩钻机的承压及行走要求。进场后清除房屋拆迁留下的建筑垃圾，平整场地。

（2）测量放线：根据设计图纸提供的坐标计算桩中心线坐标，采用全站仪根据地面导线控制点进行实地放样。

（3）沟槽开挖：在桩位放样合格后开始进行沟槽的开挖，咬合桩中心轴线应向外侧放30mm，防止咬合桩成桩后对主体结构造成侵线。先采用切割机对原混凝土路面、房屋基础按照导墙设计宽度进行切割，然后进行破除，再用机械开挖，人工配合清渣，直至清理到设计标高和尺寸，然后将中心线引入沟槽底，方便绑扎钢筋和支模。

（4）钢筋绑扎: 沟槽挖好后绑扎导墙钢筋，导墙钢筋采用Ф12螺纹钢，施工时按照设计图纸要求单层双向布置，钢筋间距按200×200排列，水平钢筋置于内侧。

（5）模板安装：模板采用钢模，钢管支撑加固，支撑间距不大于1米，加固应牢固，防止出现跑模现象，并保证轴线和净空的准确。为了不扰动背后的土体，导墙外侧将土壁作为侧模直接浇注混凝土；

（6）混凝土浇筑施工：导墙模板支立完毕后进行测量校核，待达到误差范围以内后方可浇筑混凝土。混凝土采用C20商品混凝土，浇筑时两边对称交替进行，防止跑模。振捣采用插入式振捣器，振捣间距为300mm 左右，混凝土振捣要密实，不漏振、也要防止过振，振动棒快插慢拔，直到无气泡冒出为止，振捣完毕后做好混凝土收面压光并覆盖及时进行养护。连续两幅导墙接缝施工时，应在先浇筑的混凝土接缝面上人工凿出新鲜混凝土面，在浇筑混凝土前充分润湿，再进行混凝土浇筑施工。

（7）拆模：待导墙混凝土养护到达设计强度后，拆除模板。

4.1.3导墙施工要点

（1）导墙施工前应对地下各种管线，地下建筑物进行调查，及时进行清除、迁改，以防成孔困难。

（2）导墙地基应人工夯实。立模时内侧圆模板直径比桩径大20mm，对导墙的表面平整度应严格把关，以方便后面钻机成孔施工时调整垂直度。

（3）混凝土浇筑要对称交替进行，严防跑模。若跑模应立即停止混凝土浇筑，重新加固模板并纠正到设计位置后，方可继续进行浇筑，

（4）等导墙到达设计强度后，拆除模板（见图3），重新定位放样桩的中心位置，将点位返到导墙顶面上，作为定位控制点使用。

图3导墙现场施工图

4.2钻孔咬合桩施工工艺流程

钻孔咬合桩采用全套管钻机进行钻孔施工，两个相邻的桩之间相互咬合形成一种封闭的基坑围护结构。桩的排列方式为一根钢筋混凝土桩和一根素混凝土桩桩间隔布置，晓东村站施工中A系列桩采用C20超缓凝素混凝土，B系列桩采用C35钢筋混凝土。开始施工时，先间隔跳打施工A系列桩2根，在A系列桩混凝土初凝前，用液压套管钻机切割已施工的A系列桩部分桩体，然后进行浇筑施工完的两根A系列桩之间的B系列桩，最终形成 A系列桩与B系列桩的咬合结构。为方便施工，使围护结构达到较好的围护效果，A系列的起始桩采用砂桩（如下图A1桩）。其施工工序是：A1A2B1A3B2A4B3A5……根据以往工程施工经验和施工现场经过试桩得出的结论，单桩成桩时间一般控制为13小时，在时间上能保证施工钢筋桩在素桩混凝土初凝前能够顺利切割成孔（见图4）：

图4咬合桩施工顺序图

4.2.1单桩成桩施工工艺流程

（1）钻机定位：待导墙混凝土强度达到设计要求后，移动套管钻机到指定打桩位置，使套管钻机中心对应在已放好点的导墙孔位中心。

（2）冲抓取土成孔：套管桩机就位以后，用履带吊吊装第一节管在桩机钳口中，校正套管垂直度后，摇动压入套管，压入深度控制为2.5―3.5m，然后用抓斗从套管内取土，一边取土，一边继续下压套管，始终保持套管底口超过地下开挖面2.5m以上，套管的压入深度应根据施工现场的实际水文地质情况而定，由于晓东村站地下水水位不高，压入深度可适当减少。第一节套管压入土中后，应在地面上留1.2～1.5m方便用于后续下管接管施工，并对套管的垂直度进行检测，如不合格则进行纠偏直至符合要求，合格后则开始安装第二节套管继续向下施压取土，如此反复继续施工，直至达到设计要求孔深。

（3）吊放钢筋笼(钢筋桩)：钢筋混凝土咬合桩成孔后经质检员、监理工程师检查合格后可以进行安放钢筋笼工序。在吊装钢筋笼前应先对钢筋笼进行检查，包括长度、直径、焊接等，检查合格后可开始吊装。吊装时采用履带吊双勾4点缓慢起吊，吊运时应防止拖扯、扭转、弯曲，防止钢筋笼变形。由于设计图纸上的钢筋笼过长（35～37m），因此在现场采取分段加工，分段下放。

（4）下放钢筋笼时，应慢慢对准孔位缓慢下放，钢筋笼应吊直扶稳，不得碰撞钢套管壁。在分段吊装过程中，现场的钢筋笼分两节吊装下放，将下节钢筋笼吊入孔内后，其上端应留1～1.5 m左右，采用临时固定措施固定在孔口处，然后用焊接方法将两段钢筋笼连接起来，待上下节钢筋笼的主筋对正焊接合格，监理验收符合要求后，可继续下放，安装钢筋笼前应计算并测量出钢筋笼口的正确标高，待安放到位后采取有效措施进行固定。

（5）灌注混凝土：由于施工时天气干旱，套管内无水，现场采用干孔导管法流态灌注。混凝土采用商品混凝土，将混凝土倒入吊斗内，履带吊提升到管道上方进料口，倒入混凝土，通过导管灌注至孔内，、施工过程中要连续灌注，中断时间不得超过45分钟。导管提升时不得碰撞钢筋笼，距套管口8m 以内时每1m 捣固一次。钢套管随混凝土灌注应逐段上拔，起拔套管时应摇动慢拔，保持套管顺直。

混凝土刚开始灌注时，应根据套管在混凝土中的埋深适时提升套管，每次提升高度为0.5m左右。套管提升时，用起重机大钩吊住套管，慢慢上拔套管，上拔套管需左右摇晃，使混凝土流入套管所占空间，钢筋桩要确认钢筋笼未上浮。当第一节套管提出孔口一定高度时，拆除第一节套管。第一节套管拆除后，套管提升应根据管节长度和埋深来进行确定，并应始终保持套管低于混凝土面不小于2.5m。

5关键工序质量控制措施

5.1桩的垂直度控制

为保证钻孔咬合桩从上到下能充分咬合，起到围护结构防渗水作用，应该对桩身垂直度进行严格的控制，通过参考《地下铁道工程施工及验收规范》等施工技术规范，咬合桩的垂直度偏差不宜大于3‰，因此在成孔过程中必须控制好桩的垂直度，避免出现咬合桩下部开叉渗漏水现象，在施工中应该采取以下措施：

（1）咬合桩钻机套管的检查、校正：钻孔咬合桩施工前应在施工现场的平整地面上进行套管的顺直度检查和校正，首先检查和校正单节套管的顺直度，然后按照桩长把全部套管连接起来进行整根套管的顺直度检查和校正。

（2）保证导墙施工质量：全套管钻机在进行下压套管作业时，钻机应一直保持稳定状态，才能控制好套管的垂直度。由于本工程咬合桩设计桩长较大 (最长达37m)，钻机施工时下压力和上拔力很大，因此必须保证钻机下部支撑基础的稳定性，在施工导墙时导墙的质量必须满足设计要求。

（3）全过程检查。在整个成孔过程中，从开孔到终孔，应保持全过程对套管垂直度的监测、检查，根据现场施工条件和施工精度要求，整个成孔过程中垂直度监测、检查方法分为地面监测、孔内检查及终孔检查三种。

地面监测：在地面选择两个相互垂直的方向，距离钻机大概3～4m，采用垂吊线锤的方法监测地面以上部分套管的垂直度，发现偏差随偏随纠，线锤纠偏应在每根桩的钻进成孔过程中至始至终，两名垂直度观察员也应该全程进行监测；

孔内检查：每节套管下压完安装下一节套管之前，应停止钻进，用测环或测斜仪进行孔内垂直度检查，如不合格则进行纠偏，直至合格后方可进行下一节套管施工；

终孔检查：咬合桩成孔后，应按规范要求进行垂直度检查，符合要求后进行下一道工序施工。

（4）纠偏：成孔过程中通过各种检测方法发现垂直度偏差超出设计及规范范围时，应及时进行纠偏调整，纠偏的常用有以下方法：

利用钻机油缸进行纠偏。当偏差较小或套管入土深度不大于5m时，可直接利用钻机的两个顶升油缸、两个推拉油缸调节套管的垂直度（全套管钻孔咬合桩机共7个油缸：2个顶升油缸、2个推拉油缸、2个定位油缸、1个调节油缸），即可达到纠偏的目的。

如果桩在入土深度大于5m后发生倾斜时，可先采用上述方法，利用钻机油缸直接纠偏，当达不到要求时，可根据现场实际情况向套管内填砂或粘性土，一边填一边拔起套管，直至将套管提升到检查合格的地方，然后重新调直套管，对垂直度进行检查，合格后再重新下压。

当钢筋混凝土桩发生倾斜时，也可以按此方法进行纠偏，但是套管内不能填土，而应灌入与素混凝土桩相同的混凝土，填土的话容易在桩间留下土夹层，影响日后围护结构防水效果。

5.2素桩超缓凝混凝土

（1）初凝时间的确定

钻孔咬合桩施工工艺所需的特殊材料为超缓凝混凝土 (因为这种混凝土初凝时间特别长，一般应大于60小时,所以称为超缓凝混凝土),这种混凝土主要用于素混凝土桩,其作用是延长素混凝土桩的初凝时间, 给全套管钻孔咬和钻机切割素混凝土桩提供时间条件，使其相邻钢筋混凝土桩能够在素混凝桩初凝之前完成成孔，因此超缓凝混凝土是钻孔咬合桩施工工艺的关键。

为满足钻孔咬合桩现场施工的需要,在正式施工前，必须确定所使用的超缓凝混凝土的初凝时间。施工前，根据以往的施工经验及查阅的技术规范，结合施工现场的实际情况，我们发现控制素桩混凝土缓凝时间，主要是控制单桩成桩的时间，而单桩成桩时间与现场实际的地质条件、设计桩长、桩径和施工时采用的钻机能力等有着直接联系。因此素桩混凝土缓凝时间可以参照以下公式进行计算。

S=3t+F

式中：

S-----超缓凝混凝土的初凝时间

F-----备用时间（为保证施工时能应付各种特殊及突况，一般取15～20 h）

t-----单桩成桩所需时间。

根据本工程地质实际情况、桩长、商混站的距离、交通情况以及我单位所施工同类地铁工程的类似经验，在现场施工试验桩得出的结论显示：一根37m的咬合桩成孔用时6.5h，下导管、安放钢筋笼、浇筑混凝土及拔管时间为6.5h，共用13h，由于素混凝土桩不用吊放钢筋笼，速度将缩短约2h。

参照上面公式，可设定每根桩的成桩时间t为13h（见表2）,算出素桩混凝土的缓凝时间为60h（备用时间取大值）。要考虑到施工过程中交通运输、施工中发生意外情况等因素，为确保混凝土有足够的缓凝时间，正式施工前应要求商品混凝土厂家提供的超缓凝混凝土缓凝时间控制在60 h以上,以保证A、B桩形成咬合。

表2钻孔咬合桩单桩作业时间表

（2）超缓凝混凝土技术参数要求:

①混凝土缓凝时间≥60h

所需时间见上段阐述；

②混凝土坍落度:160±20mm

灌注桩基混凝土需要，防止出现素桩混凝土流入钢筋桩而采取的措施；

③混凝土的3d强度值不大于3MPa;

在施工过程中遇到意外情况（如停电、机械故障、地下障碍物等）导致时间延误，使得素桩混凝土终凝后才开始施工钢筋混凝土桩，由于超缓凝混凝土早期强度不高，这样素混凝土桩被切割的部分处理起来比较容易。

④最终强度满足设计要求。

施工结束28d后，桩的强度必须满足设计要求。

6常见事故预防及处理措施

6.1地下障碍物的处理

全套管咬合桩钻机由于是在地下施工，操作空间小，对地下的障碍物处理起来比较麻烦，而且由于要连续切割咬合，处理地下障碍物还受到时间限制，因此施工钻孔咬合桩前必须对施工现场的工程地质作比较详细而定排查，晓东村站由于原现场是建材市场，地下一般为10米深结构柱和条石基础，施工时遇见此类障碍物，直接用十字冲锤将其击碎，再用冲抓钻掏出残渣，继续进行桩身施工。

6.2处理素桩混凝土“管涌”措施

由于在钢筋混凝土桩成孔过程中，素混凝土身桩混凝土未凝固，处于流动状态，因此，素桩超缓凝混凝土有可能从两桩相交处涌入钢筋混凝土桩孔内，这种现象称之为“管涌”，应采取以下措施：

（1）素桩混凝土的塌落度应尽量小一些，为16±2cm，不大于18cm，减少超缓凝混凝土的流动性，钢筋桩混凝土塌落度稍大，为20±2cm。

（2）套管底口应始终保持超前于钻孔开挖面一定距离，最少要大于2.5m，用来防止混凝土的流动，如果在钻机能力许可的情况下，超前距离越大越好。

（3）当地下有障碍物而使得套管底无法进行超前时，应马上向套管内浇注入一定量的水，使其产生的水压力来平衡两侧素桩混凝土的压力，防止出现管涌现象。

（4）在钢筋混凝土桩钻进成孔过程中，现场施工人员应随时注意观察相邻两侧素桩混凝土的顶面，当发现素桩顶面发生下陷现象必须立即停止钢筋混凝土桩钻进，此时素桩的混凝土已开始流入钢筋混凝土桩孔内，应马上将套管尽量下压，并向钢筋桩孔内填土或进行灌水，直到素桩顶面停止下陷为止，暂停施工，等素混凝土桩内的超缓凝混凝土塌落度减小、流动性降低再继续进行未完成的钢筋混凝土桩施工。

6.3分段施工接头的处理方法

由于晓东村站前期施工场地的限制，施工钻孔咬合桩要进行分段施工，后期场地拆迁完后为满足工程施工进度，需要多台钻机分段施工，因此要解决各施工段之间的接头问题。根据以往施工经验，接头处一般采用砂桩进行处理，在施工段的端头灌注一颗砂桩(成孔后用砂灌满)，待后面施工段施工到此接头时按照成孔方法挖出砂浇筑满混凝土即可。由于砂桩一侧的混凝土桩已经终凝，这样在接缝处肯定会出现施工缝，为保证围护结构的防水效果，应在施工的砂桩接缝外侧补打1颗高压旋喷桩作为防水处理。

图5分段施工接头预设砂桩示意图

6.4克服钢筋笼上浮的方法

由于套管内壁与钢筋笼外缘之间的空隙较小，因此在浇筑混凝土上拔套管时，钢筋笼容易被套管或混凝土中的粗骨料等挂住或卡住，随着套管和混凝土往上升而跟着往上发生位移，这样钢筋笼就产生了上浮现象。其预防措施主要是：

（1）调整原材料：钢筋混凝土桩混凝土的粗骨料应尽量小一点，不宜大于20mm。

（2）加焊钢板：在钢筋笼底部焊上一块比钢筋笼直径小点的钢板，增加钢筋笼的抗浮能力以防止钢筋笼上浮。

（3）固定钢筋笼：在钢筋笼底部加焊尖头定位钢筋，定位钢筋采用4Φ25，L=500～1000mm。安放时,在钢筋笼顶部适当加压,使定位钢筋进入管底土层,从而防止钢筋笼上浮，在晓东村站咬合桩施工过程中，直接在钢筋笼底部选4根对称的主筋加长1m后插入孔内，达到防止钢筋笼上浮目的。

7结语

（1）本工程在施工中采用测斜管对咬合桩的垂直度进行检测，从检测结果看均符合设计要求，成孔质量较好。

（2）2010年8月基坑降水后，对基坑进行了开挖，基本没出现渗水现象，咬合桩起到了很好的止水作用。

（3）在基坑土方开挖期间对周围地表沉降、围护桩水平位移等进行监测，其结果也均在设计警戒值以内，说明基坑稳定性是较好的。

综上所述，钻孔咬合桩施工技术对深基坑围护工程是一种比较有效的技术。但由于本技术对设备要求较高，施工技术在工序上要求严格，施工材料、施工时间有所限制，而且在遇到地下基础时，处理比较困难，所以在采用时应对现场的各方面因素考虑齐全后方能采取进行。

参考文献

[1]周裕倩,陈昌祺.钻孔咬合桩在上海地铁车站围护结构设计中的应用[J].地下工程与隧道,2006(3)

[2]陈冬瑞,钻孔咬合桩在地铁围护工程中的应用[J],铁道标准设计,2006(3)

[3]裴建.钻孔咬合桩在深基坑维护结构中的应用［J］.隧道建设，2005(6)

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1工程概况

泉州莱福仕广场工程位于泉州市丰泽区东海镇景观东路与纬五路交汇处于景观东路的东侧。总建筑面积为38480.95m2，其中包括地下室面积9073.55m2，地上面积29407.4m2，基坑面积约5154m2，地下室两层，开挖深度9.1m～12.5m，基坑总周长约420m，基坑支护安全等级一级，支护结构使用年限为一年，场地原始地貌属海湾滩涂。原地势较低洼、平坦，后因开发建设需要被人工回填改造成现状，原地面标高约－0.2m～－0.9m。

2工程地质水文概况

2.1地质概况(1)素填土①－1:灰褐，松散，稍湿。主要由细、中砂及粘性土为主，含较多碎块石、砼块等硬杂质。(2)淤泥混砂②:深灰色，流塑，饱和，主要成分为粘粒、粉粒，含腐殖物及贝壳碎片。(3)中粗砂③:灰黄色，松散－稍密，饱和。工程性能一般。(4)残积砂质粘性土④:灰白色、灰黄色，可塑～硬塑。(5)全风化花岗岩⑤:灰白色，砂土状。(6)砂土状强风化花岗岩⑥－1:灰白色，砂土状，该层风化不均，局部孔段残留有强风化花岗岩核及中风化岩孤石等。(7)碎块状强风化花岗岩⑥－2:灰白色，散体状。该层为低压缩性、高强度地层，该层风化不均，局部孔段残留有强风化花岗岩核及中风化岩孤石。(8)中风化花岗岩⑦:灰白、灰褐色，岩石坚硬程度为较硬岩，该层为低压缩性、高强度岩层，工程性能好。2.2水文概况勘察期间测得地下初见水位埋深变化为3.50～4.40m，混合地下水稳定水位埋深变化3.60～4.60m。赋存和运移于素填土和杂填土中的为上层滞水，与邻近的地表水体呈互补关系，地表水水位高时补给地下水，地表水体水位低时，地下水补给地表水。此外还接受大气降水及地下水侧向迳流补给，并通过蒸发及地下侧向迳流赋存和运移于淤泥混砂层中的为孔隙潜水，主要接受地下水的侧向迳流补给或越流补给，并通过侧向迳流等方式排泄。属弱～中等透水层，水量一般。

3支护设计要求

根据本工程水文地质特点分析，本工程场地原始标高下4m～6m的素填土层含有较多碎块石、砼块等硬杂质，且原始地貌属海湾滩涂，易受潮汐影响，因此选择采用Φ900的灌注咬合桩作为本基坑的支护桩型，桩顶设置1200×800钢筋混凝土冠梁连接，基坑内采用混凝土内支撑梁连接。支护结构的刚性支护桩采用C30钢筋混凝土，桩间距1200mm，桩长18m;素性桩采用M15砂浆，桩间距1200mm，桩长18m，混凝土桩与砂浆桩咬合量300mm。为了保证咬合桩底部有足够厚度的咬合量，除对其孔口定位误差(不超过50mm)严格控制外，还应对其垂直度进行严格的控制，桩的垂直度不得超过5‰，如图1、图2所示。

4新型咬合桩施工工艺技术要点

素性桩与刚性桩的成孔方式均采用旋挖成孔，护壁采用泥浆护壁，施工顺序为:先施工素性桩再施工刚性桩，素桩采用M15砂浆作为灌注材料，刚性桩采用C30混凝土作为灌注材料。4.1施工工艺流程4.2打桩顺序如图4.2所示，图中A1～A5为C30钢筋混凝土灌注桩Φ900，B1～B5为Φ900素桩。传统咬合桩施工工艺，刚性桩A与素性桩B均采用混凝土灌注，打桩顺序为:B1B2A1B3A2B4A3B5A4，刚性桩A应需在素性桩B的桩身强度达到5MPa前完成施工。为保证A1桩不偏位，A1桩需在B1桩与B2桩桩身强度一致时施打，所以B1桩的混凝土初凝时间需调整至40-70小时，坍落度为12～14，B2桩混凝土初凝时间需调整至20－30小时，该施工工艺对混凝土配合比要求高，刚性桩垂直度难控制，咬合量难保证。新型咬合桩施工工艺，素桩B采用M15砂浆灌注，施工顺序为:B1B2B3B4B5A1A2A3A4A5……以此类推完成基坑封闭。由于素性桩采用M15砂浆灌注，桩身无粗骨料，所以刚性桩A可在两侧砂浆桩均达到设计强度时再行施打。该工艺刚性桩施工时两侧素桩桩身强度一致，可以很好的控制刚性桩垂直度及咬合量。4.3施工控制要点(1)考虑到现场的实际情况，为了确保定位开孔的准确性，在开孔2m后埋设护筒，保证埋设好的护筒中心与桩位中心的偏差不大于50mm，保证旋挖灌注桩与砂浆桩咬合宽度符合设计要求;(2)旋挖钻进过程中应利用测量仪器检核孔位中心是否发生偏移，如发生偏移应及时调整;旋挖桩机操作控制室内有垂直度控制屏幕，每次旋挖钻进过程中应在X－Y归零后进行，否则将偏斜;(3)旋挖钻进过程中应注意对照地质勘察报告，在松软易塌孔土层冲进时，应根据泥浆补给情况控制旋挖钻进速度，在硬层或岩层中的旋挖钻进速度要严格控制;(4)在旋挖钻孔、排渣或因故障停钻时，应始终保持孔内泥浆面应高出地下水位1.5m以上，并采用泥浆泵不停的往孔内输送泥浆，以确保孔内泥浆相对浓度稳定;(5)刚性桩施工时必须保证砂浆桩有足够的强度，否则容易产出塌孔、穿孔等情况。

5施工效果

本工程施工前，考虑到咬合支护体系中相邻素桩强度不一致可能导致刚性桩施工时偏位较大、咬合量不足且需要连续施工等难题，通过运用砂浆桩与混凝土桩相互咬合的施工工艺，成功解决上述问题，并顺利完成了本工程的基坑支护工程。本基坑支护工程共历时45天，共完成支护桩495根，支护结构周长约420m，其中钢筋混凝土桩248根，M15砂浆桩247根，刚性桩与素桩咬合点495处。基坑开挖后，支护结构受力状态及变形处于安全状态，支护桩未发现较大偏位，桩间咬合量得到有效保证，无渗漏水现象，支护结构能够起到良好的止水、止泥效果。

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【摘　要】　天津地铁3号线华苑主体围护结构全部采用钻孔咬合桩，最大桩长深达32.8m，为国内首创。由于钻孔咬合桩施工技术还不十分完善，如何处理施工中常见的故障，成为广大施工技术人员普遍关注的问题。文中介绍了钻孔咬合桩的基本原理，并结合咬合桩的施工实际，分析总结了常见故障的处理方法，为钻孔咬合桩施工提供了新的思路。

【关键词】　钻孔咬合桩;　超缓凝混凝土;　管涌

1工程概况

天津地铁3号线华苑站位于迎水道与桂苑路交口处，站北侧为规划中的天大天财科技园和麦迪逊商贸广场，西侧为鑫茂民营科技园，南侧为日华里居住区。华苑站为地下岛式车站，二柱三跨钢筋混凝土框架结构，全长200m，标准段基坑净宽20.54m，深17.9m，地下市政管线错综复杂，有电力、雨水、污水、煤气等共14条管线穿越基坑。地下稳定水位埋深约为2.9m。本基坑地层分布有第四系全新统人工填土层，第Ⅰ陆相层、第Ⅰ海相层、第Ⅱ陆相层及第Ⅲ陆相层。岩性主要为粘性土、粉土及粉砂。各土层的性质、层序、厚度及力学性质见下表。

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引言

随着城市建设的发展和地下空间的开发利用,深基坑工程围护结构技术取得了飞速发展,地下连续墙、型钢水泥土搅拌桩、钻孔灌注桩加搅拌桩止水帷幕等成熟施工工艺得到广泛的运用。钻孔咬合桩是一种新型围护结构形式,国外早已广泛应用,近年来,在国内南京、杭州、广州、深圳等城市咬合桩工艺多有应用,在咬合桩施工工艺方面已积累了很多经验,但要形成咬合桩的系统理论还有很多欠缺,对此我们要逐步完善该系统理论，以使此方法更好的在全国范围内推广应用。

一、钻孔咬合桩特点

1、钻孔咬合桩一般采用全套管桩机施工，成孔深，振动小，澡声低，无需泥浆护壁，成桩质量稳定，施工现场整洁文明。由于钢套管护壁，避免孔壁坍塌、缩颈、断桩、混凝土离析等质量问题，可紧邻建筑物、地下管线成桩，特别适用于周边建筑保护等级较高、对基坑变形控制要求较严的工程。

2、与常用的围护结构形式相比，钻孔咬合桩施工工艺单一，便于施工组织；此外，由于咬合桩采用连续咬合施工，基坑土方开挖时围护结构变形协调性大为增强，接缝抗渗能力强。

3、与连续墙相比，咬合桩施工灵活。由于钻孔咬合桩施工时可以根据需要容易转折变线，所以咬合桩施工时非常适合于平面形状复杂或弧形平面基坑，因此，近年该围护结构钻孔咬合桩施工技术在许多地下工程中得到应用，具有极大的推广应用价值。

4、全套管钻机施工除岩层以外，可适用于任何土层，尤其适用于有淤泥、流砂、地下水丰富等不良条件下沿海地区软土地层。另外，当地下水位下有厚细砂层时，由于摇动作业使砂层压密，造成压进或拉拔套管困难，故应避免在厚砂层的土层中使用。

5、钻孔咬合桩成桩精度和超缓凝混凝土是决定桩间能否有效咬合的关键因素。其施工的关键技术是桩身的垂直度和混凝土缓凝时间的控制。前者主要与施工机械和施工工艺有关，后者受诸多因素影响，特别是60h左右的超缓凝混凝土配比，需要施工前反复试验后确定，与其他桩型比，咬合桩的施工技术难度较大。

6、由于咬合桩的全套管钻机需要配置多种直径的钢套管，首次投入费用较传统设备略高，但考虑普通钻孔桩混凝土超增量、泥浆的制作和处理费用、扩孔系数、土方外运、基坑外放值、桩体混凝土凿除、文明施工费用以及成桩市场价，实际比普通灌注桩更经济。

二、工程概况

拟建工程位于南京市水西门大街与江东中路交叉口西北角，基坑形状大致呈“凹”字形。基坑南、北长边周长约330多米，东、西短边约170多米。基坑周长约1153米，面积约33200，东侧基坑(B30轴线分界)底标高-18.05m，开挖深度17.55m，西侧基坑底标高-17.45m，开挖深度16.95m。

三、咬合桩施工方法

钻孔咬合桩采用机械磨孔、套管下压、套管内抓斗取土，在桩与桩之间相互咬合排列的基坑围护结构形式。桩的排列方式一个A桩（素混凝土桩）和一个B桩（钢筋混凝土桩）间隔布置，施工时先施工A桩，后施工B桩（见咬合桩施工顺序图）。B桩施工时采用全套管钻机切割掉相邻A桩相交部分的混凝土，实现咬合。

施工顺序为：A1A2B1A3B2A4B3

咬合桩施工顺序图

A桩混凝土采用超缓凝混凝土，要求必须在A桩混凝土初凝前完成B桩。B型桩咬合时应使A桩的强度达到30%方可施工，A桩混凝土缓凝时间根据现场实际施工时间确定。

1、施工工序

2、施工导墙

为保证咬合桩准确定位，确保钻机平稳，承受施工荷载(根据计算：咬合桩机加40m钢套管总重约800KN，起拔40m钢套管的侧摩阻力约为5280KN，咬合桩机施工受力面积10.82，咬合桩机施工最大压强为562KPa)。按设计先施工C35混凝土导墙，施工导墙前，先测量定位桩轴线，清理整平导墙基础并夯实，按设计尺寸施工混凝土导墙，导墙厚度500mm。

导墙顶、底板双向配筋Ф16@100，保护层厚度50mm，导墙达设计强度后方可施工（为争取工期可提高一级混凝土强度或加早强剂）。

3、桩机就位

将钻机钻杆的中心或定位器中心与咬合桩桩位中心对齐，并调整钻机的水平度，保证导杆及套管的垂直度，通过导墙的精确定位，反复调整使钻机在中心与桩位中心对准，请现场监理验收。在导墙上统一编写桩号，钻机移动调平支稳，使桩机中心准确对准桩位中心，以免造成重桩和漏桩。

4、咬合桩成孔

桩机就位后，应进行垂直度复测，复测可用两台经纬仪双向检测，桩机在二个方向观测均满足垂直度要求后方可开始成孔。

为了保证进入桩位套管的垂直度要求，先埋设第一节套管(每节套管长约6m)压入1.5～2.5m，然后用冲击抓斗从套管内取土，一边卸土、一边继续下压护筒没入土中，第一节套管按要求压入土中后，地面以上要留1.2～2.0m，以便于接管。在用驱动器压护筒时，桩位垂直度的检测一般为抽样检查。

在咬合桩施工时必须使钢套管的深度比钢套管内的土面深3～5m，切割咬合时要控制垂直度，放慢钻进速度，防止钻进时钛合金磨损太快而无法切割至桩底部。

钻机就位对中，然后钢套管开始下压钻进、取土，一节套管完成后再接下一节。钢套管底始终保持在挖土面以下控制在1～2米，防止管涌。直至成孔深度达到设计要求（设计桩长38m）。在成孔过程中要保证套筒下压的垂直度，当垂直度超出标准和设计要求时，并采取纠偏措施。

5、钢筋笼焊接、安装

多节钢筋笼在地面焊接成整体，在吊装钢筋笼前应对钢筋笼制作质量进行检查，检查内容包括长度、直径，焊点是否变形等，完成检查后可开始吊装。吊装采用履带吊双勾多点缓慢起吊，严防钢筋笼变形。

钢筋笼保护层厚度不少于50mm，保护块采用圆形的高强度水泥砂浆制作。

为防止起拔钢套管时将钢筋笼带上，同时可在底部设置预埋钢板，钢筋笼顶部绑上测绳，拔钢套管时实时监控钢筋笼情况。

6、混凝土浇筑

A桩混凝土采用C20超缓凝水下商品混凝土，缓凝时间根据试成孔成桩时间确定。B桩采用C35水下商品混凝土。施工中要连续灌注，中断时间不得超过45分钟。导管提升时不得碰撞钢筋笼，钢套管随混凝土灌注逐段上拔，起拔套管应摇动慢拔，保持套管顺直，严禁强拔。

采用导管法浇注水下砼灌注，导管直径为300mm，导管连接顺直、光滑、密闭、不漏水，浇注砼前先进行压力试验。

在浇注过程中，随时检查是否漏水，第一次浇注时，导管底部距孔底30～50cm，浇注砼量要经过计算确定，在浇注中导管下端埋深控制在2～4m范围，提升套管和导管时，采用测绳测量严格控制其埋深和提升速度，严禁将套管和导管拔出砼面，防止断桩和缺陷桩的发生。

水下砼要连续浇注不得中断，边灌注边拔套管和导管，并逐步拆除，砼灌注至设计桩顶标高以上1.5m（超灌高度1.5m），完全拔出套管和导管。

咬合桩混凝土浇灌步骤：

混凝土浇灌从孔底算起10m～12m(导管应保持在钢套管内）；

拔除第一节钢套管；

浇注混凝土直至高出桩顶1m～2m；

拆除导管及钢套管。

上述浇灌混凝土及拔管方案，应通过现场作试验确定，防止外套管埋深过大，起拔套管困难。

咬合桩工程常见事故的处理措施

1、克服混凝土管涌的措施

混凝土管涌亦可称混凝土绕流管涌，在B桩成孔过程中，由于A桩混凝土未凝固，还处于弱流塑状态，随着取土和深度的增加，可能会产生A桩混凝土不同程度地从A、B桩相交处涌入B桩孔内，称之为混凝土“管涌”。克服混凝土管涌可以采取以下方法：

A桩混凝土的坍落度应尽量小一些，不宜超过16±2cm，以便于降低混凝土的流动性，增加阻力克服管涌。

施工过程中做到套管始终超前，抓土在后，以便于造成一段“瓶颈”，阻止混凝土的流动，如果钻机能力许可，这个距离越大越好，但至少不应小于2.5m。

如有必要（如遇地下障碍物套管底无法超前时）可向套管内注入一定量的水，使其保持一定的反压力来平衡A桩混凝土的压力，阻止“管涌”的发生。

B桩成孔过程中应注意观察相邻两侧A桩混凝土顶面是否下陷，如发现A桩混凝土下陷应立即停止B桩开挖，并一边将套管尽量下压，一边向B桩内填混凝土或注水，直到完全制止住“管涌”为止。

掌握施作B桩的最佳时间，避免A桩刚灌注完不久就马上被切割，通过以上措施可以有效的防止管涌现象的发生。

2、钢筋笼上浮处理

由于套管内壁与钢筋笼外缘之间的空隙较小，在上拔套管的时候，钢筋笼有可能被套管带着一起上浮。预防措施主要有：

A桩混凝土的骨料粒径应小一些，不宜大于20mm；

在钢筋笼底部焊上一块比钢筋笼直径略小的薄钢板以增加其抗浮能力；

安装钢筋笼导正器；

混凝土灌注必须按操作规程进行。

3、钻进遇到块石的处理方法

如果场地内有比较多的有规则的块石带，对此我们将采用“二阶段成孔法”进行处理：第一阶段，不论A桩还是B桩，先钻进取土至块石面，然后卸下抓斗改换冲击锤，从套管内用冲击锤冲钻至桩底设计标高，成孔后向套管内填土，一边填土一边拔出套管，即第一阶段所成的孔用土填满；第二阶段，按钻孔咬合桩正常施工方法施工。

4、分段施工接头的处理方法

因为一台钻机施工无法满足工程进度，需要多台钻机分段施工，这就存在在先施工段的接头问题。采用砂桩是一个比较好的方法，在施工段与段的端头设置一个砂桩（成孔后用砂灌满），待后施工段到此接头时挖出砂灌上砼即可。

5、事故桩的处理

在咬合桩的施工过程中,由于B桩超缓凝混凝土发生早凝现象或者机械设备出现故障等原因,使钻孔咬合桩施工未能按要求正常进行而形成事故桩。以下对事故桩的处理：

（1）背桩补强

在A1桩成孔施工时,其两侧B1、B2桩的混凝土都已凝固,对此的处理方法是放弃A1桩的施工,以调整桩序,再继续后面的咬合桩施工,再在A1桩外侧增设3根咬合桩和两根旋喷桩作补强。

（2）平移桩位单侧咬合

在A桩成孔施工时,一侧的B1桩的混凝土已凝固,使得套管钻机不能按正常要求来切割咬合B1、B2桩。对此的处理方法：向B2桩方向平移A桩的桩位。这样使套管钻机能够单侧切割B2桩,施工A桩,并在B1桩及A桩的外侧增加1根旋喷桩作防水处理。

（3）预留咬合企口

如果在B1桩成孔施工过程中，A1桩砼出现早凝倾向但还没完全凝固时，为避免造成事故桩，应及时在A1桩右侧设置一砂桩来预留咬合企口，等调整完成后再继续后面的施工。

施工难点的其它对策与办法

咬合桩施工过程中，施工单位需着重加强如下问题，确保工程的施工质量和安全文明在可控范围之内。

大型建筑的地下构造物一般对工期要求较紧，需采取必要的保障措施，从管理上、技术上和经济上给予充分的准备，组建富有经验的项目管理班子和提供充裕的资金保障。

工程实施过程派出相关地质工程师和岩土工程师，专门跟进加以解决支护桩与基础桩成孔与终孔的处理、基坑降水、基坑支护的施工工艺与处理等技术问题。

由于本工程的工程量大，需要的劳动力和机械设备多，施工单位需根据具体情况和要求，主要从人、机、料、法、环这五个具体措施入手解决。

基坑壁漏水修补措施

总结以往施工经验，基坑壁出现漏水的情况为此施工工艺的质量通病：

基坑桩间土支护出现砼面脱落；

地质情况复杂，存在多层隔水层，造成开挖，降水困难。

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Key words: foundation of low water level;envelope;pile;continued wall

中图分类号:TU47 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)18-0106-02

1浅水位软土地基常用的挡土围护结构类型

浅水位软土地区,常用挡土结构的类型:①水泥土重力式挡土墙;②以SMW工法劲性水泥土搅拌桩;③间隔设置的单排灌注桩和预制桩加止水措施(水泥搅拌桩、高压喷射注浆桩、MIP工法桩及桩间注浆等)的组合桩排挡土墙;④全套管钻孔咬合桩;⑤地下连续墙。

2软土地基常用的挡土围护结构优缺点及使用范围

2.1 水泥土搅拌桩

水泥土搅拌桩用于处理正常固结的淤泥与淤泥质土、粉土、饱和黄土、素填土、粘性土以及无流动地下水的饱和松散砂土等地基。当地基土的天然含水量

水泥土搅拌桩优点:施工时无震动、无泥浆废水污染;水泥土实体相互咬合较好,比较均匀,桩体连续性好,强度较高;即可挡土又可形成隔水帷幕;适用与任何平面形状;施工简便;同一墙体可设计成变截面、变深度、变强度。

缺点:坑顶水平位移较大;坑顶宽度较大。

适用范围:《建筑基坑支护技术规程》JGJ120-99[2]中规定:①基坑侧壁安全等级宜为二、三级;②水泥土桩施工范围内地基土承载力?芨150kPa;③基坑深度?芨6m。

2.2 SMW工法桩

SMW劲性水泥土搅拌桩以水泥土搅拌桩为基础,凡适用水泥土搅拌桩的工况都可使用劲性桩法,特别适合于粘土和粉细砂为主的松软地层。

劲性桩适宜的基坑深度与施工机械有关,国内一般基坑开挖深度6~10m,国外尤其是日本由于施工钻孔机械先进,基坑开挖深度达到20m以上时也采用SMW工法,劲性桩法可取得较好的环境和经济效果。目前在国内此法已用于开挖深度14m的基坑,深度受H型钢长度约束[3]。

试验表明,水泥对型钢的包裹作用提高了型钢的刚度,可起到减少位移的作用。此外,水泥土起到套箍作用,可以防止型钢失稳,对H型钢还可以防止翼缘失稳,这样可以使翼缘厚度减小到很薄(可

SMW工法优点:对周围地层影响小;施工噪声小、无振动、工期短;废土产生量小,无泥浆污染;适用土质范围广;抗渗性好。

缺点:我国SMW工法桩设计的规范规程尚未成熟和完善;水泥土与型钢组合构件受力机理尚不十分明确;刚度提高系数,水泥土抗压、抗剪强度设计值及H型钢与水泥土之间的单位面积摩擦力μf等只能依据工程经验采用;由于减摩剂性能或施工质量等原因,H型钢的拔出困难或拔出后较难重复使用,给该工法的经济性提出疑问;H型钢的拔出会对水泥土搅拌桩止水帷幕造成一定破坏,在周边环境要求较高的地段,H型钢可按不拔出设计。

2.3 钻孔灌注桩加止水措施形成的组合桩

钻孔灌注桩与水泥土搅拌桩组合的柱列式挡墙,其钻孔灌注桩为受力结构,水泥土搅拌桩为止水结构。水泥土搅拌桩和钻孔灌注桩结合可形成连拱结构,水泥土搅拌桩作受力拱,钻孔灌注桩作支撑拱角,沿钻孔灌注桩竖向设置适当的支撑。

此类组合桩的优点是能充分发挥所选挡土结构单元特长;桩体刚度较大;施工工艺较简单;有一定的止水性;可作为永久结构的一部分。缺点是泥浆对环保影响大;需要有较大的坑顶宽度。

2.4 地下连续墙

地下连续墙无严格的定义,因为:①由于目前挖槽机械发展很快,与之相适应的挖槽工法层出不穷;②有不少新工法已经不再使用泥浆;③墙体材料已经有过去以混凝土为主向多样化发展;④不在单纯的用于防渗或挡土支护,越来越多地作为建筑物的基础。

地下连续墙优点:低震动,低噪音,刚度大、整体性好,变形小,周围地层不致沉陷,地下埋设物不致受损;较高设计强度、较大厚度或深度均能施工;止水效果好,施工范围可达基坑用地红线,可提高基坑使用面积;可作为永久结构的一部分。

缺点:工期长;造价高、采用稳定液挖掘沟槽,废液及弃土处理困难,需有大型机械设备,移动困难;在很软的淤泥质土、含漂石的冲积层和超硬岩石等特殊的地质条件下,施工难度大,如果施工方法不当或地质条件特殊,可能出现相邻墙段不能对齐和漏水的问题。

2.5 全套管钻孔咬合桩

全套管钻孔咬合桩按第二序列桩切割第一序列桩时,第一序列桩混凝土凝固情况可分为硬切割全套管咬合桩和软切割全套管咬合桩。硬切割全套管咬合桩指在第一序列桩混凝土硬化后,实施第二序列桩对第一序列桩进行切割;软切割全套咬合桩指在第一序列桩混凝土凝固前,实施第二序列桩对第一序列桩的切割。

2.5.1 硬切割钻孔咬合桩

①基本特点:a.采用双螺旋动力头钻机,在全套管护臂情况下进行长螺旋钻成孔成桩,上动力头驱动长螺旋钻杆,下动力头驱动套管;b.邻桩相互咬合一定宽度,形成桩排式地下连续墙。②施工设备:双旋转动力头钻机,上动力头驱动长螺旋钻杆,下动力头驱动套管。③施工程序:a.提起长螺旋钻杆和套管,对准桩孔位置;b.同时驱动套管和长螺旋钻杆,在土中切割钻进;c.当套管完全进入预定土层中后,单独驱动长螺旋钻杆达到设计深度;d.通过长螺旋钻杆内腔向孔低压灌混凝土,边提升钻杆边灌注混凝土;e.混凝土灌满桩孔并且钻杆完全拔出后,拔出套管;f.混凝土初凝前将钢筋笼放入。④特点:a.即使在有地下水时,套管切割无需泥浆;b.桩孔垂直度偏差220mm。⑦施工顺序:先设置第一序列桩,其后设置与其咬合的第二序列桩。

2.5.2 软切割钻孔咬合桩

软切割方式全套管咬合桩是利用超缓凝混凝土的特殊性能,采用高精度系列全套管钻机按专门工艺成孔、成桩的一种特殊桩型,通过桩与桩之间的咬合连接,可形成挡土截水的连续排桩围护结构或地下防渗墙。

全套管钻孔咬合桩施工工艺的关键技术在与先施工桩身混凝土凝结时间要长,3d强度要低,以保证能被后施工桩的钻机套管下沉时切割,同时混凝土的28d强度能达到设计强度等级,因此混凝土能否满足设计与施工要求是该工艺成功的关键之一。这种切割法属于软切割,不会产生施工缝,能起到完全的止水作用。

软切割方式的全套管钻孔咬合桩特点如下:

①采用全套管钻机,在成孔成桩过程中始终有超前钢套管护壁,所以无需泥浆护壁,无须排放泥浆,近于干法成孔;机械设备噪音低,大大减小工程施工时对环境的污染。②对沉降及变位容易控制,能紧邻相近的建筑物和地下管线施工。③能有效的防止孔内流砂、涌泥、并可嵌岩,成桩品质高。④能起到完全的止水作用。⑤混凝土强度可按设计要求提高,可靠性高。⑥全套管的护孔方式使第二序列施工的桩在已有的第一序列的两桩间实施切割咬合,能保证桩间紧密咬合,混凝土终凝出现咬合之后,成为无缝的连续“桩墙”,形成良好的整体连续结构。

软切割钻孔咬合桩与常规的深基坑围护结构形式相比,造价较地下连续墙或加止水措施的钻孔桩低,与加止水措施的挖孔桩造价相当;但钻孔咬合桩垂直精度高,各桩间咬合防水效果好,并且可保证无塌孔、振动小,易于控制桩身质量,保证安全,减小对周边环境的影响。

软切割钻孔咬合桩与地下连续墙功能基本相同,且优于地下连续墙:①采用钢筋混凝土桩和素混凝土桩间隔布置的排列方式可降低配筋率;②钻孔咬合桩是连续施工的,桩间不存在施工缝,抗渗能力更强,而地下连续墙分幅接头处的施工缝往往是防渗的薄弱环节;③施工灵活,钻孔咬合桩施工时可根据需要转折变线,更适合于施工平面多变的几何图形或呈各种弧形的基坑。

3软土地基五种常见挡土围护结构技术特性比较

五种挡土围护结构技术特性比较如表所示。

对比表明在软土地区五种常见的挡土围护结构,全套钻孔咬合桩的综合技术特性显优。

参考文献:

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人工挖孔灌注桩是一种适合应用于地质条件为无地下水或地下水较少的黏土、粉土地区的基础处理方法，由于具有施工操作简单，不需要大型机械设备，占用施工场地小，桩身质量可靠，单桩承载力高等特点，在实际工程中得到广泛的应用。

本文通过日照市万平口大桥这一工程实例，对高地下水位地区钻孔灌注桩与人工挖孔灌注桩做了一个实际的比对，从工期、质量、造价这几个方面做了具体的分析，均得到了理想的效果，为以后类似的工程起到抛砖引玉的作用。

1.工程实例的地理位置及概况

万平口大桥东临日照海滨的万平口广场，西接海曲东路，大桥为五连跨连续上承式拱桥，全长280m，南北宽28.6m，车行道宽22米，连接水运会基地南北区域，桥南面为世界帆船运动基地，北面为奥林匹克水上运动公园，大桥模跨在奥林匹克水上运动公园的入海口处，蔚为壮观，与周边浑然一体，为日照市的标致性建筑之一。

2. 地质条件及主要土层的分布

根据万平口大桥地质勘探资料，该地区地质条件较差，地下水位较高，且受海水潮汐影响，地下水位：场地第“4”层含有较丰富的地下水，主要为孔隙潜水，初见水位埋深入-2~-3.8m，主要靠大气降水，海水侧向流入补给地下水，其水位变化受海水潮汐影响，较复杂。

3.施工过程中面临的主要问题

万平口大桥桩基础，根据常规，原设计为钻孔灌注桩，计划工期60天，桩径2000毫米，桩长18~28m不等，持力层入微风化1.5m，共有桩位56棵。施工单位开始采用大吨位冲孔桩机（8t卷扬机），施工了近一周后，出现许多不合适宜的方面。

①成孔速度缓慢，远远超出计划工期，根据当时的施工现场记录，成一棵桩需一周时间。

②成孔后，又受涨、落潮的影响，淤泥质砂层处易塌孔，出现工程量反复的现象，致使工程量增加。

上述问题，工期、质量都很难保证。面对这些问题，吸取钻孔灌注桩施工中的经验与教训，我们特别邀请了相关专家商讨解决方案，经过反复到施工现场踏勘，提出了一个大胆的想法，就是用人工挖孔灌注桩。施工过程中，又面临在近海区（距南、北港池10m左右）如何施工人工挖孔桩，如何克服第“2”层淤泥质砂层（深度在5一6m之间），同时，要考虑潮汐的影响，要考虑工人的人身安全，工期要求（工期只剩50天）等问题。最后，我们经过试验对比，大胆采用了止水帷幕人工挖孔灌注桩施工工艺，最终按期圆满地完成了施工任务。

4.解决问题的设计方案与施工

人工挖孔灌注桩在高水位地区的施工，以前尚没有成功的案例可以遵循，为此，我们做了大量的研究与探索：

(1)设计主导思想：将两种工艺结合到一个工程上，发挥其各自的优势。

①克服‘2’层淤泥质砂土对成孔的影响；

②克服潮汐对成孔的影响。

(2)具体采取的措施：把止水帷幕的设计思想运用到了本工程之中。即：桩位点放好后，在工程桩的四周，先施工水泥土搅拌桩一排，桩长L =7m左右，在桩的四周形成一道止水帷幕墙，并实施有效的咬合，形成全封闭的拱形结构。

帷幕桩长要超过第“2”层淤泥质砂层，本工程的桩长L =7m以上，桩径选择600毫米，咬合150~200毫米，水泥搅拦桩与工程桩的间距控制在180~200毫米之间为宜。

（3）实际施工步骤：

①施工前，将场地认真整平。

②水泥土搅拌桩，采用干作法，（海边的土均为饱合状）喷灰量宜控制在65 kg/m全程复喷复搅，每一个工程桩的帷幕桩要一气呵成，咬合到位，设备出现故障时，要采取措施，将咬合效果控制在100%成功，我们采取的措施是：对设备故障而未咬合上的部位，采用小型钻探设备进行咬合处理。

③水泥土搅拌桩完成3天后，挖开观察其强度如何，咬合的效果优劣，判断一下是否可以开挖（5天后开始开挖为宜）。

④桩孔开挖过程中，每天的进行速度在每次1m以内，同时采用钢模板、电动葫芦，工地备有速凝剂1~2袋，当发现止水帷幕有漏水现象时，需进行及时补漏，防止出现大面积的漏水。

⑤潮汐的影响：在做-1~-6m桩孔，涨潮时，应停止作业，以防潮水过猛出现意外。在“2”土层内，其拆模时间要长一些，掌握潮汐的具体时间，安全稳妥地进行。

5.最终的工程效果和经验

万平口大桥建设是当年日照市政府市长工程，大桥桩基础工程施工，在工期紧，任务重，质量要求高的情况下，集中工程设计与施工人员的集体智慧，克服了潮汐、砂层给我们带来的客观不利条件，科学地、有计划地圆满完成了工程任务，工程质量优良率100%，使万平口大桥如期通车，成为当年为数不多的优良工程之一，且获得了国家优质工程奖――鲁班奖。

（1）科学地总结出了一套行之有效的施工工艺。

实践出真知。只要肯动脑筋，善于发现问题，善于总结经验，大胆探索，就可以战胜困难，取得成功。海的前沿施工人工挖孔桩，用帷幕桩做保障，用一种工艺与另一种工艺叠加在一个工程上，是一个大胆的尝试，也为那些机械无法完成的工程，提供了一个良好的施工工艺―止水帷幕人工挖孔灌注桩。

（2）周密的施工方案，创造了日照桥梁建设的优良工程

针对施工现场实际情况，通过多种方案的比较，大胆创新，利用两种不同工艺的完美结合，使施工技术的综合应用得到推广，取得了理想的经济效益和社会效益。

参考文献：

篇7

新建兰渝铁路桃树坪隧道1#斜井全长420米，纵坡4.5%，断面净空尺寸6.8*6.2m，全断面为粉细砂，施工过程中先后遇到富水粉细砂层，在水的浸泡下多呈流塑状，多次发生塌方变形地质灾害，经过多次反复降水试验，各种降水办法降水效果不明显，这给隧道工程的安全施工以及工程建成后的运营安全造成十分重要的影响，施工进度十分缓慢，困难时期月进度斜井仅为0―5米左右；为确保兰渝铁路全线安全施工和以后安全运营，中铁二十一局兰渝项目经理部一分部通过多方面咨询、多渠道沟通、了解和学习，采用水平旋喷施工技术克服富水粉细沙岩隧道中塌方变形和水的影响，取得了一定的效果。

2、加固机理

水平旋喷桩是在水平钻孔内以高压旋喷的方式压注水泥浆，在隧道开挖外轮廓形成拱形预衬砌（水平旋喷桩护拱），以防护掌子面和地表下沉的超前支护施工方法。水平旋喷桩护拱，是由水泥旋喷柱体互相咬合（或相切）而成，在砂砾土和中细砂层中，水平旋喷效果较好，固结体平均抗压强度接近C15等级混凝土，在水平旋喷柱体相互咬合形成的旋喷拱棚的保护下，隧道内土方开挖采用短推进，勤支护、快施工，能安全地通过浅埋暗挖隧道的含水砂层和软弱松散土质，能较有效地控制地面沉降，确保掌子面的安全作业，在一定程度上起到了防流沙、抗滑移、防渗透的作用。实践证明，水平旋喷桩是目前国内外行之有效而又快速经济的隧道超前支护技术，具有广阔的运用前景。

3、施工参数

新建兰渝铁路桃树坪隧道1#斜井全断面施作水平旋喷桩，断面净空尺寸为6.2米（高）*6.8米（宽），计划施作38根，每根长15米，具体参数如下：

① 钻杆钻进速度：0. 15 ～ 0. 25 m/ min ；

② 钻杆（轴）的转速：70 ～ 120 r/ min ；

③ 水泥浆配合比： m W ∶m C = 0.8：1 ；

④ 每延米水泥用量：77.3 kg ；

⑤ 钻杆每节长3 m ，旋喷钻头外径80 mm ，喷射头单孔孔径2 mm ；

⑥ 旋喷压力：35 MPa ；

⑦ 浆液流量：80L/min～90L/min ；

⑧ 旋喷桩体直径：Φ=600 mm ；

⑨ 桩长：15 m

4、施工工艺流程图

5、施工工艺

以桃树坪隧道1#斜井为例，施工通道净空6.8m（宽）*6.2m（高），水平旋喷桩的中心间距40cm，设计成桩直径600mm，全断面布置，外插脚13°，长度15米，2010年4月21日进场，4月22日正式施作，共计施工38根，6月7日下午完成最后一根桩，平均每天成桩1根15米左右；根据现场实际情况及施作情况，总结水平旋喷桩施工工艺及过程主要有以下几个方面：

① 施工准备

封闭上台阶和下台阶工作面，喷射混凝土厚度不小于20 cm ，精确测量中线、水平搭设工作平台，平台上铺设木板和枕木，将钻机、高压泵及其他机具一字排列就位。设置临时边沟及废浆池。

② 浆液配制

浆液用高速搅拌机搅制，拌制浆液必须连续均匀，搅拌时间不小于3分钟，一次搅拌使用时间亦控制在4h以内。

③ 钻孔及旋喷

按照“从右边墙开始，依次往左”的顺序进行旋喷施工，按设计外插角（上导坑180o范围内外插角12%，边墙外插角4%），分孔计算每根桩的偏角和仰角，利用三维坐标，使钻机精确定位。

④ 封孔

喷浆至孔口掌子面1.0m时，应停止喷浆，快速拔出钻杆和钻头，关闭大球阀。

⑤ 清洗管道及设备

每根桩施工完毕后都应用清水高压冲洗管道及设备，确保管道内不留在残渣，清洗完毕后移至下一桩位。

⑥ 检查桩体

钻机移到下一孔位开钻前，应核查相邻桩的成桩时间，后施工的桩必须在相邻桩成桩时间超过初凝时间后，前一根桩浆液达到一定强度时才能开钻，确保相邻桩相互咬合，因此移至下一孔位时应跳过1至3根后再施做较合适。

6、成桩效果及其优缺点：

水平旋喷桩在桃树坪隧道1#斜井施工完成后，经过下一步开挖支护效果来观察，旋喷桩效果大部分部位桩间咬合较好，但有一两个部位由于施工角度原因，桩间咬合较差，再次发生涌水涌沙现象，致使拱部局部桩折断，再次发生溜塌；通过此次事件，我们总结分析认为，水平旋喷桩既有他的优点，但也存在一些缺点：

优点：

（1）.施作质量若较好，桩间咬合紧密，则能达到预期的效果；

（2）.效率高：每天可以成桩一根；

（3）.安全可靠；

（4）.操作方便：机器设备运输方便

（5）.经济实用；

缺点：

（1）.桩长受限制，一般8-18m，若桩长过大易偏离设计桩位；

（2）.如果遇到卵石层或者其他障碍物则难以处理，一旦卡钻则只有将钻杆钻头丢弃；

（3）.用于软弱围岩隧道施工，方位控制不易，虽然用导向仪等设备，但孔偏位仍然会发生；

（4）.不同土性及沙层施工工艺施作要求不同；

（5）.泥浆及水泥浆液流失较大，最大达到30%-40%；

（6）.钻机不灵便，需要机械人工配合；

8、结束语

水平旋喷桩在我国应用和研究起步较晚，目前大多数还处于试验阶段，在施工工法、数值模型、理论研究和机械选型配套方面还有大量的工作要做。通过水平旋喷桩目前在新建兰渝铁路桃树坪隧道中的应用和实践，希望能对相似或者相同围岩情况的隧道超前预加固起到借鉴作用。

9、参考文献

[1]王圣涛、贾敬军.水平旋喷桩在深圳地铁大一科区流苏状粘性土中的应用.北京：铁道工程学报.2002年8月

篇8

明挖地铁车站的基坑工程主要由基坑围护结构、基坑内支撑系统、基坑降水等组成。围护结构和内支撑施工控制的好坏直接影响基坑的安全稳定，常见的基坑失稳、管涌等安全事故的发生多数都与围护结构和内支撑有关。某地铁车站设计采用明挖顺作法施工，全长259.6m，宽18.9m，顶板覆土埋深约5.0m，明挖基坑开挖深度达18m，围护结构采用φ1000@750钻孔咬合灌注桩，插入比约为1∶0.8。该车站由于受房屋拆迁和交通疏解的影响不能全面开工，为确保工期不受影响，设临时封堵墙(咬合桩墙)将车站分为东、西两区，先进行东区基坑开挖和主体结构施工。在东区基坑开挖过程中先后两次发生基坑内涌水涌砂现象，不同程度地对周边环境和车站基坑安全造成了一定的影响，经过及时采取措施没有造成较大损失和影响，通过对这个实例的分析总结，提出一些预防措施和技术对策。

篇9

2工程概况

某城市地铁区间隧道总长约3Km，采用土压平衡盾构法施工，自2013 年7 月始发，至10 月底累计掘进至440 环，经长距离砂层掘进后，原计划于联络通道位置进行开仓换刀，地面注浆加固施工过程中盾构机被困，停机于445 环。盾构机被困区域地层自上而下依次为素填土、填砂、含有机质砂、粗砂、砾砂、含有机质砂、砾砂及全风化片麻状混合花岗岩，见图1。地下水主要为第四系孔隙水，水位埋深约3.5m，受海水和河水的侧向补给。隧道上方覆土厚度达15.0m，穿越地层为全断面砾砂，属强透水层，结构松散，富水性大，对开挖面稳定性极为不利，脱困施工风险大。

图1地质纵断面图

3盾构被困原因

盾构掘进至390 进入全断面砂层后，平均掘进速度、推力及扭矩等出现异常，到440 环进络通道加固区时，掘进速度仅为4mm/min，判断刀具出现较大磨损，故决定在联络通道位置开仓换刀。由于该段地层为全断面砂层，透水性强，旋喷加固效果差，遂决定在盾构机前方做一框状素混凝土墙，待刀盘切入墙体后换刀。所做素混凝土墙墙顶标高至地面以下6m，框内土体采用后退式注浆进行加固，加固范围为隧道底2m，隧道顶3m，如图2所示，受场地条件及墙幅分幅影响，拐角处存在一定的空隙，注浆自框内四角往中间施做，注浆过程中每隔30min转动一次刀盘，防止刀盘被困。由于素混凝土墙施工时发生鼓包现象，导致刀盘实际切入素混凝土墙的深度大于理论值，注浆时，浆液从素混凝土墙接口及正面窜入到刀盘孔隙内，导致刀盘与混凝土墙固结形成整体，盾构机被困。

图2换刀加固图

4盾构脱困措施

盾构机被困后，施工单位本着“设备安全第一”的原则，确定了“先刀盘脱困，再盾体脱困”的总体思路，采取潜孔钻、成槽机、旋挖钻等措施，尝试清除刀盘前方及切口环周边的素混凝土，以达到刀盘脱困的目的，均无效。于是决定在盾构四周做三轴搅拌桩隔水帷幕，并在帷幕内通过降水井降水，通过人工进仓清除刀盘，以达盾构脱困目的。

4.1 三轴搅拌桩隔水帷幕

根据现场实际情况，在盾构四周施做三轴搅拌桩隔水帷幕，如图3 所示，桩径0.8m，桩间咬合约30cm，桩长24-26m，采用“四搅四喷”工艺，为确保搅拌桩质量，施工时主要针对以下参数进行严格控制：

1）垂直度。移动搅拌桩机到达作业位置，并确保桩架垂直度在3‰以内。

2）桩长。施工前在钻杆上做好标记，控制搅拌桩桩长不得小于设计桩长。

3）浆液。采用P.042.5 水泥按1.0-1.5 的水灰比配制水泥浆液。

4）钻速。搅拌桩施工时，确保钻杆下沉速度不大于0.8m/min。提升速度不大于1.2m/min。

5）搭接时间。桩与桩的搭接时间不应大于24h，若超过24h，则需增加注浆量，放缓提升速度。

图3三轴搅拌桩隔水帷幕

通过以上措施进行施工控制，单根桩水泥用量为15-19t，施工过程中发现翻浆置换效果好，经取芯检查，芯样完整性好、连续性高，如图4 所示，可判断三轴搅拌桩隔水帷幕质量较好。

图4三轴搅拌桩芯样

4.2 洞内注浆施工

根据地勘资料，管片底部刚好位于砾砂层与全风化花岗岩层交界位置，砂砾层透水性强，因此，管片底部为帷幕墙隔水薄弱部位。为加强管片底部止水效果，在隔水帷幕对应位置，通过打开吊装孔进行花管注浆，刚花管插入全风化花岗岩层50cm，确保地下水难以涌入刀盘前方作业面。

4.3地面注浆补强

在隔水帷幕施工过程中，由于原素混凝土墙影响，三轴搅拌桩不能完整封闭，故对搅拌桩与素混凝土墙接头处进行注浆补强，为防止浆液窜入盾体周围，刀盘切口环两侧采用丙凝、水玻璃、磷酸等注浆材料对土体进行注浆固结。

4.4人工进仓处理

待三轴搅拌桩隔水帷幕及降水施工完成后，降低土仓内压力观察，发现开挖面稳定，于是人工进入土仓内清理渣土，然后采用风镐、电镐等轻型设备凿除了刀盘前方的素混凝土，凿除顺序为自上而下，碎渣通过螺旋机运出。待刀盘前方凿出0.8-1m 空间后，自上而下凿除刀盘侧面水泥浆，直至露出切口环，使盾构机的刀盘脱困。整个进仓处理过程中，保持持续降水并监测水位的变化。

4.5 盾体脱困

经过上述一系列措施，使得刀盘成功脱困后，便针对盾体进行脱困，盾体脱困采取的主要措施有：

1）盾体。通过从盾尾注入高浓度膨润土对盾体周围进行，同时通过超前注浆孔、盾体上预留径向孔注入油，对盾体形成包裹，减小地面处理、旋喷注浆等对盾构的影响。

2）加大推力推进。被困盾构机的最大推力为3900t，盾体脱困时阶段性加大推力，并通过反复伸缩千斤顶，达到松动盾体的目的。由于加大推力推进时，千斤顶易对后方管片造成破损，因此，需在管片与千斤顶之间安装一道钢环，减小应力集中，同时加强管片螺栓的复紧和管片姿态的监测。

3）外置千斤顶辅助。在盾构自身推力不能满足脱困的情况下，在管片与中盾之间焊接支座安装千斤顶，通过外置千斤顶增大总推力达到脱困目的。

4）震动辅助脱困：在盾壳内，采用风镐、平板振动器等对盾壳进行敲打震动，以达到盾壳与固结体脱离的目的。通过采取以上措施，盾构机成功脱困。

5施工风险及风险控制

5.1 三轴搅拌桩成桩质量，桩的完整性，垂直度。

施工中采用全站仪测量垂直度，控制桩的提升和下沉速度，控制水泥用量，严格执行水灰比；控制桩之间的咬合，全站仪测量定位，纵向咬合一个桩位80cm，横向排距咬合30cm，确保咬合严密，同时对存在缺陷的部位采用后退时注浆补强；成桩后钻芯取样检查成桩质量满足成桩要求。

5.2 注浆引发盾体裹住风险

注浆是为了补强土体，增加土体的自稳性和密实性，浆液如果窜入盾体与地层的空隙，会导致盾体裹住的风险。一是通过控制注浆工艺，控制注浆的压力和注浆量，调整浆液的配比及凝结时间，掌握注浆的经验参数；其次提前作保护措施，在盾体上通过径向孔，超前孔注入聚氨酯和黄油，使盾体周边有一层保护膜。

5.3 降水引起地面沉降

降水施工，地下水流失后引发周边地层及建筑物的沉降。布置沉降观测点，提前对周边建筑物及地面作施工调查取证，设置沉降预警机制，严格控制降水沉降；布置降水观测井，控制降水的深度，满足进仓处理为标准；加强降水过程监测，做好理论计算。

5.4 掌子面崩坍，突水突泥风险

进仓处理过程中，掌子面扰动，临空面增加，水土压力变化，内外水头压力差加大，土体的稳定性遭破坏，地层又处在富水砂层，易导致突水突泥。进仓前地面钻芯取样，对不稳定土体注浆补强；施工中加强掌子面的支护和监测，做到先支护后开挖，并做超前探孔，确认地层情况，确保开挖在稳定的支护下进行，同时加强现场人员的协调和更换，做到不疲劳作业，选派有经验的人员进仓作业。做好应急处理措施。

5.5 盾体脱困，管片及盾尾损坏风险

篇10

平阳景苑项目位于太原市小店区杨家堡村，拟建建筑物地下4层，地上2～34层，总规划用地为160448.8m2，总建筑面积1178400m2。主体建筑物基坑开挖深度为A区为-10.6m、B区-16.5m、C区-17.5m。

施工场地内土层主要有：①人工填土层（Q42ml），一般厚度0.70～12.10m；②粉土层（Q41al+pl），一般厚度1.50～7.40m；③粉土层（Q41al+pl），一般厚度3.60～11.80m；③1细砂层（Q41al+pl），一般厚度1.20～3.60m；④粉土层（Q41al+pl），一般厚度1.50～7.00m；④1中砂层（Q41al+pl），一般厚度1.80～7.80m；⑤中砂层（Q3al+pl），一般厚度4.20～11.90m。

勘探时稳定地下水位埋深2.1～5.2m，地下水混合稳定水位埋深平均值3.4m，首层稳定水位基本与混合水位相同，第二层稳定水位5.00～7.50m，第三层稳定水位11.8～14.0m，水位变幅为1.00m左右。地下水类型：上部首层地下水为孔隙潜水，首层以下地下水均为承压水。地下水由东向西迳流，主要受大气降水、汾河及侧向迳流补给，主要排泄方式有：生产及生活用水（人工抽取地下水）、大气蒸发、向汾河迳流排泄及侧向迳流排泄。

由于本工程地处太原市区，基坑周围多处紧邻高层建筑、局部存在地下管线、周边环境复杂，且距离汾河较近，给施工带来极大的影响。为减少施工时对相邻建筑地基造成扰动以及更好的止水效果，本基坑支护工程采用三轴深层水泥搅拌桩止水帷幕。

2三轴深层水泥搅拌桩施工

2.1 基坑支护的结构形式和设计要求

⑴本基坑工程安全等级为一级，基坑支护A区自地面到-3.500m采用放坡加土钉墙支护， -3.500m至基坑底采用钻孔灌注桩加锚索支护（局部加斜撑支护），止水帷幕采用三轴深层水泥搅拌桩，部分特殊部位采用咬合桩。B区下部采用灌注桩加锚索加斜撑支护，灌注桩桩顶以上采用放坡加土钉墙支护，止水帷幕采用三轴深层水泥搅拌桩，部分特殊部位采用咬合桩和内支撑支护。C区自地面到-4.900m采用放坡加土钉墙支护，下部采用灌注桩加锚索加斜撑支护，止水帷幕采用三轴深层水泥搅拌桩。

⑵三轴深层水泥搅拌桩桩径为850mm，桩间距600mm，每个施工单元相互搭接一个桩。水灰比为1.2～1.5，采用P.O42.5普通硅酸盐水泥，单桩水泥用量约200kg/米，水泥掺入比根据现场试验确定，全长复搅。

2.2施工准备

⑴本工程中水泥搅拌桩施工使用ZLD-180/85-3型三轴搅拌机。三轴搅拌机进场后，立即组织人员进行组装、调试，并在现场布置好水泥浆液搅拌站、水泥罐、空压机等。由于现场变压器功率过小，故每台三轴搅拌机采用1台500KVA发电机供电，以满足施工要求。

⑵本工程在施工前，应将上部影响搅拌桩施工的块石等障碍物清除，并清除浅部障碍物，当遇较深的不明障碍时，应探明处理后再继续施工。

⑶经测量放线后，进行导沟开挖。导沟深0.8m，底宽为搅拌桩宽度两侧各加200mm。导沟的作用是防止搅拌机施工时涌土、浆液冒出地面。

2.3试验参数

桩机组装完成后，布置试验区，开始试桩试验。

试桩参数：试验段的三轴搅拌桩的水泥掺量分别采用被加固土体干重的20%、22.5%、25%三种，通过检测试验段不同水泥掺量三轴搅拌桩水泥土强度和抗渗性能，来验证各项施工参数的合理性，同时为后续施工提供参考依据。通过试验，水泥掺量分别采用20%、22.5%、25%三种的桩体强度及抗渗性能均能满足设计及规范要求，故结合经济性考虑，最终确定施工采用的水泥掺量为20%。

2.4桩体施工

⑴桩机就位后桩机应平稳、钻杆垂直。根据桩机上的水平仪表控制调整桩机的垂直度。桩位偏差控制在20mm内，垂直度偏差控制在0.4%以内。

⑵严格按设计配比搅拌水泥浆，采用机带自动搅浆机制浆，该系统由水泥浆搅拌机、输送泵和水泥储存罐等组成。开钻前对操作人员做好交底工作。水泥浆液的水灰比为1.2～1.5，水泥掺入量为被加固土体干重的20%，按土体干密度、注浆量、浆液流量等进行计算，控制制浆总量。

⑶三轴搅拌桩施工顺序

当场地具备连续施工条件时，采用跳打式施工。当不具备条件，如在转角处或有施工间断情况下，采用单侧挤压式施工。

⑷三轴搅拌机下沉与提升

桩机就位后，钻头开始旋转下沉，到达设计桩顶以上0.5m后，开始喷浆，直至设计孔深，在孔底原地搅拌喷浆约30s，开始提升钻杆，提升过程中继续喷浆搅拌，直到喷到桩头上部0.5m为止。

下沉时，喷浆量为总浆量的70%～80%，提升时，喷浆量为总浆量的20%～30%，喷浆时，在孔内注入压缩空气使水泥土翻搅，三轴深层水泥搅拌桩在初凝前充分搅拌。

根据设计所标深度，在钻孔和提升全过程中，保持螺杆匀速转动。提升速度和下沉速度符合设计要求。本工程根据现场地层情况下沉搅拌速度控制在0.3～1.0m/min，提升速度控制在1.0～2.0m/min。

⑸施工时因故停浆，应在恢复压浆前将搅拌机下沉0.5 m后再注浆搅拌施工，保证搅拌桩的连续性。因故超过2h以上的浆液，作废浆处理。

⑹搅拌桩施工中产生的涌土必须用挖机及时清理，每日完工后启动注浆泵，用清水清洗注浆泵以及管路。

⑺桩和桩的搭接时间不宜大于24h，因故超时，搭接处按冷缝处理，采取在冷缝处外侧补桩和高喷方案。在补桩过程中应防止偏钻，保证搭接效果。

3.施工技术要点

⑴三轴深层水泥搅拌桩相邻搅拌桩体必须保证咬合。孔位的精确放样是控制精度的最重要环节。施工中必须严格控制各桩的定位误差。

⑵严格按照设计要求配制浆液。

⑶土体应充分搅拌，严格控制下沉速度，使原状土充分破碎以有利于同水泥浆液均匀拌和。

⑷浆液不能发生离析，水泥浆液应严格按预定配合比制作，为防止灰浆离析，放浆前必须搅拌30秒再倒入存浆桶。泵送必须连续，拌制水泥浆液的罐数、水泥用量以及泵送浆液的时间等应有专人记录。

⑸三轴深层水泥搅拌桩施工时，不得冲水下沉，钻头提升速度不得大于2.0m/min，相邻两桩施工间隔不得超过24h。

⑹施工时如因故停浆，应将搅拌头下沉至停浆点以下0.5 m处，待恢复供浆时再喷浆搅拌提升。

⑺压浆阶段不允许发生断浆现象，输浆管道不能堵塞，全桩须注浆均匀，不得发生夹心层。

篇11

天津市河西区某大型商业体，基坑开挖深度12.6米，基坑面积6.4万平方米，围护主体使用ф800灌注桩挡土，ф850双排深层搅拌桩、SMW工法（搅拌桩ф850、H型钢700×3000×130×24）止水，六道水平混凝土内支撑，由于一步土方开挖和帽梁施工对搅拌桩有轻微扰动，及排水沟处置不当。基坑开挖时发生渗漏，泥沙与水俱下。根据地质报告及周边情况对渗漏进行了分析。

1 深基坑止水帷幕渗漏的原因

基坑围护止水帷幕渗漏情况较复杂，必须对渗漏类型进行划分，分别治理。通过多个基坑施工实践，笔者认为根据渗漏深度位置的不同，可分为基坑开挖面以上渗漏（俗称：明漏），和基坑开挖面以下渗漏（俗称：暗漏）两种情况；根据所用的材料不同，又可分为钢筋混凝土缝隙渗漏和水泥土缝隙渗漏两种。本工程基坑渗漏两种情况都存在。

一般基坑渗漏有三种情况：

1.1 基坑底部有较大水压力的滞水层

止水帷幕深度位于滞水层但又没有完全将此层封闭，基坑开挖后等于地基卸载，土体中的压力减少，坑底的大口井、工具柱桩、支护钢筋混凝土灌注桩等薄弱部位均有可能产生管涌和流砂，处理不当还会造成坑底隆起，甚至危及周围地下管线和建筑物的安全。

1.2 非地下潜水水源对止水帷幕的破坏

地下管道渗漏、距离河道较近、降雨过多造成土体含水量过大，土体颗粒悬浮流动，使围护结构受主动土压力增大，由此引发因围护结构变形量过大造成止水帷幕断裂，从而产生渗漏，如果水量过大，还有可能引发基坑工程事故。

1.3 其它破坏原因

随着基坑开挖深度的不同，围护结构所受的土水压力也发生了一定的变化，一些未被发现的深层搅拌水泥加固土成墙质量问题逐渐的体现出来，如成墙时相邻组之间相互没咬合上或咬合量较小、断浆后接缝不严或衔接量不够、搅拌不均匀带有杂物造成夹层或夹块、水泥加固土受地质中土的活性以及特殊地质的影响固结不好或没有固结等因素，均可造成止水帷幕渗漏。一般此种渗漏流量较小但夹带泥沙较多，由于时空效应，基坑局部土体形成流沙，处理不及时基坑外土体会形成较大的空洞，危及基坑及周围地下管线和建筑物的安全。

根基地勘报告本工程地下不存在有较大水压力的滞水层，但随着基坑的开挖地下管道的渗漏及周边土体含水量大且地下水位较高，造成从基坑顶部向基坑内渗水的情况，形成明漏，同时由于水泥搅拌桩成桩质量的不理想，从基坑中间部位发生渗漏，且局部渗漏的情况比较严重，已经形成暗漏；但通过观察，初期渗漏夹带泥沙较多，后期渗漏为清水，没有在地下形成较大空洞，没有对造成较大影响。

2 渗漏的治理

基坑开挖面以上围护结构堵漏时，由于采用的基坑围护结构形式不一样，所用的材料不同分为钢筋混凝土缝隙渗漏和水泥土缝隙渗漏两种，在堵漏施工时进行了分别治理。

2.1 钢筋混凝土缝隙渗漏

基坑开挖面以上，以钢筋混凝土材料为主体的围护结构，充分利用钢筋混凝土强度高、胶结性能良好的特性，进行堵漏。针对这类渗漏，我们采用的堵漏方案是：先疏后堵。即在渗漏处预埋导流水管，将渗漏出来的水疏导出去；然后在缝隙间使用瞬凝混凝土封堵，待混凝土达到一定强度后，最后封堵导流管。

2.1.1 堵漏材料

包括导流水管，瞬凝水泥，填充物。

2.1.2 堵漏施工工艺

堵漏工艺流程：

清除混凝土表面充填空洞安装钢筋网片固定导流管立模板拌制瞬凝混凝土封堵缝隙混凝土养护封堵导流管

（1）凿除渗漏部位钢筋混凝土缝隙表面的泥土和杂质，露出新鲜混凝土面。

（2）有时由于渗漏时间过长，缝隙中的泥沙已经流失，出现较大的空洞，可以使用旧棉絮或废旧布料塞填空洞。旧棉絮及废旧布料既可以阻止泥沙流失，又可以透水，也不像泥土那样容易被水分散流失。

（3）如果缝隙空间较大，可将混凝土中的钢筋凿出，焊上钢筋网片，或绑扎铁丝网片，以固定混凝土。

（4）在缝隙中合适的位置安放固定导流水管，导流水管要深入缝隙一定长度，也要露出封堵混凝土一定长度。

（5）如果缝隙较大，应在缝隙外立模板，以防止混凝土流失。

（6）使用瞬凝水泥拌制混凝土，封堵缝隙。封堵时要保持导流水管畅通，并将导流水管固定在封堵混凝土的中间。

（7）混凝土养护数小时，达到一定强度后，即可封堵导流管。

2.1.3 可能存在的缺陷及其解决方案

当渗漏水压力较大时，虽然渗漏点被堵住了，压力水又可能从其他薄弱部位突破出来。出现这种情况，应对其他被压力水突破的部位继续堵漏，为了避免这种情况没完没了地重复发生，再次堵漏时可以不封堵导流管，这时应当在导流管入口处增加过滤材料，如安装过滤网，过滤布等，以阻止地基土中流失过多的泥沙，形成新的空洞。

2.2 水泥土缝隙渗漏

基坑开挖面以上，以水泥土材料为主体的围护结构（SMW工法），基坑开挖后，出现局部渗漏。由于水泥土的强度低、胶结性能差，使用上述瞬凝混凝土加导流管堵漏法，堵漏难度较大。为此，我们在实践中探索出另一种疏堵结合的物理“膨胀材料堵漏法”，方法简单易行，效果较好。

2.2.1 堵漏材料

包括吸水膨胀材料，材料袋等。

2.2.2 堵漏施工工艺

堵漏工艺流程：

修挖渗漏缝隙材料准备充填缝隙空洞顶撑膨胀材料膨胀材料吸水膨胀

（1）修挖渗漏缝隙，修挖时有意识地把渗漏点挖成“里大外小”的洞隙，便于安装膨胀材料。

（2）根据经修挖的渗漏缝隙空间情况，把膨胀材料装入材料袋，在材料袋定向膨胀方向用美工刀划出几道口子，以便膨胀材料吸水膨胀。

（3）安装膨胀材料，膨胀材料要塞紧渗漏缝隙，不留空隙。

（4）膨胀材料需要数十分钟，甚至数小时吸水后物理膨胀，充盈缝隙，达到堵塞缝隙，阻止流沙流泥。

2.2.3 可能存在的缺陷及其解决方案

使用膨胀材料对缝隙进行堵塞，堵住缝隙后还会有少量的清水渗漏。堵住这类渗漏缝隙后，虽然可以防止流沙、流泥，以及管涌的发生，缓解渗漏，减轻基坑围护渗漏对周边环境的影响，但这一措施的缺陷是不能完全止水。使用这种堵漏措施之后，如果水压力明显降低，可以使用上述先疏后堵的堵漏方案，彻底封闭渗漏点，达到彻底止水的目的。

3 结论

深基坑止水帷幕出现渗漏的原因较多，搅拌桩成桩质量是否良好是止水帷幕是否成功的关键之一，成墙时相邻组之间相互没咬合上或咬合量较小、断浆后接缝不严或衔接量不够、搅拌不均匀带有杂物造成夹层或夹块造成渗漏比较普遍，在施工过程中应采取多搅、加大浆量等措施保证工程质量。

在本工程两种止水帷幕施工形式中，SMW工法成桩质量更好、渗漏较少、造价更低，并同样易施工、进度快、施工无噪声的特点，适用于同类深度的是基坑施工。

篇12

Keywords: embankment on soft subgrade; foundation pit supporting; high pressure jet grouting pile

中图分类号：U213.1 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）

1工程概况

京九铁路电气化改造工程新张湾中桥为2-10m框架桥，位于武穴至蔡山区间，因曲线小半径改造而新建，与既有铁路桥最小间距3.41m。既有框架结构为2-10m框架，设耳墙式桥台，台后填砂，浆砌片石锥体护坡，框架桥北京侧半幅为交通，九江侧半幅为排洪。新建桥梁基坑开挖时需要挖除既有桥台锥体，同时影响既有桥台后路堤土体稳定，桥位布置如图-01所示。

图-01新建框架桥平面布置示意图单位cm

根据现场调查情况及前期在该地段路基软基处理施工情况，地表1.0m左右为粉砂土，硬塑，其下15m左右为粉质黏土，软塑，σ0=50Kpa，地下水丰富，埋深在地面以下1～1.5m。

2 基坑支护方案确定

2.1 桥梁基坑开挖存在的难题

（1）紧邻既有铁路为繁忙干线，需确保绝对安全，安全压力极大；

（2）新建框架桥与既有铁路桥最小间距3.41m，对既有桥台锥体的开挖量大，且台后锥体填料为中粗砂，稳定性差。基坑开挖面与既有路堤顶面高差达9m，无法放坡开挖。

（3）既有路堤以及新建桥位处地质条件为粉质黏土，地下水丰富且埋深很浅，扰动即为流砂；

（4）框架桥主体工期需要约30日历天，基坑壁暴露时间较长，且正值雨季施工。

2.2方案比选

目前常用的临既有铁路基坑开挖支护措施有人工挖孔桩、钢板桩、高压旋喷桩等。

（1）人工挖孔桩：我们首先考虑采用人工挖孔桩防护，但在开挖到富水的粉质黏土层后，土层被扰动成流塑状态，上涌、缩颈很快，无法继续成孔；

（2）钢板桩方案：由于基底为地下水丰富的粉质黏土，若采用钢板桩，需要设置对撑结构确保钢板桩稳定性，而基坑作业面相对狭小不便于设置对撑结构，同时在既有铁路路堤上打、拔钢板桩都将严重影响行车安全，该方案不可取；

（3）高压旋喷桩方案：采取该方案，通过高压旋喷射水泥浆液，冲击破坏土体，使土和浆液混合固结，形成支护结构，兼具止水功能。且高压旋喷桩施工机械较小，相对适合于在既有铁路路堤上施工，可确保既有铁路行车安全。

所以最终选用高压旋喷桩对既有路堤进行支护。

2.3 支护方案设计

通过现场详细调查，确定按图-02方式布置高压旋喷桩，桩径60cm，垂直铁路方向间距40cm，平行铁路方向间距45cm，桩间咬合20cm，桩长依据路堤边坡递减，保证上端与路堤边坡面齐平，下端在桥梁基坑底面以下5.0m。

图-02 高压旋喷桩布置示意图

3高压旋喷桩施工方法

3.1 高压旋喷桩施工工序

高压喷射注浆的施工工序为原地面处理测量放样钻机就位钻进至设计深度高压喷射注浆喷射结束拔管钻机移位。

结合现场条件，高压旋喷桩的施工顺序为：从坡脚往坡顶依次施工，按照跳孔施工的原则确定成桩顺序，垂直铁路方向施工顺序如图-03所示。

图-03 高压旋喷桩施工顺序示意图单位：cm

3.2 施工参数的确定

高压旋喷桩浆液采用P.O42.5水泥，水灰比1.0。单重管喷射压力20Mpa，提升速度20cm/min，喷嘴旋转速度20rpm。

3.3 施工方法

（1）原地面处理

将既有路堤坡面植被进行清理，对浆砌片石护坡骨架进行拆除，严格控制清理范围，尽量避免对既有路堤边坡的扰动，对进场道路进行修整。

对施工范围内既有铁路预埋管线进行探测，提前配合设备单位进行防护或迁改。

（2）测量放样

施工前必须根据新建桥梁基坑边线、既有桥台锥体护坡情况，定出高压旋喷桩设置范围边线，再根据方案设计的桩位布置图，定测出桩位。

（3）钻机就位

因作业面位于路堤边坡上，采用25吨汽车吊将钻机吊放置设计桩位处，再人工进行调整，使钻杆对准孔位中心，对钻机垂直度进行校正，垂直度控制在1.5%以内，桩间距偏差控制在50mm以内。

（4）钻进至设计深度

将带喷浆嘴的钻杆钻进至设计深度，插管过程中，为防止泥砂堵塞喷嘴，采取边射承边插管的方法。射水压力控制在0.5～1.0MPa。钻机过程需认真做好钻孔记录。

（5）高压喷射注浆

喷射注浆前对设备进行认真检查，确保喷浆设备性能良好。当喷射注浆管插入设计深度后，由下而上进行喷射注浆。浆液必须搅拌均匀。

（6）钻机移位

喷浆完毕，将注浆管全部拔出至地面，将桩机移至下一桩位，重复上述施工过程。

4施工安全注意事项

（1）对既有铁路进行限速，按照铁路部门营业线安全施工相关要求加强防护，禁止施工设备侵入铁路行车限界；

（2）在既有铁路路堤路肩、高压旋喷桩顶设置高程及水平位移观测桩，对观测桩变形情况进行认真记录，发现问题及时停止施工并采取抢险加固措施；

（3）因施工期间正值雨季，施工前需认真做好施工范围内及附近的临时排水设施，防止雨水及地下水影响既有铁路路基稳定；

（4）新建框架桥施工期间科学组织，增加投入，尽量缩短施工工期，从而缩短既有路堤及既有桥台锥坡开挖暴露时间，确保安全。

6结论

京九铁路电气化改造工程中，在流砂地质条件下临既有路堤开挖基坑施工，通过采用互相咬合布置的高压旋喷桩作为边坡支护结构，确保了既有路堤的稳定，保证了施工安全和铁路行车安全。在我国铁路提速改造工程和单线铁路增建二线工程中，在软基地质条件下临既有路堤进行基坑开挖是很常见的，高压旋喷桩作为边坡支护结构具有广泛的应用前景。

篇13

Earth Pressure Balanced Shield Relieving in Subway Tunnel Construction

Zhu Xuechun

（Five Iron Group Electric Service City Link Engineering Co. Ltd,

Changsha in Hunan Province410205）

Abstract: The causes of the shield machine accident in water-rich sandy layer are analyzed. Based on the actual conditions in spot, three axis cement mixing pile waterproof wall is constructed around the shield machine and precipitation wells are arranged in the waterproof wall. When the ground reinforcement and precipitation are stable, the concrete around cutter of shield machine is cleared and the shield machine is released. These experiences can provide a guide and reference on the similar problems in the construction of shield construction.

Key words: water-rich sandy; shield relieving; three axis cement mixing pile; precipitation；venture

1 引言

随着我国经济的快速发展，城市地铁隧道工程日益增多。盾构法以施工速度快、洞体质量比较稳定、对周围建筑物影响较小等特点，备受青睐。但由于国内对盾构的研究不够深入，施工过程中存在的不合理环节，容易引发一些问题，如盾构机被困等。李辉等[1]以重庆地铁6号线土压平衡盾构过硬岩地层施工时被卡为例，提出了一些脱困措施。祝超[2]针对土压平衡盾构过硬岩层容易出现的卡死现象进行了研究分析，并提出了一些解决措施。杜守峰[3]分析了某地铁盾构隧道施工中盾构穿越加固区时被卡的原因，提出了成功的脱困方案，并总结了事件发生的经验教训。吴朝来等[4]从设备、地质情况、施工状况三方面分析了重庆轨道交通六号线盾构机被困的原因，并结合重庆地区盾构多次脱困的经验，总结出一些解决该问题的对策。姚明会[5]分析了盾构机在仓头海边被困的原因，通过加固技术和带压换刀技术的应用，提出盾构机预防被困的措施。

上述文献中盾构机卡机大都发生在过硬岩或加固区段，还未有相关文献对富水砂层中盾构机被困的原因进行研究，也鲜有相关的脱困技术。本文以某地铁隧道土压平衡盾构过富水砂层时盾构机被困为例，分析了盾构机被困的原因，并阐述了相应的脱困措施，可为城市地铁隧道施工中类似问题的出现提供一定的指导和借鉴作用。

2 工程概况

某城市地铁区间隧道总长约3Km，采用土压平衡盾构法施工，自2013年7月始发，至10月底累计掘进至440环，经长距离砂层掘进后，原计划于联络通道位置进行开仓换刀，地面注浆加固施工过程中盾构机被困，停机于445环。盾构机被困区域地层自上而下依次为素填土、填砂、含有机质砂、粗砂、砾砂、含有机质砂、砾砂及全风化片麻状混合花岗岩，见图1。地下水主要为第四系孔隙水，水位埋深约3.5m，受海水和河水的侧向补给。隧道上方覆土厚度达15.0m，穿越地层为全断面砾砂，属强透水层，结构松散，富水性大，对开挖面稳定性极为不利，脱困施工风险大。

图1 地质纵断面图

3 盾构被困原因

盾构掘进至390进入全断面砂层后，平均掘进速度、推力及扭矩等出现异常，到440环进络通道加固区时，掘进速度仅为4mm/min，判断刀具出现较大磨损，故决定在联络通道位置开仓换刀。由于该段地层为全断面砂层，透水性强，旋喷加固效果差，遂决定在盾构机前方做一框状素混凝土墙，待刀盘切入墙体后换刀。所做素混凝土墙墙顶标高至地面以下6m，框内土体采用后退式注浆进行加固，加固范围为隧道底2m，隧道顶3m，如图2所示，受场地条件及墙幅分幅影响，拐角处存在一定的空隙，注浆自框内四角往中间施做，注浆过程中每隔30min转动一次刀盘，防止刀盘被困。由于素混凝土墙施工时发生鼓包现象，导致刀盘实际切入素混凝土墙的深度大于理论值，注浆时，浆液从素混凝土墙接口及正面窜入到刀盘孔隙内，导致刀盘与混凝土墙固结形成整体，盾构机被困。

图2 换刀加固图

4 盾构脱困措施

4.1 三轴搅拌桩隔水帷幕

根据现场实际情况，在盾构四周施做三轴搅拌桩隔水帷幕，如图3所示，桩径0.8m，桩间咬合约30cm，桩长24-26m，采用“四搅四喷”工艺，为确保搅拌桩质量，施工时主要针对以下参数进行严格控制：

1）、垂直度。移动搅拌桩机到达作业位置，并确保桩架垂直度在3‰以内。

2）、桩长。施工前在钻杆上做好标记，控制搅拌桩桩长不得小于设计桩长。

3）、浆液。采用P.042.5水泥按1.0-1.5的水灰比配制水泥浆液。

4）、钻速。搅拌桩施工时，确保钻杆下沉速度不大于0.8m/min。提升速度不大于1.2m/min。

5）、搭接时间。桩与桩的搭接时间不应大于24h，若超过24h，则需增加注浆量，放缓提升速度。

图3 三轴搅拌桩隔水帷幕

通过以上措施进行施工控制，单根桩水泥用量为15-19t，施工过程中发现翻浆置换效果好，经取芯检查，芯样完整性好、连续性高，如图4所示，可判断三轴搅拌桩隔水帷幕质量较好。

图4 三轴搅拌桩芯样

4.2 洞内注浆施工

4.3 地面注浆补强

4.4 降水井降水

刘庆方等[6]针对考虑围护结构隔水作用的基坑涌水量计算问题进行了研究，结果表明：基坑周围渗流场可看成是由坑内、坑外两个渗流场共同组成，如图5所示，坑内渗流场的涌水量可采用达西渗流定律计算，坑外渗流场的涌水量可采用潜水非完整井涌水量公式计算。

图5 基坑周围渗流场流网分布图

由图可知：

(1)

(2)

(3)

式中，H为初始水头值，m；为坑内水位降低值，m；为围护结构底部至坑内水位的距离，m；为围护结构底部至下部隔水层间的距离，m；h为坑内水位的水头值，m；为坑外水位最大降深，m；为坑外最小水头值，m。

坑外渗流场的涌水量可采用潜水非完整井涌水量公式计算，故有：

(4)

式中，，为平均动水位，m。

坑内渗流场的涌水量可采用达西渗流定律计算，故有：

(5)

由于远方地层提供的地下水补给量等于基坑内排放量，即：

（6）

潜水层降水的影响半径：

(7)

式中，K为渗透系数，m/d。

故联立式（1）-（7）即可求得坑内、坑外的涌水量。

表1为盾构被困位置处的地层特征，将相关数据代入式（1）-（7），利用matlab编程计算可求得三轴搅拌桩隔水帷幕的等效半径为11.14m，帷幕内降水到刀盘底部的涌水量为752.6m3/d，降水的影响半径为374.5m。

表1 盾构被困位置地层特征

地层代号岩土名称地层厚度(m) 天然重度(kN/m3) 渗透系数（m/d）

①7 压实填土 3.3 19 0.1

①2 填砂 2.1 19 10

②4 含有机质砂 1.35 18.5 2

④10 粗砂 2.29 20 10

④11 砾砂 2.2 20 12

⑤5 含有机质砂 2.32 18.5 2

⑤11 砾砂 7.8 20 12

⑨1 全风化片麻状混合花岗岩 3.43 19.5 0.1

⑨2-2 强风化片麻状混合花岗岩 1.525 21.5 2

由上述计算可知，若选用单级离心清水泵（

4.5 人工进仓处理

待三轴搅拌桩隔水帷幕及降水施工完成后，降低土仓内压力观察，发现开挖面稳定，于是人工进入土仓内清理渣土，然后采用风镐、电镐等轻型设备凿除了刀盘前方的素混凝土，凿除顺序为自上而下，碎渣通过螺旋机运出。待刀盘前方凿出0.8-1m空间后，自上而下凿除刀盘侧面水泥浆，直至露出切口环，使盾构机的刀盘脱困。整个进仓处理过程中，保持持续降水并监测水位的变化。

4.6 盾体脱困

经过上述一系列措施，使得刀盘成功脱困后，便针对盾体进行脱困，盾体脱困采取的主要措施有：

3）外置千斤顶辅助。在盾构自身推力不能满足脱困的情况下，在管片与中盾之间焊接支座安装千斤顶，通过外置千斤顶增大总推力达到脱困目的。

4）震动辅助脱困：在盾壳内，采用风镐、平板振动器等对盾壳进行敲打震动，以达到盾壳与固结体脱离的目的。

通过采取以上措施，盾构机成功脱困。

5 施工风险及风险控制

5.1 三轴搅拌桩成桩质量，桩的完整性，垂直度。

5.2 注浆引发盾体裹住风险

5.3 降水引起地面沉降

5.4 掌子面崩坍，突水突泥风险

5.5盾体脱困，管片及盾尾损坏风险

盾体脱困，盾构机长时间未推进，脱困时推力会加大，在原额定推力下很难达到效果，需要在盾尾增加千斤顶加大推力，相邻管片和盾尾铰接存在损坏风险。一是对盾体进行，减小土体包裹力和摩擦力；二是在盾尾和钟盾焊接钢板，保护铰接；三是在管片上拼装钢环，避免应力集中，保护后方管片损坏。

6 结语

此次盾构在富水砂层中被困的主要原因是刀具磨损较大，急需换刀，在施做加固区时，低估了富水砂层对注浆的影响而导致的。通过对本次事件的总结分析，可知：富水砂层对盾构机的刀具磨耗较大，需结合施工经验，提前做好换刀加固区；富水砂层对注浆范围的影响也较大，在此种地层需谨慎注浆；富水地层，盾构机被困，三轴搅拌桩隔水帷幕配合降水施工是有效的脱困措施。

参考文献：

[1] 李辉,刘银涛.土压平衡盾构脱困技术及经验教训[J].隧道建设,2012,32(2):239-244.

[2] 祝超.土压平衡盾构脱困技术的探讨[J].工程技术,2013,(9):186.

[3] 杜守峰.某地铁隧道盾构脱困技术探讨[J].盾构工程,2011,(3):63-66.

咬合桩施工总结实用13篇

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