城市高層建筑的建設(shè)、地下空間的開發(fā)，坑的挖掘深度越來越深，挖掘深度超過20m的坑越來越多。面對如此深的基坑挖掘，必須保證基坑本身邊坡的安全，減少對周邊現(xiàn)有建筑物、地下管線的影響，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（無水、風(fēng)險大）、長螺旋法、旋挖法（需要泥漿護(hù)墻或全套管、成本高）。本文針對北京某地區(qū)坑工程卵石的特性和地下水位深度條件，利用長螺旋通過現(xiàn)場技術(shù)實驗、鉆具改善，成功進(jìn)行卵石坡樁施工，獲得實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，場地北側(cè)為麗澤路并與地鐵14#線東管頭車站緊鄰(結(jié)構(gòu)完成)，場地其它側(cè)面均為市政道路。建設(shè)規(guī)模:建設(shè)現(xiàn)場占地面積約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座塔計劃控制計劃高度為200m，東側(cè)b座計劃控制高度為150m。建設(shè)工程建筑基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計條件詳見表1.坑規(guī)模:坑面積約17000m2，土方量約390000m3，坑開挖深度約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)查報告，現(xiàn)場內(nèi)地層根據(jù)其原因類型、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個主層13個亞層(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)見表2:1.2地下水外業(yè)鉆探期間，沒有發(fā)現(xiàn)上層滯水，測得地下水位埋深為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

2.1非基坑支護(hù)設(shè)計主要參數(shù)

現(xiàn)場±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，有效樁長度為19.95m。樁頂連梁斷面尺寸為800mm×600mm。坡樁和連梁混凝土強度為C25。(圖1a)

2.2地鐵側(cè)基坑支護(hù)設(shè)計主要參數(shù)

現(xiàn)場±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，有效樁長度為16.40m；樁頂連梁斷面尺寸為1000mm×1000mm。坡樁和連梁混凝土強度為C25。(圖1b)。

3基坑護(hù)坡樁施工

3.1卵石成孔工藝試驗

經(jīng)資料分析：本工程地下水位埋深，無外來水補充(老管線全部斷裂)，各地層滲透性好。因此，本工程施工完全可以實施干法作業(yè)。根據(jù)設(shè)計方案，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)過對各種樁孔工法和成本分析的比較，決定坡口樁采用長螺旋孔工程。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。3.1.1鉆機參數(shù)鉆機是履帶式雙動力系統(tǒng)鉆機:螺旋鉆具旋轉(zhuǎn)采用雙電機動力頭(110kW)提供動力;鉆機行走，鉆具提升，挺桿升降等為柴油動力。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。動力頭轉(zhuǎn)速17r/m。

3.1.2成孔工藝考試鉆機組裝，調(diào)試完成后，考試開始：鉆機輕松鉆到6m，提升鉆機。觀察鉆孔：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，測量孔的深度為7.0m，觀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)過程中正巧趕上大粒徑的卵石處在鉆孔周邊，鉆具把它“驚動”出現(xiàn)局部顆粒失穩(wěn)引起的。因為鉆頭切削不動卵石，只能把整個卵石“連根拔起”，而整個卵石是穩(wěn)定的，這說明這種卵石的直立性很強，只是顆粒間失穩(wěn)。在鉆進(jìn)過程中使用了挖掘機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履帶碾壓過后，地面堅硬無比。

接此啟示，決定將鉆出的卵石混合粘性土填入孔中，壓實，再次鉆入。試驗結(jié)果顯示，鉆頭恢復(fù)到10m，提高鉆頭，在原來崩潰的孔口旋轉(zhuǎn)鉆出完整的夾子卵石質(zhì)井口臺，鉆頭崩潰的地方修補，呈現(xiàn)完整的鉆頭。再進(jìn)行幾次上下鉆頭，鉆頭沒有損壞鉆頭，試驗初步成功。繼續(xù)進(jìn)入深處，提高鉆頭，測量觀察鉆頭，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，并對其中一個鉆孔孔口做了安全警戒防護(hù)，進(jìn)行了長達(dá)20d的靜置觀察(因土方開挖才回填)。觀察發(fā)現(xiàn)鉆孔完好，孔壁沒有破損。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長螺旋在進(jìn)入排土過程中對孔壁的壓力很大，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實際施工時回填粘土只需填到超過坍塌位置即可，而且可以直接回填粘性土，無需另添加卵石(因為在重鉆時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，一定要邊旋轉(zhuǎn)邊升降，不要碰到孔壁，也可以進(jìn)一步加強孔壁。⑤進(jìn)入下部粘土夾層時，鉆出的土在上排過程中進(jìn)一步修補孔壁，使孔壁光滑。⑥上部復(fù)合土釘墻施工土方挖掘時，應(yīng)預(yù)留上部素填土和粉質(zhì)粘土，以備下一個坡口樁施工護(hù)墻，每個孔可預(yù)留4m3。

3.2基坑護(hù)坡樁施工

技術(shù)試驗解決了鉆孔護(hù)墻問題，基坑上部土釘墻施工完成后，開始基坑護(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，采用兩個樁跳躍施工，鉆頭設(shè)有副卷揚升降裝置，可吊起鋼筋籠，節(jié)約施工機械的本工程由于北側(cè)臨地鐵14#線東管頭站(其結(jié)構(gòu)完成)，根據(jù)設(shè)計要求進(jìn)行了1000mm護(hù)理施工。

4基坑開挖和檢測

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，說明鉆孔無塌陷現(xiàn)象(圖3)。第三方檢測機構(gòu)長期跟蹤監(jiān)測:地面沉降觀測、坡頂及坡頂水平位移觀測、樁體測量斜管測量等，檢測數(shù)據(jù)完全在設(shè)計和規(guī)范要求范圍內(nèi)，基坑穩(wěn)定。此外，由于客觀原因，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

本文通過在北京某地區(qū)深坑坡樁施工的實踐，提出了在無水卵石中利用長螺旋進(jìn)行干孔施工的實用技術(shù):鉆孔回填粘性土，利用長螺旋鉆孔排放過程中對鉆孔壁的擠壓作用，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、簡單、省時。成孔、吊鋼筋籠、澆注混凝土一機完成，無需其他機械設(shè)備。②成孔質(zhì)量好�？讖匠叽缫�(guī)范，無縮徑、擴徑現(xiàn)象。③樁孔混凝土澆灌方便。成孔和混凝土澆灌互不影響，商砼澆注可以避開城市交通限時的約束，不拖泥帶水，施工現(xiàn)場干凈，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)場取材的樁體混凝土的使用量接近理論的計算使用量。⑤環(huán)境保護(hù)。不污染所在地層的鉆頭的雙重動力，以電力為中心，減少廢氣排放到大氣中。

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