硬切割咬合桩在新延安东泵站工程中的应用

汪永兴

(上海市市政工程建设发展有限公司，上海 200025)

1 工程概况

1.1 工程介绍

新延安东排水系统泵站工程位于人民路隧道北侧、中山东二路东侧规划绿地地块，紧贴外滩防汛墙空箱结构建造。

泵站占地2 300 m2，为地下泵站，除出入口、通风井和雨水格栅间、值班室露出地面外其余构筑物均埋于地下，泵站地面为景观绿地。

泵站平面尺寸为64.7 m×21.6 m，开挖深度A区为8.4 m，B区为9.15 m，C区为10.65 m，A区设2道支撑，第一道钢筋混凝土支撑，第二道φ609钢管支撑。B区和C区设置3道支撑，第一道钢筋混凝土支撑，第二、第三道为φ609钢管支撑。基坑最大开挖深度大于10 m，且基坑紧靠外滩防汛墙，本工程基坑属一级基坑。

1.2 地质条件

拟建工程位于中山东二路与新开河路交叉口，靠近外滩防汛墙，人流密集，交通繁忙。地势平坦，主要为水泥地面。地面标高一般为3.00 m～3.50 m之间。经本次勘探查明，拟建场地土层为古河道沉积，沉积有⑤11，⑤12，⑤31，⑤32，⑤33，⑤41和⑤42。在勘探深度范围内，土层自上而下可划分为6大层及9个亚层，其中①11层为黄浦江江底淤泥、①12层为近代人工堆填，②层～⑤层为全新世Q4沉积层，⑦层为上更新世Q3沉积层。

1.3 根据地质勘察报告和现场查明情况本工程的特点

1)拟建工程场地杂填土遍布，厚度较大，靠近防汛墙处局部厚度达11.4 m，该范围内有较大的抛石、木桩、预制方桩等地下障碍物。2)基坑紧靠外滩防汛墙，防汛墙受江水冲刷作用，高水位时局部有江水渗入路面，施工期间防渗防汛要求高。3)该工程为市重大工程，属世博配套项目，在世博前必须竣工发挥作用，工期紧张。

2 基坑围护选择

泵站基坑平面尺寸64.7 m ×21.6 m，坑深8.45 m ～10.65 m，基坑西侧紧贴中山东二路，东侧紧靠已建外滩防汛墙空箱结构，距外滩防汛墙最小净距1.93 m，最大净距3.4 m。施工场地狭小，且离防汛墙过近，本工程基坑围护结构施工时对防汛墙可能造成局部震动，影响防汛墙底部板桩的密封性，同时，经现场钻探，在工程范围内有较多的抛石等各种障碍物。根据工程实际情况，从防汛墙的保护，地下障碍物的处理及基坑开挖安全性等多方面考虑，最终确定采用兼有清障及成孔功能的咬合式钻孔灌注桩作为基坑围护结构，围护桩采用φ1 000@850咬合桩，A区围护桩长19.45 m，B区围护桩长 20.15 m，C 区围护桩长 23.65 m，由于围护结构距黄浦江防汛墙距离过近，为增加其抗渗性能，提高基坑安全性，在咬合桩全部完成后，在防汛墙与咬合桩之间施工一排φ800高压旋喷桩进行止水加固，桩长11.65 m及13.15 m。

3 硬切割法咬合桩施工技术

3.1 导墙施工

因咬合桩紧贴结构，且设备重量大，桩与桩之间的咬合难以控制，故在正式施工前必须按照设计提供的基坑控制边界施作钢筋混凝土导墙，导墙对钻孔孔位起到控制作用。

为防止咬合桩围护结构在基坑开挖时由于外侧土压力作用及垂直度偏差向内位移，咬合桩导墙放样时须适当外放，导墙模板直径一般较套管直径大20 mm，导墙宽为1 820 mm，厚400 mm，导墙孔位中心间距850 mm，搭接长度为150 mm。导墙内配φ16@250双向钢筋，导墙的混凝土等级采用C20。导墙平面见图1，导墙剖面见图2。

图1 导墙平面图

图2 导墙A—A剖面图

3.2 套管检查

咬合桩的套管采用φ1 000的双壁钢套管，在使用前，应对套管外观质量、顺直度等进行检查，发现问题及时纠正，先按单节套管进行检查，然后按全长(桩长+5 m)套管进行检查，对每节套管编号，做好标记，拼装套管时按编号进行。钢套管见图3。

图3 钢套管

3.3 咬合桩施工

为便于咬合切割，咬合桩分矩形钢筋笼的桩(转角搭接处采用无钢筋笼的桩)和圆形钢筋笼的桩，先间隔施工矩形钢筋笼桩，待矩形钢筋笼桩强度达到设计强度30%以上时，再施工两矩形钢筋笼桩之间的圆形钢筋笼的桩。施工顺序见图4。

图4 咬合桩施工顺序

3.4 咬合桩成孔

1)矩形钢筋笼桩成孔施工。施工前调整钻机的水平度，检查导杆与套管的垂直度，本工程采用进口CD全回转套管机进行施工，该机能集清障、成孔为一体，在切割土体时应始终保持钢套管埋深比钢套管内的土面深3 m～5 m，防止出现土体管涌现象，施工中边旋转钢套管边抓土至孔底标高后浇筑混凝土。2)圆形钢筋笼桩成孔施工。圆形钢筋笼桩待矩形钢筋笼桩强度达到设计强度30%以上时进行硬切割咬合施工，在成孔施工时同理应始终保持钢套管埋深比钢套管内的土面深3 m～5 m，防止出现土体管涌现象，切割时速度放慢，严格控制垂直度，保证相邻桩之间有足够的搭接长度。

在以上成孔过程中，必须随时用两台经纬仪在纵向和横向进行钢套管的垂直度的监测，发现问题及时纠偏，确保垂直度控制在设计要求之内。

3.5 钢筋笼安装

钢筋笼制作满足设计及施工规范要求，钢筋笼采用吊机进行吊装，吊装时应采取措施防止扭转、弯曲变形、缓慢下放，钢筋笼必须在钢套管内居中放置，满足设计对混凝土保护层要求，避免切割施工时切割到矩形钢筋笼钢筋。

同时为防止起拔钢套管时将钢筋笼带上，应采取如下措施:

1)确保灌桩混凝土的和易性良好，根据设计要求控制粗骨料最大粒径。2)钢筋笼的加工应确保精确，在运输、吊装过程中采取可靠措施防止钢筋笼扭曲变形。3)在钢筋笼底部加焊一块比钢筋笼略小50 mm的薄钢板，增加其抗浮能力。

3.6 混凝土浇筑

在混凝土浇捣前做好各项准备工作，检查混凝土导管外观质量，导管直径采用20 cm～30 cm螺纹连接钢导管，进行水密承压和接头抗拉试验，安装每节导管应扣紧，开始灌注时，导管底部至孔底距离控制在30 cm～50 cm。

灌注混凝土时首次上料应保证不得少于初灌量，首次灌注完成，混凝土导管应处在埋深2 m以上的位置，首斗料下落完成后应试拔外套管(起拔量不超过10 cm)，检查钢筋笼是否跟管上浮，如发现跟管，应立即进行反压处理，如一切正常，才继续上料作业。每完成一斗混凝土或一车后均应进行起拔检查，起拔量不超过10 cm，该过程一直延续至拆卸第一节外套管。

按钢套管编号计算每节钢套管标高，混凝土浇捣时及时测量孔内混凝土面标高，当混凝土面标高减钢套管标高大于3 m时，开始起拔第一节钢套管，如此重复进行第二次起拔钢套管。混凝土导管也逐节起拔拆除，按混凝土面标高控制起拔量，保持导管埋深在2 m～6 m。当最后一节钢套管拔出后，再次测量孔内混凝土面标高，确保混凝土面标高达到设计标高，然后拆除混凝土导管。

混凝土按水下混凝土要求，坍落度控制在200 mm左右，严格把好水泥等原材料质量关，控制好施工现场配合比，掌握好搅拌时间和混凝土良好的和易性。

4 结语

1)硬切割法咬合桩成桩质量可靠，对周边环境影响小，本工程委托专业监测单位对咬合桩与基坑施工期间进行了全过程监测，相关数据均达到了设计要求。2)硬切割咬合桩在地下障碍物较多，明挖清障困难情况下较适用。同时，机械设备有多种型号选择，可根据具体施工条件配备相应的机械设备。3)施工时严格控制桩身垂直度及桩身质量，垂直度控制在3‰以内。4)临桩混凝土强度达到30%后再进行硬切割咬合施工。5)为防止咬合部位出现渗水现象，咬合桩外侧建议使用旋喷桩等措施进行止水加固。

本工程施工周边环境极其复杂，场地狭小，地下障碍物多，离黄浦江防汛墙近，防汛要求高，经过建设、设计、监理、施工单位多方努力，最终顺利完成了工程建设，取得了圆满效果，为今后同类工程建设提供了宝贵的经验。