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1 前　言

      天津目前正在進行大規模地鐵建設,其中在市區部分地段采用了明挖法[1]。由于城市中心地帶建筑物、交通設施稠密,故地鐵工程的基坑開挖只能在支護結構保護下進行垂直開挖。目前地鐵深基坑圍護結構一般采用的形式有鉆孔灌注樁加水泥攪拌樁復合結構,地下連續墻結構和ＳＭＷ工法[2 3]。

      相對上述圍護結構,鉆孔咬合樁在天津較少有應用。該方法在國外及國內部分地區,已具備成熟的施工經驗與工法,有很多成功的工程實例。其適用于沿海地區軟弱地層、含水砂層地質情況下的地下工程深基坑圍護結構的施工。它采用的是鋼筋混凝土樁與素混凝土樁切割咬合成排樁的型式,其圍護和止水效果很好,工程造價比地下連續墻和人工挖孔樁要低20%～30%左右。為此,在天津地鐵西南角車站深基坑工程中引入了鉆孔咬合樁工法。

2 工程概況

      天津地鐵1號線既有線改、擴建工程西南角站,位于四馬路、南開三馬路與黃河道、南馬路交口處,呈南北走向。本車站將既有結構全部拆除,按照新的建筑平面重新構筑新結構。改建段結構全長244.349ｍ。

2.1 工程地質與水文地質

      改建段區間位于第四系全新統人工填土層(Ｑｍｌ)、新近沉積層(Ｑ₄^3Ｎ ｓｉ)、第Ⅰ陸相層(Ｑ₄ ^3ａ1)、第Ⅰ海相層(Ｑ² ₄ｍ)中,巖性以雜填土、粉質粘土、粉土為主,土質松軟,多呈可塑～流塑狀,屬中～高壓縮性土。場地地下水類型為孔隙潛水,儲存于第四系粘性土、粉土及砂類土中,地下水埋深0.8～4ｍ,水位變幅1～2ｍ。

2.2 設計情況

      該車站主體為地下一層多跨矩形框架結構,采用明挖順作法施工。原設計方案基坑圍護結構采用鉆孔灌注樁加水泥攪拌樁止水帷幕,坑內設鋼支撐系統。但由于本工程基坑開挖較深,達到了10ｍ,且其中一段基坑與一棟高層建筑———金禧大酒店距離僅6ｍ,而且由于開挖處雜填土中埋有原地鐵修建時拋棄的建筑垃圾,有很多如鋼筋、廢木料、模板等各種雜填物,情況非常復雜,經現場試驗后發現一般鉆孔灌注樁成樁較困難;此外,本段地下水埋藏較淺且豐富,樁孔易發生坍塌變形。鉆孔咬合樁由于采用了全鋼套管護壁,能有效地防止孔內流砂、涌砂現象的產生,并且通過現場實時監測其成孔精度即可得到有效控制,其“一葷(指鋼筋混凝土樁)”、“一素(指素凝土樁)”相互咬合排列,擋土和止水效果極佳,經濟性好。最后經多方面因素綜合考慮,本工程決定采用咬合樁這一新型圍護結構型式。

3 鉆孔咬合樁施工技術

3.1 工藝原理

      鉆孔咬合樁的排列方式為一根素混凝土樁(Ａ樁)與一根鋼筋混凝土樁(Ｂ樁)間隔布置。Ａ樁采用緩凝型混凝土,Ｂ樁采用普通混凝土,先施工Ａ樁,后施工Ｂ樁。天津地鐵西南角站鉆孔咬合樁采用的是全護筒沖弧法,即在兩側Ａ樁成樁后利用護筒鉆機的下壓切割能力,在切割掉Ａ樁部分混凝土的同時使Ｂ樁成樁。最后效果是使Ｂ樁嵌入兩側Ａ樁一部分,形狀類似于相互咬合,故形象的稱為咬合樁(如圖1)。

3.2 工藝流程

3.2.1 導墻施工

應在咬合樁成樁前首先在樁頂部兩側施作混凝土導墻或鋼筋混凝土導墻

(見圖1)。

3.2.2 單根咬合樁施工工藝流程

      (1)護筒鉆機就位　當定位導墻有足夠的強度后,用吊車移動鉆機就位,并使主機抱管器中心對應定位于導墻孔位中心;

      (2)單樁成孔　其步驟為隨著第1節護筒的壓入(深度為1.5～2.5ｍ),沖弧斗隨著從護筒內取土,一邊抓土一邊繼續下壓護筒,待第1節全部壓入后(一般地面上留1～2ｍ,以便于接筒)檢測垂直度,合格后,接第2節護筒,如此循環至壓到設計樁底標高;

      (3)吊放鋼筋籠　對于Ｂ樁,成孔檢查合格后進行安放鋼筋籠工作,此時應保證鋼筋籠標高正確;

      (4)灌注混凝土　如孔內有水,需采用水下混凝土灌注法施工;如孔內無水,則采用干孔灌注法施工并注意振搗;

      (5)拔筒成樁　一邊澆注混凝土一邊拔護筒,應注意保持護筒底低于混凝土面≥2.5ｍ。