邻近营业线填海区域利用咬合桩支护+止水进行深基坑开挖施工工艺研究

邻近营业线填海区域利用咬合桩支护+止水进行深基坑开挖施工工艺研究

王  恒   付万里

山东济铁工程建设集团有限公司 山东省济南市   250000

摘要：随着我国交通强国战略的全面实施，沿海铁路建设工程越来越多，以董家口疏港铁路煤炭卸车线工程为研究背景，探索咬合桩施工在邻海潮汐影响区深基坑工程中的施工工艺，为后续施工积累成功的经验。

 关键词：铁路施工；深基坑施工；咬合桩围护结构

0 引言

随着我国交通强国战略的全面实施，铁路行业“公转铁”、“海陆联运”、“货运增量”等政策影响，矿石、煤炭等货物运输需求剧增，大型装卸车设备（翻车机等）迎来建设高潮。本文以董家口疏港铁路煤炭卸车线工程为研究背景，探索邻近营业线填海区域利用咬合桩支护+止水进行深基坑开挖施工工艺的研究，分析存在的问题，思考解决办法，总结施工中的成功经验，为后续施工提供借鉴。

1 工程概况

董家口疏港铁路预留煤炭卸车系统工程位于董家口港内董家口南站肖家贡场。分为肖家贡场中心位置的煤炭到发场（4条到发线）和煤4股西侧一条整列煤炭卸车线（煤3股），该工程位于为黄海填海区,为海边潮汐影响区,因新建港口、铁路物流园围海造地,据勘探场区填土5-7m不等。工程区地下水与海水水质相近,其对混凝土结构具有中等腐蚀性;对钢筋混凝土结构中钢筋在干湿交替情况下有强腐蚀性。

2设计概况

2.1支护体系：

翻车机基坑和地下廊道支护体系包括竖向外支撑和水平支撑。

（1）竖向外支撑：基坑最外侧采用Φ1000@1500套管咬合桩：使用素砼桩和钢筋砼桩（分为Ⅰ型、Ⅳ型）。素砼桩及钢筋砼桩交错布置、相互咬合，形成能止水、挡土的地下连续桩墙结构，设计桩长为21.06米，桩顶设置冠梁（1100mm×1000mm）。素砼桩采用超缓凝C20混凝土；钢筋砼桩（Ⅰ型）及上部冠梁采用添加防腐阻锈剂的C45混凝土，钢筋砼桩（Ⅳ型）及上部冠梁采用C30混凝土。

（2）水平支撑：基坑自上而下分为3层。

①第一层砼支撑：包括基坑冠梁内四角4个400mm厚的砼板撑+内外角冠梁间5个砼斜撑（800mm×1000mm）+基坑东西墙冠梁间的6个砼直撑（800mm×1000mm），采用C30混凝土。

②第二层钢支撑：距离桩顶5.5米处咬合桩桩身设置一圈钢围檩，四角加设7根φ800（t=16mm）钢斜撑，东西向加设12根φ800（t=16mm）钢支撑，标准轴力2976KN。

③第三层钢支撑：距离桩顶11.5米处咬合桩桩身设置一圈钢围檩，四角加设7根φ800（t=16mm）钢斜撑，东西向加设12根φ800钢支撑（t=16mm），标准轴力2976KN。

2.2地下廊道支护体系

地下廊道基坑尺寸为155.92m×7.1m×（0-15.26）m，其中坑深5m-15.26m范围采用桩支护，垂直开挖，支护形式与翻车机基坑支护类似。

（1）竖向支撑：基坑最外侧的Φ1000@1500套管咬合桩：桩类型包括素砼桩和钢筋砼桩（分为Ⅰ型、Ⅱ型、Ⅲ型）。素砼桩及钢筋砼桩交错布置、相互咬合,形成能止水,挡土的地下连续桩墙结构，桩顶设置冠梁（1100mm×1500mm）。素砼桩采用超缓凝C20混凝土，钢筋砼桩及上部冠梁采用添加防腐阻锈剂的C45混凝土。

（2）水平支撑：基坑自上而下分为3层，第一层45根钢筋砼直撑，尺寸为900mm×150mm，砼型号为C45，标准轴力1013KN。第二三层设置钢围檩加钢支撑，二层30根钢支撑φ609（t=16mm），三层19根钢支撑φ609（t=16mm），标准轴力2531KN。

3.多措并举，破解施工难题

3.1合理选定施工机械，确保工程进度。

通过考察日照黄河之眼、胶州市市政中心、邹平专用线等咬合桩和翻车机工点，基本都采用全回转钻机成孔工艺，两台钻机成孔速度平均约一天一孔，不能满足本工程工期要求。结合特殊地质条件，改进了咬合桩施工方案，摒弃了传统的全回转钻机成孔工艺，采用旋挖钻配合钢护筒全长护壁工法，拔管机拆除护筒、履带吊配合吊装、混凝土罐车操作平台直接导管法灌注的作业方式，大大提高了作业效率，最终咬合桩成孔速度约4.2孔/天。液压拔管机配合钢筋孔下部加设钢板有效解决浮笼问题。地表超平导向槽和旋挖钻驱动器切割保证了成桩的垂直度和咬合范围，具体施工流程如下：

图1 施工流程

3.2优化咬合桩成孔顺序，破解厚淤泥层扰动成桩质量难题。

原方案钻孔咬合桩施工总的原则是先施工被切割的A桩，把A桩连续打二根，根据A桩灌注混凝土时间初凝为主，采用软咬合进行施工。A桩初凝之前，紧跟着施工B桩，其施工工艺流程是：A1→A2→B1→A3→B2→A4→B3→A5……但是在现场实施施工过程中，发现桩身需要穿越约5到10米不同厚度的海边滩涂淤泥层。在施工完第一个素桩A1时，进行邻近的第二个素桩A2时，部分已经施工完毕的A1桩会造成淤泥扰动，造成A1桩的桩身破坏，表观现场就行A1桩头的下沉，极其容易出现短桩情况发生，影响止水效果。现场通过进行工艺性试验，最终确定间隔2根素桩的跳打工艺（A1→A4→A7→A2→A5→A8→B1→B4→B7→A3→A6→A9→B2→B5→B8），整体性采用软切割，分界桩硬切割工艺进行，实践证明成桩质量可靠有效。

3.3采取单桩四方确认制度，解决地下岩面起伏较大问题。

因施工区域位于填海地段，地下水丰富且受潮汐影响大，单纯靠排水实现基坑的无水作业难以实现。故此，原设计桩长为定长，但因地形岩面变化急剧，定长的咬合桩无法实现入岩止水，固现场进行抽水试验确定不同岩层渗透系数，进行两次变更桩长，最终确定488根桩每根桩都需四方签认，从19米到32米不等，保证深基坑的止水效果。

3.4调整钢倒撑支设位置，减少混凝土浇筑工序。

经多方论证，钢倒撑支设位置变更为-12.2m处设置15根φ609钢倒撑，-10.93m处设置8根φ400钢管，底板加设7根φ609钢抛撑的支撑模式。此举可以实现中板梁的漏斗一次浇筑，既缩短了一次混凝土浇筑工序，同时又避免了梁与漏斗受力处的施工缝质量隐患问题。

3.5优化混凝土配合比，加强大体积混凝土裂缝控制。

本次底板、边墙和中板梁厚度为1.3米，已经达到大体积混凝土施工，施工周期在冬季，做好裂缝控制，保证混凝土结构完整性是保证结构强度和防止渗水的关键因素。一是严格控制冷缝：通过加强现场组织，制定两台汽车泵、8辆混凝土罐车、4个振捣组，按照顺时针方向逐次浇筑振捣，同时添加早强剂和缓凝剂，控制放料入模速度，加快振捣频次，保证浇筑的连续性，避免冷缝产生。二是控制收缩裂缝：收缩裂缝主要是产生在前期混凝土发生水化反应后，混凝土失水降温收缩造成的裂缝。优化混凝土配合比，从商品混凝土原材进行相关指标控制，水泥铝酸三钙含量不得大于5%，胶凝材料最小不小于360kg/m³，最大水胶比≤0.4，加入矿物掺合料、缓凝型高效减水剂，减少拌和水和水泥用量，降低混凝土养护期间的水化热，增加膨胀剂等外加剂，弥补温度应变等造成的混凝土收缩。

4.结语

本文基于董家口卸煤车线深基坑工程，对复杂地质条件和复杂环境下咬合桩施工方法展开的探索，重点探讨了深基坑施工咬合桩成孔和支护工法的探讨，通过施工检验，此方案施工工艺可安全可靠，为沿海地区邻近营业线类似施工提供了可借鉴的成功案例。

参考文献

[1]咬合式排桩技术标准JGJ/T396-2018

[2]建筑桩基技术规范JGJ94-2008

[3]屠征宇.咬合桩施工关键技术及质量控制[J].中国西部科技，2012,07:22-23+5.