深圳地铁11标桩基工程施工过程中的重点、难点及处理措施

摘要:本文以深圳地铁11标桩基工程为研究实例,列举了项目中出现的各种技术难点,分析了难点出现的原因,总结了处理相关技术难点的方法,从而使资源配置合理利用,取得了良好的施工组织效果。
　　关键词:桩基,施工,技术难点,处理措施.
　　
　　一、工程概况
　　本工程名称为“深圳地铁1号线续建工程前海湾车辆段桩基工程11标”，位于深圳市南山区鲤鱼门内，工程采用预应力管桩基础，其中道床基础及设备基础采用Φ300（厚70，A型）预应力管桩，其余均设计采用Φ500（厚125、AB型）预应力管桩。本工程共施工完成Φ500管桩12625根，Φ300管桩6481根。由于本工程工期紧,桩位密集，共采用了4台静压桩机及16台锤击桩机进行桩基施工。
　　
　　二、地质概况
　　根据业主提供的地质资料和现场实际施工反映,本场区范围内上覆第四系全新统人工堆积层（Q4ml）、海积层（Q4m）、海冲积层（Q4m+al）、残积层（Qel），下伏燕山期花岗岩（γ53），各土层厚度大致如下：
　　1、第四系素填土、杂填土：主要成分为粘性土、建筑垃圾、块石、碎石及生活垃圾，褐红色、灰褐色、灰白色、灰黑色、褐灰色，潮湿～饱和。厚0.5～7.2m；
　　2、第四系全新统海积层（Q4m）：淤泥质，深灰、灰黑、灰褐色，流塑，含少量贝壳，有臭味。具高压缩性。厚1.5～7.9m，在整个场地广泛分布；
　　3、第四系全新统海冲积层（Q4m+al）：淤泥质粘土至粉质粘土，局部为含粉砂至中粗砂，厚度0.5~6.7m，整个场地广泛分布；
　　4、残积层（Qel）
　　由花岗岩风化残积形成，为砂质粘性土：厚1.0～22.6m，整个场区广泛分布；
　　5、燕山期花岗岩（γ53）
　　灰黄、黄褐、褐灰、灰褐、灰绿、灰黑、灰白、肉红、褐红色，中粗粒结构，块状构造，主要成分为石英、长石、云母，按其风化程度分为全风化花岗岩、强风化花岗岩、中风化花岗岩、微风化花岗岩。
　　（1）全风化花岗岩：岩芯呈土状及夹砂状，除石英外，各种矿物均风化为粉质粘土、粘土。具中～高压缩性，厚1.5～24.2m；
　　（2）强风化花岗岩：岩芯呈土夹砂砾、碎块状，长石风化成砾砾状。厚1.2～20.6m；
　　（3）中风化花岗岩：岩芯呈碎块状、块状、柱状，节理裂隙面上可见矿物风化，局部节理裂隙发育，厚0.4～11.5m；
　　（4）微风化花岗岩：岩芯呈碎块状、块状、柱状、长柱状，节理裂隙面上可见矿物风化，局部节理裂隙发育，最大揭示厚度8.7m；
　　
　　三、施工情况介绍
　　(1)施工设备
　　在施工高峰期，我司共采用4台静压桩机及16台锤击桩机进行桩基施工。静压桩机型号有ZYZ-400、500、600，分别施工300mm及500mm桩径的管桩，锤击桩机均为滚筒式，采用6.2T锤。
　　(2)桩基定位工作
　　利用业主提供的坐标基准点及水准点，测放出桩位控制点，该点应引至施工影响范围以外，打牢固的木桩标定并浇筑混凝土墩固定。项目部调派经验丰富的测量工程师担任组长，负责所有控制点的测放工作，由助理测量工程师用另一台仪器进行复核工作。测放出控制点后，测量组对照桩基施工平面图，测放出相应轴线，根据桩位与轴线的位置关系，再测放出桩位，地下打入牢固的短碳钢条并绑扎红塑料带作为桩位标记。施工班组施工前，应对桩位进行对照复核，确认无误后，方可进行施工。
　　(3)施工流程
　　测放桩位→桩机就位→吊桩定位→压(打)桩→接桩→送桩→终压稳定（测定贯入度）→移机
　　(4)持力层的选择
　　根据设计要求：桩基以强风化花岗岩层为持力层，要求桩端进入持力层内的深度为0.75米。
　　我公司精心组织施工，合理调配劳动力和施工机具，抓紧施工，工程施工中各分项工程、工序控制、质量控制和安全控制情况均较好，无一起人员重伤和死亡安全事故发生，达到合同要求。
　　
　　四、工程难点及措施
　　(一)机械、材料等施工难点及应对措施
　　1、本工程预应力管桩工作量较大，受总工期影响，管桩的施工工期十分紧张。因此，我司采取加大设备、人员投入及分班作业的办法施工，施工机械及人员均考虑较大的富余量，确保满足业主工期要求。且该地区锤击桩机工作时间环保部门限制在8：00～12：00及14：00～20：00开工，因此为赶工期，我司计划投入4台静压桩机日夜施工。
　　2、本工程使用的大部分为AB型管桩，正常施工时，每天需要管桩达8000～9000米以上，且施工期间各地管桩的供应十分紧张。针对上述情况，我司和多家管桩厂进行联系，并与部分管桩厂达成供货意向，待业主、监理考察后我司可立即与厂家签订供货合同，并交付订金，确保管桩能及时按计划运至现场。
　　3、施工过程中，由于桩机移位等原因，容易破坏已测放出的桩位，出现漏桩现象。我司将分区指定专人复核桩位，成立专业测量小组负责桩位的测放复核工作，确保桩位准确，杜绝漏打现象。
　　4、施工区表面回填了约1-2米厚的粘土层，由于其经过压实且部分含有石块，故施工时局部区域须采用挖土机排障后方可施打。我司采用6台PC200型挖掘机，随时保证现场施工的进度。
　　5、接桩质量：由于焊条质量或桩端头板问题造成接桩质量达不到要求。应对处理措施：保证采用国标合格焊条，下雨天气保护好焊条免湿，焊接时先对称点焊，再从里往外分3层施焊，每层焊完后须敲干净焊渣，保证焊缝饱满，如遇桩端头板不平则间隙应用铁片全部填实再焊牢。施焊完毕后须自然冷却10分钟后方可继续施打。
　　6、管桩施工出现断桩的原因：主要由遇到抛石、地质突变或已施工的搅拌桩造成桩偏斜折断，其次是用有裂痕的管桩。处理措施：严格检查管桩质量，有裂痕的管桩不得使用，遇到抛石、地质突变或已施工的搅拌桩造成桩偏斜折断后上报设计进行变更处理。
　　（二）管桩与已施工搅拌桩互相产生负面影响的原因分析及处理措施
　　该场区由于先进行了搅拌桩软基处理，因此，在密集搅拌桩处理了的地方布设如此密集的管桩，施工过程将互相产生负面影响。主要表现如下几方面：
　　1、管桩桩位与搅拌桩桩位重叠（或大部分桩径重叠）现象，这样就会造成管桩施打到搅拌桩顶后无法击入，然后将会出现断桩、桩裂、拔不出桩管等事故。
　　2、管桩桩位与搅拌桩桩位不重叠，但只在搅拌桩桩位边上，这种情况由于搅拌桩在如砂层、流-软塑淤泥、杂填土等土层中其水泥浆液扩散较大，管桩施工时碰到时则会出现偏移、断桩等事故。
　　3、管桩施工对搅拌桩复合地基可能产生破坏作用的因素有以下几种：
　　①当管桩打入地面以下时将使管桩周围土挤密，在软土地区，其挤土效应明显，土体被挤密后，其产生的后果为地面隆起及破坏周围建筑物，由于承台桩为密集性群桩，挤土效应有可能将复合地基搅拌桩挤断。
　　②管桩施工机械重，如果地基土承载力低，将引起施工设备沉陷，如出现此种情况，当施工设备沉陷后，有可能将附近搅拌桩挤断。
　　③如搅拌桩桩位与管桩桩位重叠，施打管桩时会损坏搅拌桩桩头，如搅拌桩强度不高则会挤烂桩体。
　　④如搅拌桩在砂层、流-软塑淤泥、杂填土等土层中其水泥浆液扩散较大，形成盘状硬块，施打管桩时桩尖落在其上，则有可能击碎盘状硬块延伸至破坏搅拌桩体，或出现偏移、断桩等事故。
　　为减少管桩与搅拌桩的相互影响，由于搅拌桩已施工完成，业主要求在我司施工管桩时尽量保护搅拌桩。因此我司采取如下施工措施：
　　①根据业主提供的搅拌桩竣工图，确定并标识与搅拌桩桩位重叠的管桩桩位，并采用挖土机挖出搅拌桩桩头，检查其实际排布情况，上报设计院研究可否变更管桩桩位，如管桩桩位无法变位则必须采用引孔后再施打管桩。
　　②合理安排管桩施工路线及施打顺序：由于该场区密集布设了管桩及搅拌桩，承台周边大部分都有搅拌桩。对于局部没被搅拌桩包围的承台，采取由有搅拌桩管桩向无搅拌桩管桩方向施工措施，以减少往搅拌桩方向的挤土效应力。对于被搅拌桩包围的承台，采用间跳施打的方法尽量减少挤土效应力集中。
　　③该场区布设了大量管桩，按等量置换计算有约95000方的土须被处理，因此，该土方一部分被挤密，一部分则往地面隆起。不管是挤密还是隆起其将对已施工完成的搅拌桩和管桩可能会产生影响，如出现较大影响时，采用引孔后再施打管桩，以释放部分土体应力和减少挤密及隆起的土方量，达到保护搅拌桩和管桩的目的。
　　④认真踏勘桩基施工场地，对地基承载力偏小场地，采用换土等措施提高场区地基承载力，避免桩机施工时出现沉陷现象使已完成的搅拌桩或管桩折断。
　　（三）地面隆起的原因分析及处理措施
　　本工程施工场区内管桩布设密集，间距小，打桩相互产生挤土效应，一部分土体被挤密，一部分土体则往地面隆起。地面隆起后将会引起须挖运的土方量增加，按隆起80％计算，该项增加土方量约80000m3。该现象如超过一定范围（下部桩身摩擦力＜地面隆起上浮力）则会引起桩上浮，挤土效应则会引起桩身倾斜。针对该场区地层情况，我司采取如下处理措施：
　　1、加强对已完成管桩的桩顶标高及位移的监测，并做好记录，发现超过报警值（上浮的报警值为5mm，位移报警值为2cm。）立即上报设计、业主、监理，研究采取可行措施方可继续施工。
　　2、在桩位上采用先引孔后再施打管桩，以减少挤土效应。
　　3、在场区内布设一定的降水井，降低地下水，减少孔隙水压力，减少因潮汐引起的水力系的作用。
　　（四）堆载区对施工的影响及总道路对施工的影响
　　由于业主未能一次性全部提供管桩施工场区，开工时只能提供三分之一的施工场地，其它场区还在进行软基堆载处理，须待堆载完成卸荷后方可进行管桩施工。但由于已提供区域临近堆载软基处理区，堆载荷载对其临近范围施工管桩有很大的影响，主要表现为堆载过程软弱地层的受压下沉扩移，其周围土体会出现上浮及外移现象，这样对影响半径范围内施工完成的管桩将有可能造成上部移位或上浮等事故，严重者可能会出现管桩折断或上浮须复压等事故。卸载过程则相反，软弱地层又会在残余应力及外部压力下向堆载区方向位移，其周围土体会出现下沉及移动现象，这样对影响半径范围内施工完成的管桩将有可能造成上部移位等事故，严重者可能会出现管桩折断等事故。针对以上情况，我司采取如下处理措施：
　　1、请业主、监理、设计等相关单位组织专家评估堆载区的影响半径，并明确管桩可施工区域。
　　2、在堆载区边缘布设地表标高观测点及测斜孔观测点，随时监控软弱地层的变化情况。
　　3、靠近堆载区边缘15m～20m范围的管桩在卸载完成后才进行施工。
　　4、堆载区内的管桩必须在卸载完成后方可施工。
　　5、另在我司管桩施工场区内临时修筑了一条运输道路，附近施工单位的材料运输车须从该路通过，由于他们的运输车严重超载，轻者几十吨，重者几百吨，如此重的车辆走在管桩区内，将对施工完成的管桩产生严重影响，轻则会造成管桩顶偏移，严重时会使管桩折断。因此我司采取如下措施解决道路运输问题：
　　（1）开辟新的运输道路，且不能经过管桩施工区。
　　（2）经过管桩施工场区运输道路的车辆限定在20吨以下车辆，大于20吨的车辆不得进入。
　　（五）施工用电对施工的影响及采取的措施
　　我公司进行试桩完毕后，经市质检总站检测达到设计要求，由于本工程工期紧迫，须投入的机械设备数量多达20台以上，预计本标段所需用电量约3000kw，而当时现场已接通的变压器电源才3台500kw共1500kw，远远满足不了施工用电需求。经与业主及附近施工单位会议决定，为了尽快正常开工和便于正常用电，市电源安排给附近使用，我司则采用发电机供电施工，发电引起的成本增加给予差额补偿。会后，我公司积极响应和配合，并组织了13台大功率发电机进场，在工程的前期全部机械设备都采用发电机供电施工，工程进度良好，满足了工期要求。
　　（六）进入施工现场的道路对施工的影响及采取的措施
　　本工程进入施工现场的材料运输道路在开工后一直不是很畅通，前期由于开发中心施工排污渠造成进入工地的道路经常挖断，业主负责的“三通”工作不到位，导致管桩材料无法进入施工现场时有发生，造成现场施工材料不充足，施工机械工作不饱满，严重影响了施工进度，延误了施工工期。在施工其间进入工地的外围路口中，鲤鱼门入口已在石材厂前封闭并在路上施打灌注桩，另由南头、宝安进入工地的外围路口亦受到限高限制及人为因素限制，严重影响了混凝土车进入工地，且进入工地的唯一一条道路有6个施工单位在使用，车流量大，堵车严重，影响施工进度及质量。我司在施工过程采用加大成本投入、加强协调的方法，把施工材料运到了工地现场。
　　（七）百年一遇的恶劣天气对施工的影响及采取的措施
　　2008年的天气是百年一遇的恶劣天气，暴雨、台风天气频繁，特别是5、6月份，2008年5月25日～2008年6月30日共37天里只有2天晴天，其余时间都是下雨天，这是对施工异常不利的天气情况。我司采取加多抽排水工作，减少延误的施工工期。
　　我公司精心组织施工，合理调配劳动力和施工机具，克服台风天气、进场道路不畅，无电力供应等各种困难，抓紧施工，工程施工中各分项工程、工序控制、质量控制和安全管理均较好，避免发生质量、安全事故，达到合同要求。
　　
　　五、总结
　　在我司项目部各级管理人员、工程技术人员、质量安全人员和广大职工的共同努力下，在业主、设计、监理、质监等单位的齐抓共管下，施工质量管理机构运作正常，施工作业按施工组织设计正常进行，施工过程良好，施工过程中未发生质量事故。经现场严格监控和检查，土方开挖后对基桩质量进行的复核检查，桩位偏差、桩顶标高、桩身等质量均符合设计和规范要求。在施工时各检验批验收合格，桩基完成后按现行规范要求的抽样比例进行的检测，结果均满足设计和规范要求。
　　根据中华人员共和国行业标准《建筑桩基技术规范》JGJ94-94、深圳市标准《建筑基桩检测规程》SJG09-2007、《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002等有关法规、文件的相关规定，由我司承接的深圳地铁1号线续建工程前海湾车辆段桩基工程11标完成了设计及合同规定的内容，本项目经自检综合评定为合格，符合设计及规范的要求。
　　
　　参考文献:
　　[1]GB50299-1999,地下铁道工程施工及验收规范[S].
　　[2]GB50300-2001,建筑工程验收统一标准[S].
　　[3]谯恒,李俊清.西安地铁二号线施工与环境保护及其应对措施[J].山西建筑,2008,34(3):162-163