地下交通管廊与地下空间联络通道密集型群桩

地下交通管廊与地下空间联络通道密集型群桩

重力坝施工工法

张世阳、孟现金、张晨宇、曹鹏松、张河洋

中国建筑第八工程局有限公司

1.前言

工商银行项目位于郑州市东区CBD区域，九如路与商务外环路交叉口西北，龙湖金融中心外环。项目紧邻中环辅路，建筑结构与中环辅路及综合管廊紧密相连，建筑结构地下空间与中环辅路形成连通口及综合管廊，形成超大面积地下空间。

工程在已经存在部分施工完成联络通道及管廊的情况下，需要将后续施工的结构联络通道及管廊与现有结构完成结合，因此存在对结构变形控制的要求，同时地下管廊对于围护有防水要求。

常规止水帷幕采取钻孔灌注桩或地下连续墙施工。联络通道处施工长度短，作业区域小，采取地下连续墙施工经济效益低且施工不便利；联络通道接口处结构对围护控制变形能力要求高，单排钻孔灌注桩侧向高度不足，无法解决土侧向压力问题。

采取高压旋喷桩形成的密集型群桩重力坝不仅解决土体侧向压力问题，同时具有良好的止水效果，施工时对土体扰动小，可以有效解决在空间有限的地下管廊与地下空间联络通道处已有部分管廊通道施工完成的状况下，新建管廊接口对变形和止水的要求。

2.工法特点

2.1对周围土体扰动和位移影响较小，不易发生对前桩的挤断。通过高压将多余泥浆排出，降低地内压力，重力坝施工顺序采用从联络通道处向外侧施工，减小对土体的扰动，并减小土体对联络通道的压力。

2.2能够有效控制多排桩形成有效整体，咬合紧密。通过对桩位置的控制，布设时桩与桩之间的距离小于桩的半径，使桩与桩之间形成整体。

2.3施工作业场地需求小。重力坝位处地下管廊与地下空间联络通道的交界处，施工作业场地小，精密度要求高。高压旋喷桩机机械轻巧易安装，操作简便，对施工过程控制能力强，能够形成质量良好的桩。

2.4同时拥有止水与挡土功能。在施工过程中，在高压旋喷桩中心布设钢筋与钢管，提高桩的抗弯能力，提高重力坝整体挡土能力，同时重力坝拥有良好的整体性，止水效果良好。

3.适用范围

该工法适用于空间有限的地下管廊与地下空间联络通道处已有部分管廊通道施工完成状况下，对新建管廊接口处的止水与变形要求高的围护工程。

4.工艺原理

地下管廊与地下联络通道处共采取四种桩型以达成结构对止水及挡土功能。如图4.1-1、4.1-2所示，A为现有管廊接口处支撑桩，采用高压旋喷桩内部插入型钢，型钢与现有管廊间通过钢筋混凝土牛腿进行连接，具有对现有管廊竖向变形的控制功能，并且对重力坝及接口底部高压旋喷桩进行有效连接；B为内插钢筋或钢管的高压旋喷桩形成的密集型群桩重力坝，对管廊接口两侧的土体压力进行有效的控制；C为管廊接口底部单排高压旋喷桩，实现界面分隔；D为地下管廊外墙及管廊接口处支撑桩之间的斜向填充，采用斜向高压旋喷桩，对土体进一步加固，保障管廊外墙的变形在控制范围内。通过四种桩型的有效连接形成具有良好支撑、挡土、防水于一体的结构。

图4.1-1

图4.1-2

5.施工工艺流程及操作要点

5.1施工工艺流程

图5.1-1施工工艺流程

5.2操作要点

5.2.1管廊接口底部C

5.2.1.1定位放线。对比图纸与现场情况，确保图纸正确，出现误差等其他状况及时上报并与设计院、甲方沟通。图纸无误后，通过精确地定位，确定施工位置，平面定位偏差不得大于20mm。

5.2.1.2挖槽造孔。根据现场放线移动钻机，使钻杆头对准孔位中心。同时为保证钻机达到设计要求的垂直度，钻机就位后必须作水平校正，使其钻杆轴线，垂直对准钻孔中心位置，保证钻孔的垂直度不超过1％。若发现偏斜，则在机座下加垫薄木块进行调整。钻进成孔，严格按已定桩位进行成孔，平面位置偏差不得大于50mm。将喷管下至孔底并达到设计深度，当喷嘴达到设计标高后，就可以由下而上进行喷射注浆。提前挖好沟槽用以收集泥浆，防止土体污染。

5.2.1.3高压旋喷桩基施工。启动高压泵→待喷管旋转数圈后→不提升喷管，停留在底部旋转1～2分钟→旋转提升→提升至预处理高度(标高)，高压泵喷射水泥浆液→向上提升喷管至预处理高度后，关停泥浆泵，提出喷管至地面→清洗钻具，移机至下一孔位。喷射施工完毕后，应把注浆管等机具设备冲洗干净，管内机内不得残存水泥浆。把浆液换成水，在地面上喷射，以便把泥浆泵、注浆管和软管内的浆液全部排除。

5.2.1.4桩机移位。管廊接口底部高压旋喷桩施工流程如图5.2-3，桩机施工顺序以由两端向中间线路施工，先施工一侧后施工另一侧，具体由A-1→A-10→A-19→A-11。

图5.2-3

5.2.2重力坝B

5.2.2.1定位放线。定位放线要求同5.2.1.1。

5.2.2.2挖槽造孔。钻孔要求同5.2.1.2，提前挖好沟槽用以收集泥浆，防止土体污染。

5.2.2.3高压旋喷桩基施工。高压旋喷桩施工流程同5.2.1.3。

5.2.2.4插入钢筋（钢管）。钢筋（钢管）插入宜在高压旋喷桩施工结束后30分钟内进行，插入垂直度偏差不得大于1/200,长度偏差不得大于10mm，顶端标高不得大于30mm。

5.2.2.5桩机移位。重力坝施工流程如图5.2-2，桩机施工顺序以S形线路施工，具体由D-1→D-2→D-3→D-9→D-10→D-17→D-23→D-24→D-30，另一侧同理，桩机采用倒退施工。

图5.2-2

5.2.3竖向支承A

5.2.3.1定位放线。定位放线要求同5.2.1.1。

5.2.3.2钻孔插管。钻孔要求同5.2.1.2。

5.2.3.3高压旋喷桩基施工。高压旋喷桩施工流程同5.2.1.3。

5.2.3.4插入型钢。型钢插入宜在高压旋喷桩施工结束后30分钟内进行，插入垂直度偏差不得大于1/200,长度偏差不得大于10mm，顶端标高不得大于30mm，形心转角不得大于3°。

5.2.3.5钢筋混凝土牛腿施工。先布设钢筋与型钢连接，后进行混凝土浇筑。具体钢筋布置见图5.2-1。

图5.2-1砼牛腿平面大样

5.2.4管廊侧墙外斜向高压旋喷桩加固体D

5.2.4.1定位放线。定位放线要求同5.2.1.1。注意施工作业区域在已有地下联络通道侧墙处，定位精度要求高。

5.2.4.2造孔。高压旋喷桩机具有全方位施工能力，控制钻孔角度为80°。

5.2.4.3高压旋喷桩基施工。高压旋喷桩施工流程同5.2.1.3，水泥浆液压力保证大于25MPa，并在桩底适当加大压力，并在提升过程中减小，保证施工过程中地下管廊侧墙不受影响。

5.2.4.4桩机移位。桩机移动到另一侧，施工流程同理。

6.材料与设备

主要材料及设备仪器使用情况如表6.1-1、6.2-1所示：

表6.1-1主要设备仪器使用情况

表6.2-1主要材料

7.质量控制

7.1质量控制标准

7.1.1质量控制标准依据

本工法除严格遵循以下标准和规范外，还应执行项目所在地行政主管部门和相关行业的文件及要求：

表7.1-1执行标准规范

7.1.2质量控制标准

7.1.1高压旋喷桩须待周边的工程桩、围护桩、搅拌桩、等厚度水泥土搅拌墙施工结束，并达到设计要求方可施工。

7.1.2高压旋喷桩应采用二重管法。当注浆管置入，喷嘴达到设计标高即可喷射注浆，注浆管分段提升的搭接长度宜大于100mm。高压旋喷桩28d无侧限抗压强度标准值不小于1.0MPa。

7.1.3高压旋喷桩垂直度偏差不大于1/200，且施工单位应确保相邻旋喷桩间搭接满足设计要求。

7.1.4施工单位应根据以上要求进行一组现场的高压旋喷桩试桩成桩试验，确定实际采用的水泥掺量、水泥浆液水灰比、成桩工艺、钻机下沉与提升速度等施工参数和施工步骤，并根据试桩成桩过程中出现的问题进行调整，试成桩数据应及时提交业主、设计、监理及相关单位。

7.1.5高压旋喷桩桩身强度采用28天龄期后取芯来判定。钻取桩芯宜采用直径不小于100的钻头，直径即为所取的桩芯芯样直径，宜采用1:1的高径比，取芯抽检数量不少于2根，每根桩的取芯数量不宜少于5组，每组不宜少于3件试块，应在全桩长范围内连续钻取桩芯，取出的桩芯不得长时间暴露与空气当中，应及时蜡封，立即送检。

7.2质量控制措施

7.2.1技术准备。在正式施工前应根据现场实际情况施工，确定最优的注浆量、配比，浆液的工作压力和其他施工参数。针对不同深度地层土质情况调整旋喷参数，采取提高喷射压力、泵量，降低回转和提升速度或复喷工艺等措施。

7.2.2原材料控制。进场的水泥等材料，供货单位必须提供质量保证书等有关资料，工地按规定做好复检、抽检，待检验合格后方准投入使用。

7.2.3浆液控制。对喷浆浆液配比严格控制，要搅拌均匀，及时使用以避免搁置时间过长使浆液沉淀。定时对浆液进行检查检测工作，严格按照操作程序施工，减少操作失误。

7.2.4设备检查。1）每次高压旋喷桩施工作业前，检查喷浆嘴、检查高压旋喷钻杆旋转速度、提升速度及喷浆压力、流量，保证高压喷射设备施工参数符合设计要求。2）每根桩施工结束后都应对喷嘴进行检查，当发现喷嘴直径扩大的应及时更换。

7.2.5注浆作业。1）喷嘴达到设计标高即可喷射注浆，喷射注浆参数达到规定值后，提升注浆管，由下而上喷射注浆。钻孔提升钻速15~20cm/min，注浆管分段提升的搭接长度＞100mm。压力控制、转速、提升速度根据现场施工进行适当调整，确保注浆过程中不出现上升、冒浆等情况。2）采用分段控制、复核施工水泥用量的方式保证高压旋喷施工工程中的水泥掺入量达到设计要求。3）施工时搭接间隔不宜大于12小时，否则采取补桩措施。

7.2.6设备冲洗。当旋喷提升到设计标高后，旋喷即告结束。施工完毕应把注浆管等机具设备冲洗干净，把浆液换成水，在地面上喷射，以便把泥浆泵、注浆管软管内的浆液全部排出，确保管内机内无残存水泥浆。

7.2.7工序管理。实行工序管理制度，由现场工程师及时协调，使各工序紧密衔接，质量工程师每天跟踪检查、验收控制各工序质量，每道工序必须由施工班组自检，内检复核后交监理复核。严格执行先验收后隐蔽的工作程序。

8.安全措施

8.1高压泥浆泵、空压机、高压清水泵必须指定专人操作，压力表应定期检修检定，以保证正常工作。

8.2钻机操作人员应具有熟练操作技能。

8.3施工前应检查高压设备和管路系统，高泥浆泵体内不得留有残渣和铁屑，各类密封圈套必须完整良好，无泄漏现象，其压力和流量（风量）需满足设计要求，应检查管道的耐久性以及管道连接是否可靠，泵体、注浆管及喷嘴内不得有任何杂物，各类密封圈必须良好，无渗漏现象，否则接头断开、软管破裂，将会导致浆液、高压水流飞散、软管甩出等安全事故。

8.4安全阀中的安全销要进行试压检验（试压检验到当地压力容器检验所检验），必须确保在达到规定压力时能断销卸压，绝不能轻易安装未经试压检验的自制安全销。

8.5指定专人司泵，压力表应定期检修，保证正常使用，高压泵、钻机、浆液搅拌组等要密切联系配合协作，一旦某部发生故障，应及时停泵停机，及时排除故障。

9.环保措施

9.1做好施工现场保洁工作。

9.2对排除泥浆进行挖槽收集，防止泥浆四溢污染。

9.3定期清理、疏通排水系统，及时清除泥浆池、集土点、三级沉淀池和大门冲洗池中的污泥及漂浮物，保持排水管、沟畅通不损坏，保证生活污水排放达标。

9.4专人管理垃圾储存清运工作。

9.5钢筋加工区管理。进场钢筋和已加工制作的半成品钢筋件必须做好标识，有序堆放；钢筋加工区必须定期清理，短节料按品种、规格堆放，进行综合利用；场内铁锈粉尘要每天清除，钢筋加工设备维修保养时要采取铺垫措施，防止机油污染地坪。

9.6材料运输、堆放管理。

车辆禁止超载，出门时必须用水冲洗；卸车时，必须缓慢进行，不能猛踩油门造成排气管冲灰产生扬尘；

沙石堆料设专用池槽，堆积方正、周边拍平压实，并用密目网覆盖，必要时用水淋洒控制扬尘；对水泥、沙石用料必须计划用量、控制进场数量，随到随用，不得大量囤积形成场尘发生源；

钢筋、周转材料必须按计划用量分期组织进场，并划分堆料场地，进场后立即分类整理、归档上架，做好标识，做到有序堆放、使用方便，不污染现场。

9.7夜间施工管理。原则上每日施工时间在6：00—22：00，以便夜间不影响周围居民休息；如确实需要夜间（22：00—6：00）连续施工的，须到区环保部门办理夜间施工许可证，且张贴告示居民，减少居民投诉。

9.8大功率照明灯具全部安装灯罩和整流器消声罩，防止强光直照居民区和噪声影响居民休息。

9.9每天施工做到工完场清，回收余料，清除垃圾，保持现场整洁。

10.效益分析

10.1经济效益

工商银行河南省分行项目管廊通道重力坝采用高压旋喷二重管施工，通过对施工工序的控制等措施，为后续地下室外立面施工提供安全的作业面，提高现场施工效率。同比采用其他围护方式节约7天，共计经济效益17.72万元。

压缩工期7天，工期摊销成本（含机械租赁费）为20800元/天，共14.56万元。

材料上：高压旋喷桩采用25％的水泥掺量，重力坝共60根桩，每根可节约60元，共计0.36万元。

人工上：高压旋喷桩桩机工共需9人，工期压缩7天，人工每日500元，共计3.15万元。

机械上：共使用一台高压旋喷桩机，相比普通钻机增加300元/日，共计-2.49万元。

表10.1-1经济效益

10.2社会效益

在对部分建成地下管廊与地下联络通道接口处，在本工法下，有效实现了已建成部分与未建成部分管廊及联络通道之间的界面隔离，并保障了界面分隔的安全性。缩短了工期，得到了监理及业主的一致好评。

11.应用实例

中国工商银行股份有限公司河南省分行综合营业大楼项目位于河南省郑州市郑东新区副CBD北龙湖金融岛外环组团—TC3-10地块，总用地面积约10002.0.62平方米。总建筑面积约86997.14平方米。地下建筑面积32341.5平方米，地上建筑面积54655.64平方米。地下4层，地上主楼20层，裙房4层，建筑高度约90.15米。

本工程采用高压旋喷桩施工二重管法施工，形成的密集型群桩重力坝施工工序简洁，设备简单，管理方便，形成的重力坝具有良好的整体性，同时产生了良好的挡土与止水效果，在现有部分管廊通道的情况下，对周围土体造成的影响小，并对墙体产生了良好的支撑、挡土、止水效果，取得了较好的经济和社会效益。

图11.1-1基坑周边环境示意图

图11.1-2综合管廊接口处重力坝平面布置图