旋挖桩在某工程基坑支护中的应用

2015-03-22钟添明

黑龙江水利科技 2015年1期

钟添明

(广东省水利电力勘测设计研究院，广州510635)

1 旋挖桩的发展状况

近年来，随着在青藏铁路、北京奥运场馆、武广高铁等工程中的成功运用，旋挖桩作为一种较先进的桩基施工工艺得到了迅速的推广。广泛应用于公路、铁路、桥梁和大型公共建筑的桩基础工程。然而，相对于传统的钻孔和冲孔桩而言，旋挖桩在基坑支护中使用的实例却不是很多，下面结合旋挖桩施工工艺的特点，介绍旋挖桩在作者参与的某实际工程基坑支护中的应用。

2 工程概况

2.1 基本情况

该工程为水质净化工程，建成后拥有日处理13 万t水的净化能力，场地位于广州市东风中路。拟建的泵房滤池为地下结构，呈长方形，长约89 m，宽约25 m，基坑开挖深度约13 m，泵房上面局部建设4 层共约900 m2的辅助生产车间及管理用房。

2.2 工程地质条件

场地所在地貌单元属珠江三角洲平原，地形起伏小，河网较发育，原为闲置地，经人工平整后地势平坦，钻孔高程为8.30 ～9.55 m。基坑北侧为约5m宽的过道，及一些植被，东侧为一排旧老民居，基础和结构差;南侧为6 层的小学教学楼，西侧为高架路，高架路下为河涌。

根据本工程的岩土工程勘察报告，场地内岩土自上而下划分为第四系人工填土层、海陆交互相沉积土层、残积土层及白垩系沉积岩等四大类。其中人工填土的厚度3 ～4.5 m，基岩的顶面埋深6． 8～9.0 m。

3 旋挖桩在本工程中的运用

3.1 该工程中使用旋挖桩的优点

工程所在位置周边环境复杂，基坑开挖的深度达13 m，对基坑开挖过程中的沉降和水平变形的要求非常严格，因此基坑支护方案采用排桩+钢筋混凝土内支撑+外围止水帷幕的支护形式。排桩采用直径1 000 mm，间距1 100 mm布置的钢筋混凝土灌注桩，支护桩长度约为18 m。钢筋混凝土支护桩的施工工艺采用旋挖成孔，主要是因为旋挖桩在本工程中有以下优点:

3.1.1 施工速度快，有利于节约工期

本工程为河涌整治的配套工程，建成启用后将向临近的河涌实施净化水补水，为河涌带来清澈、透明的水景，提升周边的环境景观，增加广大群众的公共活动空间，具有良好的社会效益，是重要的民生工程之一，各有关部门都非常重视，希望能按期建成投入使用。

如果工程不能按期完工，整个下游河涌整治的成果都将大打折扣，对相关政府部门和企业的信誉也都将带来不良的社会影响［1］。但由于前期征地拆迁等工作的拖延，建设工期严重滞后，待到完成拆迁并全面施工，地下泵房和附属管理房的工期仅剩不到1 a，中间还有传统的春节假期和南方每年春季多雨天气的影响，要在这么短的时间内完成土建、地面绿化、设备安装调试以及试运行是个十分巨大的挑战，施工工期相当紧张［2］。为了减小拆迁对进度的影响，只能对土建的设计方案和施工组织进行优化，在确保安全及质量的前提下压缩工期，采用有利于加快工程进度的工艺。

不同于钻孔或冲孔施工将岩土搅碎后通过排出泥浆返上地面，旋挖桩机施工时是靠底部带有活门的筒式钻头回转破碎岩土，并直接将其装入钻斗内提升运至地面，无需将岩土搅碎后靠泥浆返出孔外，取土及弃土都比较容易，因此旋挖成孔的一个很重要的优势就是成孔速度快。

本工程基坑支护所采用的支护桩直径为1 000 mm，桩长约18 m，总桩数为210 根，由于场地比较狭窄，不适宜采用多台钻机同时进场施工，因此从施工工期的角度考虑，采用成孔速度快的旋挖桩是非常有利的。

3.1.2 噪音和震动小，环境污染小

本工程位于闹市居民区，南侧为6 层的小学教学楼，东侧为一排旧老民居，如果采用钻孔或冲孔成孔，会对周围的民居和学校造成较大的噪音，影响居民和学校师生的生活;更为重要的是，这两种成孔方式会产生较大的震动，东侧的部分民房已经非常破旧，稍大的震动都极容易造成这些民房外墙批荡和室内天花的脱落［3］。旋挖桩机施工的噪声主要来自机身发动机的声音，噪声及震动都很小，特别适合在市区或居民区使用。同时由于旋挖桩成孔时不用靠泥浆带出渣土，因此泥浆的用量小，可以减小对周边环境的污染。因此，从减小噪音和震动以及环境污染的角度考虑，在本工程中使用旋挖桩也是非常有利的。

3.2 应用时应注意的一些问题

虽然旋挖桩在本工程基坑支护的应用中取得了良好的效果，但是，在应用过程中，尚应根据工程的具体情况进行综合的比较分析，首先是应注意经济性的比较。

众所周知，旋挖桩在推广过程中最大的障碍就是设备价格昂贵，造成施工成本与其他成孔方式相比较高，市场竞争力较差。虽然经过近年来的快速发展，中国自主品牌的旋挖钻不断发展壮大，在国内旋挖钻机市场中占的份额也越来越大，到目前国内工程中使用的旋挖钻机大多已是国产的，但由于核心部件和很多关键元器件对进口的依赖性依然很大，这也使旋挖钻机设备相对于其它成孔设备的价格依然较高［4］。

但是在另一方面，由于旋挖桩施工的速度快、效率高，可以节约机械台班和工人人工，同时由于泥浆的用量较少，可以减少余泥的清运。

因此，使用过程中应结合项目自身的资金情况，项目工期和合同约定的奖罚情况等进行综合考虑，结合工程的特点充分发挥其优点，才能取得良好的经济效益。

其次，本工程的施工过程中，由于上部杂填土较厚，加上地下水位较高，在旋挖桩的成孔过程中虽然已采用泥浆护壁，但基坑开挖时发现部分桩在这一土层有塌孔的现象，部分桩在杂填土段的桩成形较差，有外扩现象，既造成了混凝土用量的增加，外扩出来的混凝土块又影响后来的基坑开挖和主体施工［5］。

因此，旋挖桩在填土层中施工要适当控制钻进速度，尽量多转少钻，增强护壁的效果，减少塌孔和缩孔的现象。