在小直徑不銹鋼管樁施工中通過對不銹鋼管進行局部改造，代替鉆桿直接正循環(huán)鉆進成樁，提高施工工效，降低成本，建筑物保護效果較好。

1概述

某兩棟建筑位于武漢市中山大道，始建于20世紀10~30年代，均為西洋古典式風格，屬于武漢市優(yōu)秀歷史建筑。設計地鐵隧道從建筑物旁邊穿過，隧道外邊距建筑物的最小水平距離及垂直距離分別僅為1.12m及9.33m。根據(jù)相關(guān)資料顯示，兩棟建筑物均采用的是條石基礎(chǔ)，基礎(chǔ)埋深較淺，坐落于雜填土、淤泥質(zhì)粘土之上，而隧道從基礎(chǔ)一側(cè)下穿，對周圍土體擾動較大。為降低盾構(gòu)隧道施工產(chǎn)生的沉降對兩建筑的影響，采用小直徑不銹鋼管樁對其基礎(chǔ)進行加固，取得了較好的保護效果。

2工程概況

2.1設計概況。設計采用直徑130mm壁厚6mm不銹鋼管樁對其基礎(chǔ)進行加固。不銹鋼管樁距建筑外邊緣1~2m，傾角65~90度，不銹鋼管樁間距0.25m，加固深度到達隧道底1m，距離管片最小距離≥1m，樁長17.1~27.2m，管內(nèi)灌注M25水泥漿，管外空隙由出漿口溢漿充滿。

2.2地質(zhì)概況。工程典型的土層分布為：①雜填土，層厚1.2~5m，稍密～中密狀態(tài)；②淤泥質(zhì)粘土，層厚2.2~3.1m，呈流塑～軟塑狀態(tài)；③粘土，層厚2.5~4.3m，呈軟塑～可塑狀態(tài)；④粉質(zhì)粘土、粉土、粉砂互層，層厚3.6~6.1m，飽和，粉土呈中密、粉砂呈稍密、粉質(zhì)粘土呈軟塑～可塑狀態(tài)；⑤粉砂，層厚3.4~11.8m，以粉砂為主，呈稍密~中密狀態(tài)；⑥粉細砂，層厚10.8~20.5m，呈中密狀態(tài)。隧道主要位于④粉質(zhì)粘土、粉土、粉砂互層、⑤粉砂、⑥粉細砂這三層中，盾構(gòu)掘進時容易對土層造成擾動，使地表沉降偏大。

3施工方案選擇

3.1初期方案選擇。根據(jù)現(xiàn)場地層情況，前期挑選出了三種成孔工藝進行試驗：全套管鉆進、常規(guī)回轉(zhuǎn)鉆進、振動成孔鉆進，收集三種工藝的施工數(shù)據(jù)后，對其進行對比分析見表1~3項。

綜合考慮環(huán)保、速度、成本、質(zhì)量等方面因素，常規(guī)回轉(zhuǎn)鉆進方案最適用于此處施工小直徑傾斜不銹鋼管樁。

3.2不銹鋼管代替鉆桿鉆進成孔方案。在使用常規(guī)回轉(zhuǎn)鉆進成孔工藝期間，出現(xiàn)如下問題：

①成孔起拔鉆桿后，由于傾斜孔，粉細砂層，容易塌孔、縮孔；②不銹鋼管接頭焊接偏心和變形導致不銹鋼管下放困難；③不銹鋼管焊接耗時過長。

為克服困難，對工藝進行了改進：將管樁的不銹鋼管接頭加工變?yōu)槁菁y連接，并對首節(jié)不銹鋼管焊接鋼筋變?yōu)榕R時鉆頭，從而讓錨固鉆機通過動力轉(zhuǎn)接頭，將不銹鋼管正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆入預定深度即可，無需拔桿、下管。其工藝效果評價如上表第4項所示。

4不銹鋼管代替鉆桿法不銹鋼管樁施工工藝

4.1工藝流程。不銹鋼管加工→樁位放樣→探槽開挖→鉆機定位→跟管（引孔）鉆進→清孔→鉆機移位→水泥漿灌注→插入鋼筋→鋼筋砼冠梁制作

4.2不銹鋼管加工。將壁厚6mm的覫130mm不銹鋼管加工成2m一根，兩端接頭分別車內(nèi)絲及外絲，加工為矩形螺紋接頭。加工廠切割、車絲后運入施工現(xiàn)場。加工動力轉(zhuǎn)接頭，使錨固鉆機動力頭通過轉(zhuǎn)接頭將扭矩及壓力傳至不銹鋼管。

將首節(jié)不銹鋼管頭部的外壁上焊接4根覫12長100mm左右的螺紋鋼，通過調(diào)整焊縫高度控制其開挖直徑在160mm，在內(nèi)壁交叉斜向點焊同型鋼筋。

4.3鉆機定位及鉆桿傾角控制。如圖2所示，首先沿樁位軸線向外開挖2m深探槽，由于地下管線一般埋深不會超過2m，在探明無管線后方可進行下一步施工：

①在樁位左側(cè)外放0.5m及1.5m軸線，在相應樁位用紅油漆做上標記；

②在探明無管線后，將鉆機移至樁位處，鉆頭對準樁位；

③將繩系錘球垂于外放1.5m樁位上，然后將視線對準外放0.5m樁位點，校準鉆機，通過三點一線確定鉆機方位和鉆桿傾向。

用地質(zhì)羅盤調(diào)整鉆桿傾角：

①將羅盤測斜器上的游標所指半圓刻度盤的讀數(shù)調(diào)整為設定傾角θ；

②將羅盤豎起，以其長邊貼緊鉆桿，并與鉆桿軸線平行，觀察測斜器上的長水準氣泡，調(diào)整鉆桿直到水準氣泡居中，代表鉆桿傾角調(diào)整到位。

傾角調(diào)整完畢后，前后移動鉆機，控制鉆桿到樁位外放0.5m控制點水平距離為L，即鉆機鉆桿定位完畢。

4.4跟管鉆進。鉆機將不銹鋼管作為鉆桿，采用常規(guī)正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進方法成孔至設計孔深。

4.5清孔。不銹鋼管鉆進至預定孔深后，將泥漿切換為清水，通過正循環(huán)排出孔內(nèi)泥漿，并清洗孔壁。

4.6施工難點及注意事項

4.6.1受保護建筑物均為條石基礎(chǔ)，需用PDC合金鉆頭引孔穿越條石基礎(chǔ)層。

4.6.2考慮到鉆機在移動過程中，鉆桿傾向傾角可能會發(fā)生變化。待鉆機定位后，用垂球和八角羅盤進行復測并校準。

4.7新舊施工工藝區(qū)別及優(yōu)點。不銹鋼管代替鉆桿直接成樁法相比傳統(tǒng)回轉(zhuǎn)鉆進不銹鋼管施工方法，有如下區(qū)別及優(yōu)點：

4.7.1鉆機無需提鉆拔出鉆桿，節(jié)約了5~10min的鉆桿起拔時間；

4.7.2避免了鉆桿拔出后的塌孔縮孔風險；

4.7.3由控制鉆桿傾角變?yōu)橹苯涌刂?/span>不銹鋼管傾角，提高傾角控制精準及成樁質(zhì)量；

4.7.4直接省去了“安裝不銹鋼管”環(huán)節(jié)，使得每根樁節(jié)約20~40min時間。

4.7.5不銹鋼管就位后無需二次清孔

4.7.6施工工藝流程簡化，提高工效，減小施工風險。

5不銹鋼管代替鉆桿法施工成本分析

采用不銹鋼管代替鉆桿工藝相較普通回轉(zhuǎn)鉆機工藝，省去了起拔鉆桿、測試孔深、安裝不銹鋼管、二次清孔等工序時間，將每根樁的成樁時間縮短了30~55min，使原來每根樁1.5~2h的施工時間縮短至1h左右，同時還降低了鉆進過程中的事故發(fā)生率，使每臺鉆機的日成樁平均米數(shù)由原來的105m/d，提升至200m/d，增至原來的2倍左右。該工程需施工不銹鋼管樁總長為11300m，在使用1臺鉆機情況下，采用不銹鋼管代替鉆桿法相比傳統(tǒng)方法節(jié)約工期50天，實際節(jié)約成本40余萬元。

6結(jié)論與展望

在盾構(gòu)機通過兩建筑物加固區(qū)時，盾構(gòu)機出渣中未出現(xiàn)不銹鋼管樁中不銹鋼管碎片。在盾構(gòu)機通過兩建筑物后，其觀測點最大累計沉降量分別為26.08mm及20.12mm，均小于累計變化量預警值的30mm。證明不銹鋼管代替鉆桿法施工得不銹鋼管樁樁位控制精準，施工質(zhì)量良好，建筑加固保護效果良好。

改進后的新工藝能夠有效提升施工效率，加快施工進度，減小對加固建筑物及周邊環(huán)境的影響，具有較大的社會效益及經(jīng)濟效益，值得在基礎(chǔ)加固工程中推廣應用。