运营中的地铁上方原拆原建项目的桩基工程关键技术

顾巍麟

上海建工五建集团有限公司 上海 200063

1 工程概况

上海万航渡后路93＃～99＃（单号）房屋大修工程（以下简称“拆落地工程”）位于普陀区万航渡后路，近曹杨路桥，93＃～99＃两幢房屋因受轨交11号线隧道施工的影响，造成建筑结构受损，现有关部门决定对2 幢房屋进行原拆原建。新建一幢为6 层底框居民楼，另一幢为5 层框架办公楼，总建筑面积2 500 m2，建筑高度为18.7 m，基坑开挖深度1.4～3.6 m。本工程北侧紧邻苏州河河道，南侧为市政道路，且场地下有轨交11号线隧道穿越，场地周围环境复杂，因此，工程桩采用Φ800 mm钢筋混凝土灌注桩施工。灌注桩共计35 套，桩长63 m，其中靠近地铁盾构处的灌注桩全部采用钢套管护壁以防槽壁坍塌（共计23 套）分布于轨交11号线隧道两侧，总计4 排（图1）。

图1 桩位、隧道定位示意

工程设计人员考虑到房屋整体沉降带来对地铁盾构的不利影响，将工程桩底标高落在第⑧2层粉质黏土夹砂层中。该层土工程性质相对较好，可以满足设计沉降要求。

2 工程施工技术难点

（a）本工程地处闹市区，场地北侧为苏州河，苏州河侧防汛墙与基础边线最近距离仅0.5 m。南侧万航渡后路，道路下市政管线密集。西侧曹杨路桥近在咫尺，东侧紧邻85#～87#老式多层混合结构居民住宅楼。

（b）该工程场地狭小，场地内东侧分布化粪池、污水管及水泵房，原为现拆除建筑与85#～87#老式砖混多层居民住宅楼共同使用，现需保留无法拆除，但直接影响工程桩施工。

（c）本工程为原拆原建工程，建筑物基础下残留预制方桩（200 mm×200 mm×7 m）数量较多，会引起钢套管管壁磨损和变形，影响钢套管成桩质量。而且原建筑物地基土曾经水玻璃等建筑材料处理，直接影响打桩速度。

（d）北侧距苏州河河道距离过近，场地区域下部土体差，使得局部灌注桩难以成孔。

（e）工程建造在运营中的轨交11号线隧道上方，隧道埋深14.3 m，需密切关注地铁沉降位移观测及磨压钢套管施工与盾构的相对位置，确保地铁正常运营。

3 针对本工程技术难点的应对措施

3.1 桩基施工设备的选择

本工程最大的桩基施工难点在于，工程桩桩位离地铁盾构距离较近，最近距离仅1.4～2.5 m，且本工程地理位置紧邻苏州河，土质较差。考虑到传统钻孔灌注桩采用泥浆护壁，通过不同比重的泥浆来平衡地下水以及孔壁的侧向土压力，钻孔过程必须严格遵守操作规程，泥浆比例的调配也要严格控制，在土质不好的情况下极易产生孔壁坍塌，造成对周边土体的扰动，在本工程周边环境如此复杂的情况下并不适用。

考虑到上述因素，本工程选择MT-130全液压套管钻机进行磨压套管施工，通过把成型尺寸的钢套管固定在搓管机的钳口中，以液压为动力，驱动搓管桩机上的液压缸来控制钢管压入的角度和行程，进行回转下压钢管以深入地层，在向下搓管的过程中把钢管中的土体取出直至设计标高。由于使用全套管护壁，在钻孔时，孔径顺直，孔壁的完整性较好，有了钢套管的“硬护壁”也能完全防止孔壁坍塌，完全符合本工程的实际情况。

3.2 地铁盾构稳定性控制

为了不影响轨交11号线的正常运营，根据运营时刻表及桩位平面布置图，研究讨论并不断优化施工方案，最终确定以下施工方案最为合理、可行。

根据相关设计图纸显示，水平方向桩位与地铁盾构最近距离为1.4～2.5 m；垂直方向，在施工套管距离地铁盾构顶斜上方3.8 m处停止搓管施工，第3节与第4节钢套管作业待地铁运营结束后开始施工（作业时间调整为22：00～次日6：00），既保证了地铁盾构的稳定性，又保证了施工工期与质量，施工剖面如图2所示。

图2 钢套管磨压施工剖面

3.3 套管桩施工工艺技术措施

套管桩的施工工艺直接关系到整个工程桩的施工进度计划，也是工程桩施工质量的重要保证，与常规的套管桩施工相比，因原拆建筑物基础下残留预制方桩较多，而且地基土曾经水玻璃等建筑材料处理，按照常规方法施工，势必要影响到磨压钢套管的速度，直接影响工程桩施工进度，同时效果也难以保证。所以，项目部在常规的施工方案基础上，采取焊接合金钻头的方法，大大加快了钢套管磨压施工进度，质量得到保证，效果明显。

在制作钻头过程中，项目专业人员沿钢套管圆周按照同等比例大小，制作出26 枚锯齿的钻头，通过反复调整钻头的主要设计参数，并进行钻孔试验，最终确定钻头主要参数为前角15°、后角10°。

通过此合金钻头的应用，加快了磨压钢套管的速度，使得磨压钢套管的时间缩短了1/3，大大提高了生产效率，赢得了宝贵的工期。

4 工程施工技术重点

在具体施工过程中，应从以下几个方面进行重点控制：

（a）地铁盾构稳定性控制；

（b）全套管钻进成孔垂直度的控制；

（c）套管桩施工工艺的控制；

（d）钢套管辅助成孔的应用。

本工程所实施的一系列施工方案与技术措施在许多方面不同与常规的工程桩施工。因此，及时采取操作性强、适宜性强的施工措施，对于保证本工程工程桩的施工是至关重要的。

5 全套管钻进成孔桩施工工艺[1-4]

5.1 全套管钻进成孔垂直度的控制

为了最大程度地降低全套管钻进对地铁盾构结构的影响，除对其孔口定位误差严格控制外，还应对其垂直度进行严格的控制，根据设计要求为3/1 000，成孔垂直度是保证成孔质量的重要前提，特别对本工程提出更高的要求。

5.1.1 机械与材料选型

本工程采取MT-130全液压套管钻机进行磨压套管施工，功率210 kW，扭矩2 000 kN·m，提升力1 500 kN，钢套管规格为828 mm×14 mm×8 000 mm。

5.1.2 钢套管搭配

根据设计图纸要求，套管总长度为24.6 m，超过地铁盾构底标高3 m，项目部从经济、合理、实用的角度综合考虑，将钢套管合理搭配，套管搭配长度为8 m+6 m+6 m+4.6 m，地面上保证桩机施工1.5 m的长度。

5.1.3 监测、检查与纠偏

在地面上选择2 个相互垂直的方向采用水准仪、线锤来监测地面以上部分的套管垂直度，如发现偏差，立即纠正，本监测方法始终贯穿于每根桩的成孔过程始末。每节钢套管压完后安装下一节套管之前，采用测环或线锤进行孔内垂直度检查，针对不合格现象，立即纠偏，直至合格方可进行下一节钢套管施工。如发现成孔过程中垂直度偏差过大，则采用钻机油缸进行纠偏。如果偏差不大于5 m或套管入土深度在5 m以下时，可直接利用钻机的两个顶升油缸和两个推拉油缸调节套管的垂直度，即可达到纠偏的目的。

5.2 全套管钻进取土

首先，移动套管钻机，使套管钻机抱管器中心对应定位在孔位中心。先压入第1节套管（套管长度控制在8 m以内），压入深度控制在2.5 m以内，然后用旋挖取土的方式套管内取土，随着旋挖取土的推进，逐渐下压套管，要始终保持套管底口超前于取土面且深度不小于2.5 m；第1节套管全部压入土中后（地面以上要留有1.5 m，以便于接管）检测成孔垂直度，如不合格则进行纠偏调整，如合格则安装第二节套管下压取土，依次循环，直到设计孔底标高。

6 钢套管辅助成孔的应用

灌注桩成孔的质量直接关系到整根桩的施工质量[5]，经人工勘探发现，此场地区域下部至6.5 m处均有砾石、混凝土块、土体成稀泥状，以致场地西北角（近苏州河防汛墙）一侧3 根灌注桩成孔困难，项目部采取以下优化方案。

具体做法为：近苏州河防汛墙一侧3 根灌注桩的位置，压入3 根长8 000 mm、Φ828 mm×14 mm的钢套管，用MYT-130全液压套管钻机施工至6.5 m，用钢套管辅助成孔。注意磨压钢套管的压力、速度等均应满足施工要求。

7 实施效果

工程桩施工前，各专业监测单位按照相关文件要求，沿场地内外布设诸多监测点，加强施工过程中的沉降监控测量，用监测数据指导施工，优化施工方案。

施工期间，轨交11号线运营丝毫未受影响，相关沉降及位移值均符合地铁结构变形控制要求。

场地周边地下市政管线沉降及位移、路面最大沉降、桥梁沉降及房屋沉降，监测数据均满足相关主管单位的要求。

8 结语

本次工程桩施工实践过程中，通过上述关键施工技术措施有效合理地应用，既满足结构功能的要求，又保证了工期，实现了工程桩施工控制目标，从根本上较好地解决了复杂环境条件下拆落地项目的工程桩施工难题，优化了设计方案，保证工程桩的施工质量，为后续围护桩施工创造良好的条件，也为类似拆落地项目施工提供了借鉴。