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摘要：本文介绍了钻孔咬合桩及SMW施工工艺在地铁1号线红普路站深基坑工程中应用。
关键词：地铁深基坑；钻孔咬合桩；SMW施工；围护；
1. 工程概况
红普路车站位于俞家路和红普路交叉路口东侧，车站为地下两层岛式车站，地下一层是站厅层，地下二层是站台层，采用双层单柱双跨框架结构。车站主体长406.384m，标准段宽18.7m，车站基坑开挖深度15.90m，西端头井开挖深度约18.0m，东端头井开挖深度约18.1m，其中西端头井下翻梁最深部位为19.2m。车站附属结构包括4个出入口和2个风井。
车站主体围护结构采用φ1000mm钻孔咬合桩，搭接250mm。风井、出入口等附属结构围护采用Φ850mmSMW工法桩，型钢分为密插以及隔一插一形式，H型钢规格700×300×13×20。搅拌桩强度要求：qu(28)≥1Mpa。
2. 工程地质情况
根据《杭州地铁1号线Ⅱ标红普路站岩土工程详细勘察报告（详细勘察）》提供的资料，红普路站位于杭州市东面，属钱塘江冲海积平原地貌单元，场区内地势平坦由上至下地层分布如下：
开挖深度范围内土层为①1层杂填土、①2层耕植土、③2层砂质粉土、③3层砂质粉土、③5层砂质粉土、③6层砂质粉土夹粉砂，局部开挖到③7层砂质粉土和④3层淤泥质粉质粘土。主要开挖土层③2～③7层为粉土、粉砂，其特性为饱水振动易液化，极易坍塌变形、稳定性差，渗流作用下易产生流砂现象。基坑底部土层为③7砂质粉土，松散～稍密状，工程性能较差，下卧高压缩性的④3层淤泥质粉质粘土（局部坑底土层已至④3层），坑底易产生回弹隆起现象，淤泥质土具高含水量、大孔隙比、低强度、高灵敏度、弱透水等特性。
车站基坑底以下分布有⑥3层粉砂、⑦2粉质粘土、⑧2粉质粘土，⑥3层粉砂，中密状态，工程性能较好；⑦2层粉质粘土，可塑状，中等偏高压缩性土，工程性能尚好，⑧2层粉质粘土，软～可塑，弱透水性，工程性能一般。
各土层物理力学指标见表1。
表1地质情况汇总表
3. 场内地下水情况
本工程场地地下水存在两个主要含水层，即浅层潜水和深层承压水。
工程区浅部地下水属孔隙性潜水类型，主要赋存于上部①层填土及③大层粉土、粉砂中，补给来源主要为大气降水及地表水，并与河塘呈互为补给关系，地下水位随季节性变化，勘探期间测得水位埋深0.5～1.1m，对应高程为4.87～3.80m。
工程区第一承压水含水层主要分布于⑥3层粉砂，水量中等。根据勘察报告微承压水头埋深在地表下6.10m，相应高程为-0.49m。根据车站最深开挖深度对承压水水头埋深最浅时段进行初步验算，基坑开挖存在坑底突涌危险，需在施工过程中慎重对待。
3． 基坑围护施工方案
3.1主体结构围护施工
红普路站主体围护采用钻孔咬合桩施工，咬合桩桩径为1000mm，搭接长度为250mm，桩长根据不同位置分为3个规格进行施工，分别为Z1、Z2、Z3。其中Z1桩的桩长为31.2m，Z2桩的桩长为27.2～28.75m，Z3桩的桩长为30.7m。要求钢筋混凝土桩的混凝土为C30S8，素混凝土桩的混凝土为C20，桩的垂直度控制在3‰以内。
1）主体围护钻孔咬合桩施工工艺
车站主体围护结构采用钻孔咬合桩施工，其原理为：采用全套管钻孔钻机的液压摇动装置并辅以加压，使套管反复边做圆周摇动、边压入，从而较大幅度地减少套管与土层间的摩阻力，同时抓斗不间断的取土，如此钻至设计深度。然后，测定孔深，放入钢筋笼，再按适宜的工艺要求灌注混凝土即可成桩。钻孔咬合桩是桩与桩之间形成相互咬合排列的一种基坑支护结构，为了便于切割，桩的排列方式一般为一根素混凝土桩（A桩）和一根钢筋混凝土桩（B桩），间隔布置，施工时先施工两侧素混凝土桩，再施工中间钢筋混凝土桩，要求必须在素混凝土桩初凝之前完成钢筋混凝土桩的施工。
2）钻孔咬合桩质量控制措施
①咬合桩垂直度控制
地面监测：在地面选择两个相互垂直的方向采用线锤（或两台经纬仪）监测地面以上部分的桩的垂直度，发现偏差时随时纠正。这项监测在每根桩的成孔过程中应自始至终坚持，不能中断。
孔内检查：每节套管压完后安装下一节套管之前，都要停下来用 “测环”进行孔内垂直度检查，不合格时需进行纠偏，直至合格才能进行下一节套管施工。
②防止管涌
在地下水丰富有活动水的砂层施工，套管要尽量压入砂层中一般到2～4m，就不会出现管涌。为了保险起见，可以使套管继续下压直到穿过砂层，再抓出套筒中的砂土。但一般底部要保留2～4m厚的砂土层与套筒外的砂土层平衡压力，防止管涌。对于地下水位过高，可以在套筒内补水，以平衡套筒外的水压力。
③防止钢筋笼上浮和下沉
防止钢筋笼上浮：确保钢筋笼加工的垂直度，在钢筋底部焊接鋼筋砼板，对φ1000钻孔咬合桩在允许的范围内减少钢筋笼直径，使钢筋笼的外径φ≤850mm。
防止钢筋笼下沉：成孔后桩底添加一定深度的片石、砼块，提高持力层的承载力；加强并增大抗浮板的面积，以增加钢筋笼和持力层的接触面。
成孔后砼管随砼浇注逐段起拔，起拔套管视起拔状况精心操作，阻力过大时采用多转动慢拔，保证套管起拔中的顺直，在任何情况下严禁强行拔起。
3.2 附属结构围护SMW施工工艺
红普路站附属结构包括4个出入口和2个风井，围护结构均采用SMW工法桩施工，桩径为850mm，搭接250mm，桩心距600mm，H型钢钢材为Q235-B，尺寸为H700×300×13×20，桩长从15m～19m不等，其中最下部为1m的素桩。水泥土采用32.5＃普通硅酸盐水泥，水泥掺量为20％，强度1.5MPa。
(1) 测量放线
根据业主提供的坐标基准点，遵照图纸制定的尺寸位置，以工程设计图中SMW围护体的理论中心线（外放5cm）为沟槽的中心线，在沟槽的两侧设置可以复原中心线的标桩，以便在开挖好沟槽的情况下，也能随时检查沟槽的走向中心线。放样定线后做好测量技术复核单，提请监理进行复核验收签证。
(2) 开挖导沟
采用0.8m³挖机开挖工作沟槽，沿围护内边控制线开挖，沟槽宽度约为1400mm，深度为900mm。遇有地下障碍物时，利用挖土机清障，清障后产生过大的空洞，用素土回填压实，重新开挖导沟以保证SMW施工顺利进行。
(3) 定位、钻孔、移机
在开挖的工作沟槽外侧设置导向定位线，按设计要求在导向定位线上固定分幅点位置，操作人员根据确定的位置严格控制钻机定位，确保桩机到位不偏，同时为控制钻管下钻深度达到标高，标高控制：○1先测量机台标高，○2根据搅拌桩深度标定钻杆长度并做好记号。严格控制下钻、提升的速度和深度。机械设备的移动，沿着土体加固轴线，采用半侧挤压施工顺序全断面套打，以此循环直至围护墙体成型。施工时不容许出现施工冷缝，如因特殊原因出现超过8小时施工接缝，须采用两孔套打的措施加以补强。
(4) 搅拌注浆
在施工现场搭建全自动搅拌系统，在开机前应进行浆液的搅制，开钻前对拌浆工作人员做好交底工作。水泥浆液的水灰比为1.5，每立方搅拌水泥土水泥用量为360kg，拌浆及注浆量以每钻的加固土体方量换算,浆液流量以浆液输送能力控制。土体加固后，搅拌土体28天抗压强度不小于1.5MPa。
4.基坑降水
4.1坑外降水井的布置
为了减少主动区水压力对基坑围护的压力，决定在在离基坑围护外边线1.5-2m内设置降水井。
4.2 坑内降水井的布置
1）降压井的布置
根据红普路站勘察资料及我们对第一成压含水层按照最不利情况进行计算的结果，需要降低承压水的水头高度。根据专家意见及设计意见，布置降压井10口（含2口备用井），观测井1口。井深为31m.
2）疏干井布置
疏干井布置为确保基坑顺利开挖，需降低基坑开挖深度范围内的土体含水量，本工程需要疏干的层位包括①2、③2、③3、③6和④3层中潜水。
为了更好的疏干④3层中的潜水，疏干井进④3层，疏干井布设的时间越早越好。同时为了基坑的安全，疏干井的深度控制在进④3层后保留3m④3土，防止⑥3承压水穿透④3沿着疏干井冒出基坑底。
坑内疏干井数量按下式确定：
n = A / a井
式中：n — 井数(口)；
A — 基坑需疏干面积 (m²)；
a井— 单井有效疏干面积 (m²)；
根据降水施工经验，单井有效疏干面积a井一般为150～250m²，根据相关资料，本工程中需要疏干的土层主要为砂质粉土，故取200m²。
主体结构疏干井数：n=A/a井=7600/200≈38，拟布置38口疏干井，井深19m。
5. 基坑监测
1）通过将监测数据与预测值作比较，判断上一步施工工艺和施工参数是否符合或达到预期要求，同时实现对下一步的施工工艺和施工进度控制，从而切实实现信息化施工；
2）通过监测及时发现工程桩施工过程中的环境变形发展趋势，及时反馈信息，达到有效控制施工对周边环境影响的目的；
3）将现场监测结果反馈设计单位，使设计能根据现场工况发展，进一步优化方案，达到优质安全、经济合理、施工快捷的目的；
4）通过跟踪监测，在换撑或支撑拆除阶段，施工科学有序，保障基坑始终处于安全运行的状态。
6. 结束语
综合考虑建设区域的这些地质特性和周边环境的具体情况，工程采取重力式深层水泥搅拌桩帷幕堵水＋土钉护坡相结合的方法，结果既保证了工程的质量，也取得了良好的社会效果。
注：文章内的图表及公式请以PDF格式查看
关键词：地铁深基坑；钻孔咬合桩；SMW施工；围护；
1. 工程概况
红普路车站位于俞家路和红普路交叉路口东侧，车站为地下两层岛式车站，地下一层是站厅层，地下二层是站台层，采用双层单柱双跨框架结构。车站主体长406.384m，标准段宽18.7m，车站基坑开挖深度15.90m，西端头井开挖深度约18.0m，东端头井开挖深度约18.1m，其中西端头井下翻梁最深部位为19.2m。车站附属结构包括4个出入口和2个风井。
车站主体围护结构采用φ1000mm钻孔咬合桩，搭接250mm。风井、出入口等附属结构围护采用Φ850mmSMW工法桩，型钢分为密插以及隔一插一形式，H型钢规格700×300×13×20。搅拌桩强度要求：qu(28)≥1Mpa。
2. 工程地质情况
根据《杭州地铁1号线Ⅱ标红普路站岩土工程详细勘察报告（详细勘察）》提供的资料，红普路站位于杭州市东面，属钱塘江冲海积平原地貌单元，场区内地势平坦由上至下地层分布如下：
开挖深度范围内土层为①1层杂填土、①2层耕植土、③2层砂质粉土、③3层砂质粉土、③5层砂质粉土、③6层砂质粉土夹粉砂，局部开挖到③7层砂质粉土和④3层淤泥质粉质粘土。主要开挖土层③2～③7层为粉土、粉砂，其特性为饱水振动易液化，极易坍塌变形、稳定性差，渗流作用下易产生流砂现象。基坑底部土层为③7砂质粉土，松散～稍密状，工程性能较差，下卧高压缩性的④3层淤泥质粉质粘土（局部坑底土层已至④3层），坑底易产生回弹隆起现象，淤泥质土具高含水量、大孔隙比、低强度、高灵敏度、弱透水等特性。
车站基坑底以下分布有⑥3层粉砂、⑦2粉质粘土、⑧2粉质粘土，⑥3层粉砂，中密状态，工程性能较好；⑦2层粉质粘土，可塑状，中等偏高压缩性土，工程性能尚好，⑧2层粉质粘土，软～可塑，弱透水性，工程性能一般。
各土层物理力学指标见表1。
表1地质情况汇总表
3. 场内地下水情况
本工程场地地下水存在两个主要含水层，即浅层潜水和深层承压水。
工程区浅部地下水属孔隙性潜水类型，主要赋存于上部①层填土及③大层粉土、粉砂中，补给来源主要为大气降水及地表水，并与河塘呈互为补给关系，地下水位随季节性变化，勘探期间测得水位埋深0.5～1.1m，对应高程为4.87～3.80m。
工程区第一承压水含水层主要分布于⑥3层粉砂，水量中等。根据勘察报告微承压水头埋深在地表下6.10m，相应高程为-0.49m。根据车站最深开挖深度对承压水水头埋深最浅时段进行初步验算，基坑开挖存在坑底突涌危险，需在施工过程中慎重对待。
3． 基坑围护施工方案
3.1主体结构围护施工
红普路站主体围护采用钻孔咬合桩施工，咬合桩桩径为1000mm，搭接长度为250mm，桩长根据不同位置分为3个规格进行施工，分别为Z1、Z2、Z3。其中Z1桩的桩长为31.2m，Z2桩的桩长为27.2～28.75m，Z3桩的桩长为30.7m。要求钢筋混凝土桩的混凝土为C30S8，素混凝土桩的混凝土为C20，桩的垂直度控制在3‰以内。
1）主体围护钻孔咬合桩施工工艺
车站主体围护结构采用钻孔咬合桩施工，其原理为：采用全套管钻孔钻机的液压摇动装置并辅以加压，使套管反复边做圆周摇动、边压入，从而较大幅度地减少套管与土层间的摩阻力，同时抓斗不间断的取土，如此钻至设计深度。然后，测定孔深，放入钢筋笼，再按适宜的工艺要求灌注混凝土即可成桩。钻孔咬合桩是桩与桩之间形成相互咬合排列的一种基坑支护结构，为了便于切割，桩的排列方式一般为一根素混凝土桩（A桩）和一根钢筋混凝土桩（B桩），间隔布置，施工时先施工两侧素混凝土桩，再施工中间钢筋混凝土桩，要求必须在素混凝土桩初凝之前完成钢筋混凝土桩的施工。
2）钻孔咬合桩质量控制措施
①咬合桩垂直度控制
地面监测：在地面选择两个相互垂直的方向采用线锤（或两台经纬仪）监测地面以上部分的桩的垂直度，发现偏差时随时纠正。这项监测在每根桩的成孔过程中应自始至终坚持，不能中断。
孔内检查：每节套管压完后安装下一节套管之前，都要停下来用 “测环”进行孔内垂直度检查，不合格时需进行纠偏，直至合格才能进行下一节套管施工。
②防止管涌
在地下水丰富有活动水的砂层施工，套管要尽量压入砂层中一般到2～4m，就不会出现管涌。为了保险起见，可以使套管继续下压直到穿过砂层，再抓出套筒中的砂土。但一般底部要保留2～4m厚的砂土层与套筒外的砂土层平衡压力，防止管涌。对于地下水位过高，可以在套筒内补水，以平衡套筒外的水压力。
③防止钢筋笼上浮和下沉
防止钢筋笼上浮：确保钢筋笼加工的垂直度，在钢筋底部焊接鋼筋砼板，对φ1000钻孔咬合桩在允许的范围内减少钢筋笼直径，使钢筋笼的外径φ≤850mm。
防止钢筋笼下沉：成孔后桩底添加一定深度的片石、砼块，提高持力层的承载力；加强并增大抗浮板的面积，以增加钢筋笼和持力层的接触面。
成孔后砼管随砼浇注逐段起拔，起拔套管视起拔状况精心操作，阻力过大时采用多转动慢拔，保证套管起拔中的顺直，在任何情况下严禁强行拔起。
3.2 附属结构围护SMW施工工艺
红普路站附属结构包括4个出入口和2个风井，围护结构均采用SMW工法桩施工，桩径为850mm，搭接250mm，桩心距600mm，H型钢钢材为Q235-B，尺寸为H700×300×13×20，桩长从15m～19m不等，其中最下部为1m的素桩。水泥土采用32.5＃普通硅酸盐水泥，水泥掺量为20％，强度1.5MPa。
(1) 测量放线
根据业主提供的坐标基准点，遵照图纸制定的尺寸位置，以工程设计图中SMW围护体的理论中心线（外放5cm）为沟槽的中心线，在沟槽的两侧设置可以复原中心线的标桩，以便在开挖好沟槽的情况下，也能随时检查沟槽的走向中心线。放样定线后做好测量技术复核单，提请监理进行复核验收签证。
(2) 开挖导沟
采用0.8m³挖机开挖工作沟槽，沿围护内边控制线开挖，沟槽宽度约为1400mm，深度为900mm。遇有地下障碍物时，利用挖土机清障，清障后产生过大的空洞，用素土回填压实，重新开挖导沟以保证SMW施工顺利进行。
(3) 定位、钻孔、移机
在开挖的工作沟槽外侧设置导向定位线，按设计要求在导向定位线上固定分幅点位置，操作人员根据确定的位置严格控制钻机定位，确保桩机到位不偏，同时为控制钻管下钻深度达到标高，标高控制：○1先测量机台标高，○2根据搅拌桩深度标定钻杆长度并做好记号。严格控制下钻、提升的速度和深度。机械设备的移动，沿着土体加固轴线，采用半侧挤压施工顺序全断面套打，以此循环直至围护墙体成型。施工时不容许出现施工冷缝，如因特殊原因出现超过8小时施工接缝，须采用两孔套打的措施加以补强。
(4) 搅拌注浆
在施工现场搭建全自动搅拌系统，在开机前应进行浆液的搅制，开钻前对拌浆工作人员做好交底工作。水泥浆液的水灰比为1.5，每立方搅拌水泥土水泥用量为360kg，拌浆及注浆量以每钻的加固土体方量换算,浆液流量以浆液输送能力控制。土体加固后，搅拌土体28天抗压强度不小于1.5MPa。
4.基坑降水
4.1坑外降水井的布置
为了减少主动区水压力对基坑围护的压力，决定在在离基坑围护外边线1.5-2m内设置降水井。
4.2 坑内降水井的布置
1）降压井的布置
根据红普路站勘察资料及我们对第一成压含水层按照最不利情况进行计算的结果，需要降低承压水的水头高度。根据专家意见及设计意见，布置降压井10口（含2口备用井），观测井1口。井深为31m.
2）疏干井布置
疏干井布置为确保基坑顺利开挖，需降低基坑开挖深度范围内的土体含水量，本工程需要疏干的层位包括①2、③2、③3、③6和④3层中潜水。
为了更好的疏干④3层中的潜水，疏干井进④3层，疏干井布设的时间越早越好。同时为了基坑的安全，疏干井的深度控制在进④3层后保留3m④3土，防止⑥3承压水穿透④3沿着疏干井冒出基坑底。
坑内疏干井数量按下式确定：
n = A / a井
式中：n — 井数(口)；
A — 基坑需疏干面积 (m²)；
a井— 单井有效疏干面积 (m²)；
根据降水施工经验，单井有效疏干面积a井一般为150～250m²，根据相关资料，本工程中需要疏干的土层主要为砂质粉土，故取200m²。
主体结构疏干井数：n=A/a井=7600/200≈38，拟布置38口疏干井，井深19m。
5. 基坑监测
1）通过将监测数据与预测值作比较，判断上一步施工工艺和施工参数是否符合或达到预期要求，同时实现对下一步的施工工艺和施工进度控制，从而切实实现信息化施工；
2）通过监测及时发现工程桩施工过程中的环境变形发展趋势，及时反馈信息，达到有效控制施工对周边环境影响的目的；
3）将现场监测结果反馈设计单位，使设计能根据现场工况发展，进一步优化方案，达到优质安全、经济合理、施工快捷的目的；
4）通过跟踪监测，在换撑或支撑拆除阶段，施工科学有序，保障基坑始终处于安全运行的状态。
6. 结束语
综合考虑建设区域的这些地质特性和周边环境的具体情况，工程采取重力式深层水泥搅拌桩帷幕堵水＋土钉护坡相结合的方法，结果既保证了工程的质量，也取得了良好的社会效果。
注：文章内的图表及公式请以PDF格式查看