地鐵車站深基坑內(nèi)施工端承樁技術(shù)

劉 剛

（華董（中國）有限公司，上海 200000）

1 工程應(yīng)用

1.1 工程概況

孖嶺站主體結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)澆整體式框架結(jié)構(gòu)，為地下四層雙柱三跨島式換乘車站。開挖深度為23.5～26.3m。全明挖法施工，共計5道支撐。

1.2 工程地質(zhì)

柱下樁主要位于塊狀強風(fēng)化混合巖、中等風(fēng)化混合巖、微風(fēng)化混合巖地層中。

1.3 水文條件

本站地下水主要有松散巖類孔隙水與基巖裂隙水。土方施工期間，基坑見底后大約30min，開始有地下水滲出，地下水資源十分豐富。

1.4 柱下樁設(shè)計參數(shù)

車站基坑見底時，因城市更新，臨時增加了施工任務(wù)。需在主體結(jié)構(gòu)雙數(shù)軸線位置設(shè)置柱下樁，樁徑1.5m，設(shè)計指標(biāo)為入中風(fēng)化巖4m或微風(fēng)化巖1.5m。

2 施工方案比選及適應(yīng)性

2.1 各類施工方法介紹

端承樁施工主要方法有：人工挖孔樁、旋挖成孔灌注樁、沖擊鉆成孔法。

（1）人工挖孔法的特點。人工挖孔樁是采用人工進(jìn)行挖孔的成孔方法。該方法特點：①機具設(shè)備簡單、人員操作工藝簡單、占用施工場地小[1]；②成孔質(zhì)量好；③對周邊建構(gòu)筑物影響?。虎芸赏瑫r投入大量人員及設(shè)備，便于展開工作面，縮短施工工期，降低工程造價。但由于采用人工進(jìn)行挖孔，對洞內(nèi)作業(yè)條件具有諸多限制，因此主要適用于地質(zhì)較好、地下水較少的地層。對于地質(zhì)條件差的軟弱型地層或流砂型地層以及地下水位較高的地層則無法采用人工挖孔法。

（2）旋挖鉆機成孔法的特點。旋挖成孔灌注樁是采用旋挖鉆進(jìn)行施工的方法。該方法的特點：①采用自動化機械施工，成孔速度快、成孔質(zhì)量好、安全性能高；②采用履帶作為行走工具，在施工現(xiàn)場內(nèi)行走方便，省去了吊裝位移工序，便于提高對樁孔的定位；③地層適應(yīng)能力強，可在淤泥質(zhì)土、黏土、砂土、卵石層等地層及地下水位高的地層中進(jìn)行施工；④鋼筋籠吊裝、砼灌注等后續(xù)工序的施工場地與其他方法比起來更容易安排。⑤采用柴油驅(qū)動，可有效緩解電力壓力及安全隱患[2]。但旋挖鉆機租賃及購買價格高昂，因此工程總體工程量較小時，受工程造價影響，不宜采用旋挖鉆進(jìn)行成孔。同樣由于機械自重較大，幾乎無法采用吊裝的方式進(jìn)行移動，只能憑借履帶自行行走，當(dāng)空間受限，無法行走時，則無法作業(yè)。

（3）沖擊鉆成孔法的特點。沖擊鉆成孔法是采用沖擊鉆進(jìn)行施工的方法。該方法特點為：①沖孔性能突出，較硬巖層也可有效進(jìn)行沖孔施工，且效率較高；②機械成本相對較低，可以投入多臺設(shè)備進(jìn)行施工，縮減工期；③成孔時沖錘會對孔邊地層產(chǎn)生擠壓效果，成孔質(zhì)量好。但由于沖擊鉆作業(yè)特點，沖擊鉆更適用于硬度較高地層或地質(zhì)硬脆地層。如地質(zhì)較軟或黏度較大則成孔難度大，存在局限性。

2.2 方案比較及選擇

本工程特點：（1）地層含水量大，需進(jìn)入硬巖地層；（2）工程量小，造價低；（3）工期短；（4）位于深基坑內(nèi)，基坑深度26.3m；（5）作業(yè)空間小，上方有3道鋼支撐與2道砼支撐；（6）底板已完成，無法履帶行走。結(jié)合工程特點，經(jīng)綜合考慮，采用沖擊鉆施工，如表1所示。

表1 施工方案比選

3 施工工藝流程

3.1 選擇底板預(yù)留位置并施工底板

底板預(yù)留位置需考慮底板及樁基礎(chǔ)位置。（1）滿足沖擊鉆作業(yè)空間；（2）滿足車站安全不受影響；（3）滿足泥漿使用需求。

綜合考慮：2-2軸東西各預(yù)留寬5.5m×11.9m位置，4-4軸與6-6軸東西各預(yù)留6.35m×11.9m位置，如圖1所示。

3.2 移動鋼支撐

本工程第一、四道為砼支撐，第二、三、五道為鋼支撐，砼支撐間隔6m，鋼支撐間隔3m。

沖擊鉆吊裝至施工位置前，需提前對第五道鋼支撐與沖擊鉆尺寸進(jìn)行測量，并進(jìn)行桌面演練，確定空間是否滿足沖施工要求。如不滿足則需提前進(jìn)行鋼支撐移位工作，但必須留有備用支撐，并加強施工監(jiān)測，對支撐軸力變化大的位置進(jìn)行加密架設(shè)，保證基坑安全。

圖1 底板預(yù)留位置示意圖

經(jīng)測量得出現(xiàn)有沖擊鉆尺寸為7.2m×2.5m×8.2m（長×寬×高）?？紤]施工時沖擊鉆下方需預(yù)留滾筒及方木等施工必要條件的高度，沖擊鉆總高度定為8.6m。

3.3 搭設(shè)操作平臺

因鉆機在預(yù)留位置上施工，所以沖擊鉆前端處于懸空狀態(tài)。為滿足沖擊鉆施工，保證成樁質(zhì)量及安全，需搭設(shè)操作平臺，滿足鉆機工作環(huán)境。

考慮操作平臺搭設(shè)的難易程度、成本及循環(huán)利用，采取措施為在沖擊鉆懸空位置下方及沖擊鉆底部架設(shè)兩條鋼圍檁，如圖2所示。鋼圍檁支點為底板，圍檁采用雙拼I45C工字鋼焊接而成。經(jīng)過多次試驗，此方法滿足要求。

圖2 操作平臺搭設(shè)示意圖

3.4 確定泥漿池位置

為縮減工期，同時投入兩臺沖擊鉆進(jìn)行施工。

兩臺鉆機同時施工需最大泥漿量為3.14×0.75×0.75×16.7×2=59m3。擬采用各預(yù)留位置作為泥漿池，預(yù)留位置儲量2-2軸為5.5m×11.9m×1.3m（底板厚度）=85.085m3，4-4軸及6-6軸為6.35m×11.9m×1.3m（底板厚度）=98.23m3，滿足要求。

3.5 施工柱下樁

（1）鉆機就位：利用全站儀測定樁孔位置，沖擊鉆采用吊裝與自身位移相互配合的方式進(jìn)行。

（2）沖擊成孔：開孔階段采用低沖程沖砸并加黏土，造漿護(hù)壁。過程中根據(jù)地質(zhì)情況加大沖程，入巖后減小沖程，直至成孔。

（3）第一次清孔：第一次清孔采用置換法，利用泥漿泵將泥漿泵送到孔底；送到孔底的泥漿懸浮并攜帶孔底沉渣，經(jīng)泥漿管流入泥漿池循環(huán)使用[3]。

（4）鋼筋籠制安：鋼筋籠按圖制作完成后，放置在平整、干燥的場地上。第一次清孔完成后，立即進(jìn)行吊裝。鋼筋籠就位后，立即將吊筋固定，防止鋼筋籠移動。

（5）第二次清孔：第二次清孔采用泵吸法，利用砂石泵的抽吸作用，將泥渣引向孔底，吸入泵中，隨即上升至地面泥漿循環(huán)系統(tǒng)循環(huán)使用，直至泥漿及沉渣厚度檢測合格[4]。

（6）砼澆筑：清孔完成后立即進(jìn)行砼澆筑。

（7）樁機移位：本條樁施工完成后，即采用吊裝與自身位移相互配合的方式移動至下一條位置處進(jìn)行施工，循環(huán)往復(fù)。

3.6 處理底板預(yù)留位置

（1）柱下樁位置的處理方法：根據(jù)施工經(jīng)驗，柱下樁可參照抗拔樁及降水井處理方式。①首先對樁頂浮漿進(jìn)行破除并鑿毛至底板墊層上10cm；②鑿毛后，樁頂涂刷水泥基2～3次；③防水卷材與樁側(cè)壁接觸位置采用密封膠密封。

（2）底板預(yù)留位置的處理方法：根據(jù)施工經(jīng)驗，底板預(yù)留位置可按照施工縫處理方式進(jìn)行處理。①利用高壓水槍對底板預(yù)留位置泥漿進(jìn)行徹底沖洗，沖洗干凈后進(jìn)行鑿毛，鑿毛深度以露出2/3的石子為宜；②鑿毛完成后，涂刷水泥基2～3次并埋設(shè)預(yù)留注漿管；③進(jìn)行底板施工，砼采用高一等級微膨脹砼[5]。

3.7 施工監(jiān)測

施工期間，必須每日對基坑安全情況進(jìn)行監(jiān)測，支撐軸力、地連墻水平位移為重點監(jiān)測數(shù)據(jù)，如基坑監(jiān)測數(shù)據(jù)異常，必須立即停止施工，將鋼支撐恢復(fù)原位并加密搭設(shè)。召開專家會討論下一步工作方案，確保基坑安全。

4 結(jié)論

（1）在地鐵車站施工中，采取調(diào)整支撐位置及提前預(yù)留機械作業(yè)空間的方法有效解決了當(dāng)其施工空間有限時無法施工的困難，為今后地鐵車站深基坑內(nèi)進(jìn)行樁基礎(chǔ)施工提供了好的案例。（2）經(jīng)過各類施工方法的對比分析，闡述了不同類型的深基坑各自適用于何種施工方法，為今后其他類型深基坑內(nèi)進(jìn)行樁基礎(chǔ)施工提供了相關(guān)思路。（3）在地鐵車站施工過程中，基于基坑監(jiān)測數(shù)據(jù)與基坑安全的關(guān)系的研究，可以更好地理解基坑監(jiān)測的指導(dǎo)思想。（4）通過對本工程的施工技術(shù)研究，總結(jié)了相關(guān)施工的布置，為深圳地區(qū)今后采用類似的功法施工提供了寶貴經(jīng)驗。