洞內(nèi)機(jī)械成樁及鋼管柱一體安裝施工技術(shù)

夏俊衛(wèi)

（中鐵十九局集團(tuán)有限公司，北京 100176）

0 引言

行業(yè)持續(xù)發(fā)展背景下，地鐵暗挖施工技術(shù)也得到了顯著提升。但外界環(huán)境錯(cuò)綜復(fù)雜，受地下水等多重因素影響，人工挖樁施工難度加大，常伴隨較高安全風(fēng)險(xiǎn)。為此，針對(duì)洞內(nèi)機(jī)械成樁施工展開探討，提出可行的技術(shù)手段極具必要性。

1 工程概況

永安里站采用島式車站設(shè)計(jì)形式，站臺(tái)寬16 m，總長(zhǎng)度283 m，結(jié)構(gòu)主體標(biāo)準(zhǔn)段寬25.1 m，底板埋深26.44 m，軌頂標(biāo)高14.98 m，主體中心線站臺(tái)面高16.06 m。經(jīng)勘測(cè)，車站地面高程約39.58 m，結(jié)構(gòu)頂板覆土厚約9.87 m，含有豐富的大粒徑卵石，以卵石-9 與卵石-11 為主，最大粒徑分別為140 mm與150 mm。施工實(shí)際情況表明，卵石總量較多，粒徑多介于140～180 mm，特殊情況下達(dá)到300 mm，現(xiàn)場(chǎng)具體情況如圖1所示。本項(xiàng)目采用洞樁法進(jìn)行施工。

2 洞內(nèi)機(jī)械成樁技術(shù)

2.1 鉆進(jìn)

基于反循環(huán)成樁的方法展開鉆進(jìn)施工作業(yè)，鉆進(jìn)時(shí)嚴(yán)格控制進(jìn)尺，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)砂石泵排除渣效果。當(dāng)出現(xiàn)排量減少的現(xiàn)象時(shí)，適當(dāng)提升鉆進(jìn)速度，可達(dá)到控制循環(huán)液比重的效果，避免因該值過大而中斷反循環(huán)[1]。施工過程中，若需要加接鉆桿，則先暫停鉆進(jìn)作業(yè)，并適當(dāng)提升鉆具，使其與孔底保持20 cm 間距，在此基礎(chǔ)上沖洗液循環(huán)1～2 min，達(dá)到清孔效果，排出管道內(nèi)鉆渣，做好上述工作后方可接長(zhǎng)鉆桿；鉆進(jìn)作業(yè)時(shí)若發(fā)生坍孔、涌沙等現(xiàn)象，需提升鉆具，控制泵量，通過持續(xù)性沖洗液循環(huán)的方式清理涌砂等雜物；除此之外，需向孔內(nèi)注入泥漿，維持水頭壓力從而阻止坍孔。鉆進(jìn)施工中，需注重對(duì)泥漿材料的質(zhì)量檢測(cè)，檢測(cè)泥漿黏度與相對(duì)密度，此項(xiàng)工作每間隔0.5 h 便要展開一次，若泥漿成分發(fā)生變化，需及時(shí)采取可行處理措施?；诒竟こ糖闆r，確定了泥漿控制指標(biāo)：比重1.10～1.15，黏度18～25，含砂率＜3%，膠體率＞95%，失水量＜60 mL/h。

圖1 實(shí)際地層卵石情況

2.2 清孔

鉆進(jìn)成孔并滿足設(shè)計(jì)標(biāo)高后，需要將鉆頭維持在原處，通過多次旋轉(zhuǎn)的方式防止孔底縮孔現(xiàn)象。技術(shù)人員檢測(cè)孔深、垂直度等參數(shù)，發(fā)生異常后立即處理。基于泵吸反循環(huán)抽漿的方式完成清孔作業(yè)，在此過程中需確保泥漿黏度與含砂率符合相關(guān)規(guī)范要求。利用砂石泵處理帶浮渣的泥漿，經(jīng)凈化且符合質(zhì)量要求后，利用回流泵再次轉(zhuǎn)移到孔內(nèi)[2]。樁孔通過質(zhì)量檢驗(yàn)后，即可安裝鋼筋籠與注漿管。若孔底沉渣超出許可值，必須執(zhí)行二次清孔作業(yè)。孔內(nèi)需設(shè)置導(dǎo)管，將其作為泥漿泵的吸漿管，控制好具體位置，管底與沉渣面間距以10 cm 為宜。運(yùn)行吸泥泵從而達(dá)到反循環(huán)排渣的效果，持續(xù)下放導(dǎo)管使其到達(dá)孔底，在該處經(jīng)過5 min 處理后便可結(jié)束施工作業(yè)，隨后向其中灌注漿液。

2.3 鋼筋籠吊裝施工

確保鋼筋籠質(zhì)量，在轉(zhuǎn)運(yùn)過程中需采取防護(hù)措施，不可發(fā)生變形。在吊裝鋼筋籠時(shí)，需要處理接頭，即通過鈍粗式直螺紋的方式連接。當(dāng)鋼筋籠到達(dá)孔口時(shí)，需要保持鋼筋籠呈豎直狀態(tài)，避免對(duì)孔壁造成影響。下放過程中同時(shí)拆除內(nèi)撐，不要出現(xiàn)內(nèi)撐掉入孔內(nèi)的情況。嚴(yán)格控制首節(jié)鋼筋籠下放質(zhì)量，當(dāng)?shù)竭_(dá)最后一節(jié)加強(qiáng)筋時(shí)便要穿入工字鋼，隨后再展開第二節(jié)鋼筋籠的安裝作業(yè)。經(jīng)上述方法持續(xù)操作，完成整個(gè)鋼筋籠的安裝。

2.4 混凝土澆注

結(jié)束鋼筋籠安裝作業(yè)后，便可澆注混凝土，本工程中使用C30 混凝土材料，通過泵送的方式轉(zhuǎn)移到施工現(xiàn)場(chǎng)。考慮到工程對(duì)于混凝土的質(zhì)量要求，坍落度以160～210 mm 為宜。施工前，確保成孔與鋼筋籠的質(zhì)量，且要達(dá)到一次澆注成型的效果。本工程水下灌注選用規(guī)格為Φ219 mm 的鋼管，要求各個(gè)管節(jié)緊密連接，施工之前試拼。澆注過程中，導(dǎo)管所處位置尤為關(guān)鍵，特別重要的是埋入混凝土的深度，此處以2～3 m 為宜，不要出現(xiàn)導(dǎo)管碰觸鋼筋籠的情況。

3 鋼管柱安裝施工方法

3.1 拱頂預(yù)埋吊鉤

上層中導(dǎo)洞施工作業(yè)時(shí)，鋼管柱上設(shè)置有初支小導(dǎo)洞格柵，需在該處通過焊接的方式設(shè)置Φ32 mm 吊鉤，基于測(cè)量導(dǎo)洞格柵里程線的方式確定合適的焊接位置，在條件允許時(shí)還可通過全站儀設(shè)備測(cè)得鋼管柱中心位置[3]。要求吊鉤與格柵鋼架主筋保持穩(wěn)定連接狀態(tài)，且要控制好鋼筋錨固長(zhǎng)度，使用的吊鉤具備承重10 t 的能力。

3.2 鋼管柱定位法盤安裝

以2 cm 厚鋼板為基礎(chǔ)材料，經(jīng)特定工藝制得鋼管柱定位法盤，該結(jié)構(gòu)內(nèi)徑r=425 mm，外徑R=650 mm，為確保定位法盤穩(wěn)定性，使用3 根Φ22 mm 定位桿與9 根外錨筋支撐的方式。將該材料焊接在底縱梁上，通過定位桿精準(zhǔn)調(diào)節(jié)定位法盤，使其達(dá)到水平狀態(tài)。為確保鋼筋綁扎質(zhì)量，施工之前應(yīng)安排專員在中導(dǎo)洞初支上測(cè)量放線，首先得到鋼管柱中心橫向控制線，確保無誤后隨即放出縱向控制線；為確保各定位法盤位置的合理性，需分別設(shè)置6 個(gè)標(biāo)高控制點(diǎn)，當(dāng)施工人員完成底縱橫梁綁扎作業(yè)后，便可以利用各控制點(diǎn)達(dá)到調(diào)節(jié)定位法盤的效果。通過這種方式減少全站儀測(cè)量次數(shù)，尤其適用于作業(yè)狹窄的空間。

3.3 鋼管柱柱身吊運(yùn)

（1）將各鋼管柱編號(hào)，為后續(xù)安裝作業(yè)提供指導(dǎo)。

（2）處理鋼管柱，需在柱身兩端內(nèi)皮處通過焊接的方式分別連接Φ25 mm 鋼筋彎鉤，具體工藝方法為雙面焊，所得焊接長(zhǎng)度≥5 倍鋼筋直徑的長(zhǎng)度。

（3）處理豎井與連通道的交叉區(qū)域，該處需要鑿出Φ30 cm孔洞，使得格柵鋼架外露，以便焊接Φ32 mm 吊鉤，隨后使用高標(biāo)高砼完成澆注作業(yè)。

（4）通過龍門吊有序起吊鋼管，當(dāng)?shù)竭_(dá)通道洞口時(shí)，利用吊鉤上的滑輪牢牢拉住鋼管柱一側(cè)，將其穩(wěn)定置入通道。隨后在平板車作用下進(jìn)一步移動(dòng)，到達(dá)指定安裝區(qū)域。吊裝作業(yè)細(xì)節(jié)較多，施工全程的信號(hào)應(yīng)保持穩(wěn)定，相關(guān)人員密切溝通，全面確保吊裝作業(yè)安全。

3.4 鋼管柱柱身安裝與固定

吊鉤上設(shè)置有滑輪裝置，在其作用下可順利起吊鋼管柱，力從倒鏈傳導(dǎo)至鋼絲繩，隨后提升鋼柱使其緩慢起吊。要求鋼柱保持垂直狀態(tài)，將其對(duì)準(zhǔn)人工挖孔，下放過程中，需遵循勻速、滿足的原則。不可出現(xiàn)過大沖擊力。此外，下放時(shí)還需利用土工布包裹鋼管柱，避免出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象。結(jié)束首節(jié)鋼管柱下放作業(yè)后，以I22 工字鋼為原材料呈“井”字架進(jìn)行焊接，使其能夠?qū)摴苤ㄗ?，待足夠穩(wěn)定后方可下放后續(xù)鋼管柱。在此之前，底座混凝土需通過鑿毛的方式清理干凈，下放過程中以控制點(diǎn)為參考實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位，隨后焊接加勁板，首先需處理對(duì)角4 個(gè)加勁板，確保鋼管柱不出現(xiàn)偏移現(xiàn)象。結(jié)束加勁板焊接作業(yè)后，需要封堵鋼管柱與導(dǎo)洞拱部之間的支模，回填鋼管柱與挖孔形成的間隙。隨后安排專業(yè)人員測(cè)量鋼管柱頂中心位置，若不滿足設(shè)計(jì)要求，需將回填土從下層導(dǎo)洞里清理干凈，遵循上述方法再次定位鋼管柱。

3.5 鋼管柱混凝土澆筑

為確保鋼管柱澆筑質(zhì)量，施工采用C50 微膨脹混凝土，通過泵送方式注入柱體結(jié)構(gòu)內(nèi)。使用10 m 長(zhǎng)插入式振動(dòng)棒處理，提升其密實(shí)性，每灌注0.5 m 均要采取振搗措施。嚴(yán)格控制好振搗棒插入深度，主要考慮進(jìn)入到下層混凝土的深度，該部分需達(dá)到5～10 cm。在此基礎(chǔ)上可提升上下層結(jié)合效果，各插點(diǎn)分布均勻，做到快插慢拔，全面確保振搗質(zhì)量。

4 結(jié)束語

大粒徑砂卵石地層施工環(huán)境中，對(duì)洞內(nèi)成樁技術(shù)提出較高要求。通過合適的技術(shù)方案可有效控制前期降水，基于洞內(nèi)機(jī)械成樁嵌入地層的方式在施工質(zhì)量、工期等方面都更為優(yōu)良?，F(xiàn)階段，該工法在砂卵以及黏土地層中具有較好的適用性，在行業(yè)持續(xù)發(fā)展背景下，相關(guān)配套將進(jìn)一步完善，可大幅縮短機(jī)械成孔時(shí)間。