地鐵車站圍護結(jié)構(gòu)建設(shè)中的鉆孔灌注樁施工技術(shù)

張 鑫

（中鐵十六局集團地鐵工程有限公司，北京 100124）

0 引言

地鐵車站深基坑工程圍護樁的定位精度及垂直度是施工質(zhì)量控制的要點, 樁位定位精度不足及垂直度不符合要求的樁位在深基坑開挖過程中往往會影響基坑開挖,且處理非常困難,導(dǎo)致基坑內(nèi)主體結(jié)構(gòu)側(cè)墻尺寸凈空不夠或樁間噴錨平整度較難控制等問題。車站圍護結(jié)構(gòu)應(yīng)用鉆孔灌注樁，可有效改善地鐵車站施工環(huán)境，同時可兼顧安全、質(zhì)量、效率多重要求。結(jié)合目前的建設(shè)環(huán)境，鉆孔灌注樁技術(shù)已經(jīng)取得了較大的成績，得到了廣泛的應(yīng)用，但是在實際施工過程中仍然存在較多的難點。為了進一步改善鉆孔灌注樁技術(shù)，應(yīng)當(dāng)結(jié)合其施工過程進行研究，從而總結(jié)技術(shù)要點。

1 工程概況

呼和浩特市城市軌道交通2 號線的呼和浩特體育場站位于賽馬場北路與氣象局西巷交叉口，沿氣象局西巷布置。該車站為地下2 層11 m 島式站臺結(jié)構(gòu)形式，地下1 層為站廳層，地下2 層為站臺層。車站尺寸長229.049 m，標(biāo)準(zhǔn)段寬19.7 m。

基坑開挖環(huán)境復(fù)雜，圍護結(jié)構(gòu)的設(shè)置與應(yīng)用是順利施工的必要前提。結(jié)合該項目的設(shè)計方案，最終確定為混凝土灌注樁的結(jié)構(gòu)。在主體圍護結(jié)構(gòu)組成中，共設(shè)置420 根灌注樁，且根據(jù)現(xiàn)場情況分為A，B，C，D 4 種型號，通過 C30 水下混凝土原料加工制成，主筋保護層厚度以70 mm 的標(biāo)準(zhǔn)進行設(shè)置。

2 地鐵車站的鉆孔灌樁群施工順序和施工方法

2.1 施工順序

該車站結(jié)構(gòu)建設(shè)規(guī)模較大，共分為3 期圍擋，依次建成：1 期圍擋施工面積較大，其優(yōu)勢在于能夠給鉆孔灌注樁的施工提供充足的空間，以現(xiàn)場情況為準(zhǔn)，配置2 臺鉆機，從小里程盾構(gòu)井開始向大里程推進，完成左右線的施工作業(yè)；2 期圍擋以2 臺鉆機為主，從蓋挖段開始施工，設(shè)備從左右線同步向小里程方向推進；3 期圍擋依然采用2 臺鉆機，從小里程開始向大里程盾構(gòu)井推進。

根據(jù)施工現(xiàn)場的固有條件，在采用鉆孔灌注樁技術(shù)施工的過程中選取分序的方式進行。具體而言，首先施工一序孔，檢測該處的混凝土強度，實測值達到設(shè)計值的70%后即可進入二序孔施工環(huán)節(jié)，按照此方式有序推進。鉆孔灌注樁施工順序示意圖見圖1。

圖1 鉆孔灌注樁施工順序示意圖

2.2 施工方法

以機械化作業(yè)方式為主，將旋挖鉆機作為關(guān)鍵施工設(shè)備，引入濕式泥漿護壁工藝和泥漿正循環(huán)回轉(zhuǎn)法。將施工所需材料運抵現(xiàn)場，綁扎鋼筋籠，裝制成型后由汽車吊轉(zhuǎn)至指定位置，施工人員輔助作業(yè)，將其安裝到位。根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)場的實際需求生產(chǎn)混凝土，并及時運送至施工場所，然后利用導(dǎo)管法將混凝土灌注至樁孔內(nèi)，使樁體成型[1]。圖2 為鉆孔灌注樁的施工流程。

2.3 鉆孔灌注樁施工方案

結(jié)合前期的勘察結(jié)果及現(xiàn)場試樁情況可以確認(rèn)：本站的地下水位相對較高，鉆孔灌注樁采用泥漿護壁成孔，且圍護結(jié)構(gòu)的鉆孔樁在一定范圍內(nèi)均是原狀土；為進一步提升鉆孔灌注樁的成孔質(zhì)量及施工效率，確保圍護樁位與設(shè)計一致，該處施工結(jié)合連續(xù)墻導(dǎo)墻的施工，在此基礎(chǔ)上進一步創(chuàng)新，采用混凝土導(dǎo)墻定位技術(shù)優(yōu)化工藝。

圖2 鉆孔灌注樁施工程序圖

2.3.1 圍護樁導(dǎo)墻施工

1）根據(jù)車站的平面布置圖及設(shè)計方案，對便道進行硬化，硬化時需要注意便道與基坑圍護樁外側(cè)應(yīng)當(dāng)預(yù)留出一定的放坡距離。

2）根據(jù)設(shè)計及施工圖紙，嚴(yán)格地制作圍護樁導(dǎo)墻的模板，為了便于鉆孔的順利進行，模板的直徑應(yīng)當(dāng)略大于設(shè)計樁，通過現(xiàn)場試驗，最終確定模板的直徑為850 mm。

3）圍護樁的各樁位應(yīng)當(dāng)逐一放樣，并且對安裝的模板進行加固，然后澆筑C20 混凝土進一步硬化，混凝土的澆筑厚度為20 cm；混凝土澆筑完成后及時養(yǎng)護。

4）定位導(dǎo)墻混凝土強度滿足設(shè)計要求后可以將模板拆除，然后逐一測量各個樁位的標(biāo)高，最后在導(dǎo)墻外側(cè)對各樁位進行分別編號。

5）技術(shù)員根據(jù)導(dǎo)墻頂面標(biāo)高及施工圖紙確認(rèn)無誤后進行技術(shù)交底，相關(guān)技術(shù)人員復(fù)核通過后組織人員施工。該技術(shù)避免了鉆孔灌注樁施工時的重復(fù)測量放樣工作，簡化了施工過程提升了樁位的精度，有效提升了導(dǎo)墻施工的效率。

2.3.2 高性能泥漿配合比試驗

1）針對該站從地面至基坑底部的土層依次是雜填土層、細(xì)沙、圓礫、粉土和礫砂地質(zhì)特點，鉆進過程成孔難度大，顆粒間缺乏粘結(jié)，鉆進時孔壁容易坍塌。經(jīng)過現(xiàn)場試驗配制松散地層泥漿，通過使用高分散性泥漿，增加泥漿中粘土含量，加入無機增粘劑等措施，加大孔壁顆粒間的粘結(jié)力，使粘性較大的泥漿適當(dāng)滲透孔壁地層中，以此增強孔壁穩(wěn)定性。

2）Na-CMC 提粘型泥漿試驗配比：優(yōu)質(zhì)造漿粘土 150 g～200 g，水 1 000 ml，Na2CO35 kg～10 kg，Na-CMC 6 kg。泥漿性能指標(biāo)：密度1.07 g/cm3～1.1 g/cm3,粘度 25 s～35 s，失水量＜12 ml/30 min，pH 值約9.5。經(jīng)實地驗證，改良后的泥漿提高了樁孔鉆進的效率，減少了孔壁坍塌，保證了施工過程中成孔的垂直度以及基坑凈空尺寸和基坑壁的平整度，效果良好[2]。

2.3.3 鉆孔施工

1）旋挖鉆機在成孔過程中通常停放在導(dǎo)墻的內(nèi)側(cè)，該側(cè)為原狀土，如此可以保證鉆機在作業(yè)時不會出現(xiàn)下沉、傾斜等現(xiàn)象，如果是在雨季施工，可以將鉆機停放在混凝土便道上，防止鉆機下陷。

2）樁孔開鉆前應(yīng)使用全站儀監(jiān)測鉆桿是否處于垂直狀態(tài)，滿足施工條件后方能進行鉆孔作業(yè)。在鉆進過程中還應(yīng)當(dāng)利用吊繩對鉆桿的狀態(tài)進行復(fù)核，若出現(xiàn)較大的位移偏差，則需要停止鉆進，調(diào)整校核后繼續(xù)實施鉆進作業(yè)，確保鉆桿一直處于垂直狀態(tài)。

3）本站大部分設(shè)計孔深為20 m，成孔時間為1 h 左右；圍護樁達到設(shè)計孔深后及時覆蓋孔口，防止安全事故。

4）成孔質(zhì)量檢測。①孔深及孔底沉渣檢測：利用測量繩測量孔深，確保其深度滿足設(shè)計要求，根據(jù)測繩底部確定沉渣的厚度。按照設(shè)計要求，沉渣厚度應(yīng)＜20 cm，當(dāng)過厚時可以通過鉆頭清除部分沉渣。②孔徑及孔形測量：該環(huán)節(jié)可以利用長6 m，樁徑0.8 m 的檢孔器進行測量，通過吊車將其垂直吊起，然后緩慢放入孔內(nèi)并適當(dāng)?shù)厣舷乱苿樱_保檢孔器在孔內(nèi)暢通，如果出現(xiàn)阻礙則說明該部位可能存在縮徑或傾斜的情況，應(yīng)該采取相應(yīng)的處理措施；③樁位及豎直度測量：由于本次施工采用的是定位導(dǎo)墻技術(shù)，因此可以保證樁位的準(zhǔn)確性，在測量樁體垂直度時可以利用測繩，在孔口直徑上設(shè)置標(biāo)尺，并保證標(biāo)尺的中點與樁孔的中心保持一致，然后將測繩沿著半徑逐漸移動到孔壁，從而觀測其垂直度，同時反映出樁孔的垂直狀態(tài)。

2.4 第1 次清孔

鉆進施工期間產(chǎn)生的殘渣易堆積在孔內(nèi)，若在此條件下直接施工，將對泥漿濃度、成樁質(zhì)量帶來不良影響，因此需組織清孔作業(yè)。清孔作業(yè)應(yīng)分次進行，第1 次清孔時應(yīng)當(dāng)將鉆渣盡可能地清除出去。施工現(xiàn)場地質(zhì)條件欠佳，以砂礫和砂子居多，可采取泥漿循環(huán)換漿法，隨鉆進作業(yè)的持續(xù)推進，當(dāng)鉆進到設(shè)計深度后適當(dāng)提升鉆頭，保持原有的泥漿比重，然后開始循環(huán)浮渣，此過程中泥漿比重將逐步下降，需注入足量的清水以便循環(huán)置換。

清孔效果將直接對后續(xù)施工效果帶來影響，需加強對清孔質(zhì)量的檢查。個別孔的沉底沉渣清理難度較大，可在泥漿泵的作用下將其清理干凈。清孔結(jié)果應(yīng)滿足如下要求：距孔底0.2 m～1.0 m 的范圍內(nèi)，泥漿相對密度需控制在1.15 kg/m3～1.25 kg/m3，含砂率≤10%，粘度≤28 s。若某項或多項指標(biāo)不滿足要求，均視為不合格。需注意的是，清孔施工期間應(yīng)持續(xù)補充泥漿，確保孔內(nèi)漿液面可維持穩(wěn)定。

2.5 第2 次清孔

在完成第1 次清孔作業(yè)后，期間易在鋼筋籠安裝等環(huán)節(jié)發(fā)生雜物混入孔內(nèi)的情況，因此孔底將再次出現(xiàn)沉渣。當(dāng)鋼筋籠和導(dǎo)管分別準(zhǔn)確、穩(wěn)定地安裝后，需進行第2 次清孔作業(yè)。在實際作業(yè)時，應(yīng)當(dāng)在導(dǎo)管頂部設(shè)置彎頭，并在輔助裝置的作用下將泥漿順利壓入導(dǎo)管內(nèi)，從而置換出孔底的沉渣。經(jīng)過清孔作業(yè)后，檢測孔底泥漿密度，若該值未超過1.15 kg/m3×10 kg/m3且沉渣厚度＜150 mm，則表明清孔效果達標(biāo)，可灌注混凝土[3]。

2.6 鋼筋籠安裝及混凝土澆筑

1）在鋼筋籠的吊裝和安裝過程中應(yīng)避免出現(xiàn)變形。鋼筋籠采用吊筋穿進工字鋼及枕木，然后懸吊于混凝土定位導(dǎo)墻上，安裝完成后檢查垂直度。在鋼筋籠骨架下放時應(yīng)保證足夠的墊塊，嚴(yán)禁吊車在作業(yè)過程中隨意擺動。

2）安裝導(dǎo)管同時確保各連接處緊密、不透水。導(dǎo)管的安裝長度是根據(jù)孔深確定的，導(dǎo)管下口與孔底宜保持300 mm～500 mm 的距離。

3）選取C30 高性能水下混凝土進行灌注，混凝土坍落度控制在200 mm±20 mm。首批封底混凝土的厚度應(yīng)當(dāng)結(jié)合樁徑、導(dǎo)管離孔底的長度進行確定，同時符合導(dǎo)管底部初次埋置深度至少有1 m 的設(shè)計要求。

3 結(jié)語

結(jié)合以上分析可知，地鐵車站的深基坑施工是一項復(fù)雜的工作，通過設(shè)置圍護樁能夠明顯改善其施工環(huán)境，提升安全性。工程實踐中，施工人員等參與主體需合理優(yōu)化施工技術(shù)，將各項工作有序落實到位，切實保證圍護結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量。本文所探討的工程最終取得了良好的施工效果，可為今后同類型項目提供參考。