旋挖鉆孔樁垂直度控制在地鐵基坑圍護(hù)中的應(yīng)用研究

王建華

（中鐵四局集團(tuán)第一工程有限公司 安徽合肥 230001）

旋挖鉆孔樁垂直度控制在地鐵基坑圍護(hù)中的應(yīng)用研究

王建華

（中鐵四局集團(tuán)第一工程有限公司 安徽合肥 230001）

目前國(guó)內(nèi)正處在城市軌道交通建設(shè)大潮中，地鐵深基坑施工中，旋挖鉆孔樁維護(hù)結(jié)構(gòu)被大量使用，但在施工中經(jīng)常出現(xiàn)樁身垂直度偏差較大，出現(xiàn)內(nèi)侵外陷的情況。對(duì)樁身垂直度的控制，是加快鉆孔灌注樁施工進(jìn)度、節(jié)約成本、減少質(zhì)量隱患、保證質(zhì)量的有效措施。

旋挖鉆孔灌注樁；安全；質(zhì)量；效益

引言

隨著國(guó)家城市軌道交通建設(shè)的發(fā)展，鉆孔灌注樁在圍護(hù)結(jié)構(gòu)中應(yīng)用日益增多。由于旋挖鉆機(jī)具有大轉(zhuǎn)矩、高性能、低噪聲、低污染施工效率高和成樁的高效性，使得旋挖鉆孔灌注樁被廣泛的應(yīng)用于地鐵施工中。因此通過(guò)控制好成樁的垂直度，減少樁基侵限現(xiàn)象，能夠有效的保證施工的進(jìn)度、成本和安全質(zhì)量，具有一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

圖1

1 工程概況

1.1 工程概況

重慶軌道交通十號(hào)線土建10108標(biāo)王家莊站及站后折返線區(qū)間工程由兩部分組成：王家莊站為六支線北延伸線路與十號(hào)線平行敷設(shè)，形成雙島四線的同臺(tái)換乘車站。車站為兩個(gè)13m島式站臺(tái)車站，采用地下二～四層五柱六跨箱型框架結(jié)構(gòu)，站后折返線為單層雙跨框架結(jié)構(gòu)。車站主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)根據(jù)相應(yīng)的地質(zhì)條件，分別采用圍護(hù)樁+錨索和圍護(hù)樁+內(nèi)支撐形式，基坑內(nèi)西南側(cè)結(jié)構(gòu)四層向二、三層過(guò)渡處垂直邊坡采用肋柱錨桿擋墻形式，站后折返線圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用圍護(hù)樁+鋼支撐形式。

1.2 工程地質(zhì)情況

經(jīng)地面地質(zhì)調(diào)查和鉆孔揭示，勘察區(qū)出露的地層由上而下依次為第四系全新統(tǒng)Q4ml人工填土、殘坡積Q4el+dl粉質(zhì)粘土及侏羅系中統(tǒng)沙溪廟組J2s砂巖、砂質(zhì)泥巖。

2 通過(guò)控制樁身垂直度來(lái)保證圍護(hù)樁侵限的重要性

為了保證圍護(hù)樁成樁質(zhì)量，不侵限，對(duì)車站基坑的下一步施工有著重要的意義。通過(guò)控制樁基垂直度來(lái)保證圍護(hù)結(jié)構(gòu)不侵限是重要途徑。

（1）鉆孔樁垂直度控制不到位，可能會(huì)導(dǎo)致鉆孔樁侵入車站主體結(jié)構(gòu)，造成后期的車站主體結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量隱患。

（2）鉆孔樁垂直度偏差較大增加了噴射混凝土的材料和人工，還會(huì)為了防止圍護(hù)樁侵限而必須加大外放量，這樣也就增加了回填混凝土的數(shù)量。

（3）鉆孔樁垂直度偏差較大還會(huì)導(dǎo)致基坑四周的圍護(hù)結(jié)構(gòu)受力不均，給基坑的安全帶來(lái)較大的隱患，同時(shí)還會(huì)導(dǎo)致主體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，對(duì)主體結(jié)構(gòu)的后續(xù)使用也帶來(lái)隱患。

3 垂直度出現(xiàn)偏差的原因分析

（1）旋挖鉆機(jī)設(shè)備的進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收和日常維護(hù)檢查，旋挖鉆本身的檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)垂直度的控制存在很大偏差，僅依靠機(jī)械本身的檢測(cè)系統(tǒng)無(wú)法滿足樁身垂直度的要求。

（2）鉆頭的選擇，旋挖鉆機(jī)未根據(jù)實(shí)際地質(zhì)情況選擇合適的鉆頭，進(jìn)而出現(xiàn)樁的垂直度偏差不符合規(guī)范要求。

（3）旋挖鉆機(jī)作業(yè)面未平整壓實(shí)，導(dǎo)致鉆機(jī)出現(xiàn)偏斜，鉆桿不垂直導(dǎo)致成樁垂直度偏差不符合規(guī)范要求。

（4）鉆進(jìn)速度控制不好。

（5）護(hù)筒埋設(shè)出現(xiàn)偏位。

（6）鉆孔過(guò)程中鉆桿出現(xiàn)位移。

圖2

4 根據(jù)原因制定的相應(yīng)控制措施

（1）通過(guò)經(jīng)緯儀對(duì)旋挖鉆機(jī)的桅桿進(jìn)行全程監(jiān)測(cè)，與電子檢測(cè)系統(tǒng)形成雙控，及時(shí)通知廠家和檢測(cè)部門對(duì)檢測(cè)系統(tǒng)重新標(biāo)定。安排專人組織維修隊(duì)對(duì)每臺(tái)設(shè)備進(jìn)行詳細(xì)的檢查，發(fā)現(xiàn)有擠扁撞偏的立即校正糾偏，有破損的及時(shí)補(bǔ)焊，所有設(shè)備經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)向維修后，達(dá)到合格要求。

（2）根據(jù)不同的地質(zhì)選擇鉆頭。

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證，螺旋鉆頭比撈渣鉆頭能更好的預(yù)防偏孔，原因是螺旋鉆頭阻力小，但是螺旋鉆頭在對(duì)孔徑的保證方面沒(méi)有撈渣鉆頭好，只能在鉆孔中采用兩種鉆頭配合使用，相對(duì)于硬度較大的地質(zhì)，選取雙層底門帶合金頭的圓筒形入巖鉆頭，對(duì)于硬質(zhì)結(jié)合層采用破碎式和碾磨式鉆進(jìn)相結(jié)合的鉆進(jìn)方式。

根據(jù)本工程地質(zhì)，選擇截齒或牙輪筒式鉆頭，鉆桿選用機(jī)鎖鉆桿，選用油缸+機(jī)鎖鉆桿的加壓方式。

（3）平整場(chǎng)地，測(cè)量放點(diǎn)之前先平整好施工場(chǎng)地，較軟易陷場(chǎng)地，應(yīng)及時(shí)換填碾壓。特殊情況下可空出樁位在鉆機(jī)下鋪設(shè)鋼筋混凝土預(yù)制板，以確保鉆機(jī)就位施工過(guò)程平穩(wěn)，現(xiàn)場(chǎng)地面承載力大于250kN/m2。鉆桿始終保持垂直鉆進(jìn)，液壓多功能旋挖鉆機(jī)就位時(shí)與平面最大傾角不超過(guò)4°。

（4）根據(jù)實(shí)際鉆進(jìn)情況，結(jié)合地質(zhì)勘探報(bào)告和已施工完的有關(guān)樁的資料總結(jié)鉆進(jìn)速度，形成經(jīng)驗(yàn)值，對(duì)鉆進(jìn)速度進(jìn)行控制，避免造成遇到分層和特殊地層是發(fā)生樁孔傾斜。鉆進(jìn)時(shí)每回次進(jìn)尺控制在60cm左右，剛開(kāi)始要放慢旋挖速度，并注意放斗要穩(wěn)，提斗要慢，特別是在孔口5～8m段旋挖過(guò)程中要注意通過(guò)控制盤來(lái)監(jiān)控垂直度，如有偏差及時(shí)進(jìn)行糾正。

本工程鉆進(jìn)過(guò)程應(yīng)控制下鉆及提鉆的速度，轉(zhuǎn)速控制在9～15r/min，回次進(jìn)尺≤0.5m，提鉆速度≤0.8m。

（5）護(hù)筒埋設(shè)

鋼護(hù)筒埋設(shè)前，應(yīng)準(zhǔn)確測(cè)量放樣，保證鋼護(hù)筒頂面位置偏差不大于5cm，埋設(shè)中保證鋼護(hù)筒斜度不大于1%；鉆機(jī)就位，鉆頭精確對(duì)準(zhǔn)樁位點(diǎn)，埋設(shè)鋼護(hù)筒前，采用較大口徑的鉆頭先預(yù)鉆至護(hù)筒底的標(biāo)高位置后，使用鉆機(jī)副卷?yè)P(yáng)機(jī)吊起護(hù)筒入孔口。提出鉆斗且用鉆斗將鋼護(hù)筒壓入到預(yù)定位置。

埋護(hù)筒時(shí)為保持護(hù)筒垂直度，應(yīng)通過(guò)以不同的引樁到樁心距離進(jìn)行交匯控制，直至護(hù)筒頂?shù)街付?biāo)高。護(hù)筒埋好之后以此間距離和之前定好的方向恢復(fù)樁中心位置，并檢測(cè)護(hù)筒中心是否與樁中心重合，并控制在±5cm范圍之內(nèi)，同時(shí)對(duì)護(hù)筒周圍進(jìn)行夯實(shí)，使其穩(wěn)固不會(huì)在鉆孔過(guò)程中偏移、垮塌。

（6）鉆孔過(guò)程

鉆孔樁開(kāi)孔后應(yīng)緩慢鉆進(jìn)，旨在形成良好穩(wěn)固的護(hù)壁，保證孔位正確。在鉆孔過(guò)程中定期用距離交匯校核鉆桿位置，發(fā)現(xiàn)偏位立即調(diào)整，直到孔位定型時(shí)，方可停止校核。

在鉆孔作業(yè)之前需要對(duì)桅桿進(jìn)行定位設(shè)置，作業(yè)的過(guò)程中也需要對(duì)桅桿進(jìn)行調(diào)垂。調(diào)垂可分為手動(dòng)調(diào)垂、自動(dòng)調(diào)垂兩種方式。在桅桿相對(duì)零位±5°范圍內(nèi)才可通過(guò)顯示器上的自動(dòng)調(diào)垂按鈕進(jìn)行自動(dòng)調(diào)垂作業(yè)；而桅桿超出相對(duì)零位±5°范圍時(shí)，只能通過(guò)顯示器上的點(diǎn)動(dòng)按鈕或左操作箱上的電氣手柄進(jìn)行手動(dòng)調(diào)垂工作。在調(diào)垂過(guò)程中，可通過(guò)顯示器的桅桿工作界面實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)桅桿的位置狀態(tài)，使桅桿最終達(dá)到作業(yè)成孔的設(shè)定位置。

圖3 維護(hù)樁縱向外切線在同一縱剖面上（垂直度良好）

圖4 樁間網(wǎng)噴效果（表面平整）

5 結(jié)語(yǔ)

由于旋挖鉆機(jī)獨(dú)特的成樁優(yōu)點(diǎn)，加上對(duì)成樁垂直度控制措施的有效運(yùn)用，減少了對(duì)侵限樁體部分的鑿除和噴射混凝土的損失，工程安全質(zhì)量也得到了有力的保障。達(dá)到了一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效應(yīng)，積累了更多的垂直度控制措施，使得旋挖鉆孔樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)在城市軌道交通建設(shè)領(lǐng)域中應(yīng)用越來(lái)越廣泛。

[1]《建筑樁基檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》（JGJ94-2008）.

[2]《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB50202-2002）.

[3]《鉆孔灌注樁施工規(guī)程》（DG/TJ08-202-2007）.

U443.15

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1673-0038（2015）24-0323-02

2015-5-23