地道工程鉆孔灌注樁及鋼筋混凝土梁支撐技術(shù)分析

孫寶璋

(中鐵十八局集團有限公司第四工程有限公司，天津 300350)

大量工程應(yīng)用實例表明，在地道工程施工建設(shè)中，合理應(yīng)用鉆孔灌注樁加鋼筋混凝土梁支撐技術(shù)，具有施工速度快、噪音小、污染少、質(zhì)量好、成本低的優(yōu)勢?，F(xiàn)有鉆孔灌注樁加鋼筋混凝土梁支撐施工方法為：采用四角鉆機和起重機械聯(lián)合施工，存在很多明顯的缺點，如鉆機需要起重機配合才能實現(xiàn)，增加了成本（起重機械費用約占樁基總成本的3%～5%）；鉆進(jìn)安裝穩(wěn)定性不足，產(chǎn)生的晃動比較大，難以滿足鉆孔質(zhì)量。本文采用了自行式可調(diào)平鉆機，不但有效解決了上述問題，而且大幅度降低了消耗，節(jié)約了工程成本，提前了工期。符合目前我國地道工程施工建設(shè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的要求，值得大范圍推廣應(yīng)用。

一、工程概述

天津空港經(jīng)濟區(qū)地鐵2號線，規(guī)劃設(shè)計35個站點，總長度為815.4m，受到空港經(jīng)濟區(qū)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的影響，在地鐵施工中，需要下穿高速公路、市政道路、排水管道等工程。地道工程的總長度為335m，設(shè)計寬度為33.2m，其中前130m為暗埋段地道工程，后205m為敞口段地道工程。其中暗埋段采用了單箱雙室矩形框架梁結(jié)構(gòu)，敞口段為U型槽結(jié)構(gòu)形式。

二、地道工程支護施工方案

下穿京津塘高速地道基坑支護的安全等級為二級，根據(jù)不同區(qū)段采取不同的支護方式，根據(jù)地道工程圍護結(jié)構(gòu)的不同，采用了兩種支護施工方式。

第一種，采用密排混凝土灌注樁進(jìn)行施工(具體情況如圖1所示)。

圖1 密排混凝土灌注樁施工圖

第二種，基坑支護水泥攪拌樁擋土墻，φ700＠500，具體情況如圖2所示：

圖2 水泥攪拌樁擋土墻

三、地道工程鉆孔灌注樁施工技術(shù)

（一）制備泥漿

為滿足施工需求，現(xiàn)場配置了三臺泥漿機同時工作，選擇優(yōu)質(zhì)膨潤土，并加入適量的Na2CO3來中和酸性腐蝕的影響，泥漿比重控制在1.1～1.3之間，黏度在16～28S之間，提升泥漿施工質(zhì)量，含砂率要控制在4%下，膠體率則不能低于95%，呈現(xiàn)弱酸性，pH值控制在6.2～6.5之間。

（二）護筒埋設(shè)

護筒埋設(shè)是地道工程鉆孔灌注樁施工的關(guān)鍵，在本工程施工中，護筒由5mm厚鋼板制作而成。為滿足施工需要，護筒的內(nèi)徑要略大于樁徑，但最大不能超過20cm，護筒長度控制在2.0m左右。在埋設(shè)為提升埋設(shè)效果，可采用人工埋設(shè)的方法，地層和土層要用黏土夯實?？卓谄矫嫖恢煤驮O(shè)計偏差按照小于5cm進(jìn)行控制，豎向傾斜度控制在1°以下。

（三）成孔試驗

成孔試驗的主要目的是為后期鉆孔施工提供真實有效的參考數(shù)據(jù)，因此，可選擇3～5樁進(jìn)行試驗，以選擇出最佳的施工方案。

（四）成孔

在鉆機就位前，要在鉆機的底部墊上方形木墊，然后根據(jù)鉆孔放線位置合理調(diào)整鉆頭，誤差控制在2cm以內(nèi)。在實際鉆孔時，可以正向循環(huán)旋轉(zhuǎn)鉆孔法，并根據(jù)成孔試驗結(jié)果配制泥漿，邊鉆進(jìn)，邊添加泥漿，如果發(fā)生掉鉆或者卡鉆等現(xiàn)象，要立即停止施工，待所有問題都解決以后，再緩慢啟動鉆機進(jìn)行成孔操作。確?？變?nèi)水頭差時刻保持在特定位置避免發(fā)生塌孔。每鉆進(jìn)5m～8m進(jìn)行一次鉆渣作取樣分析，根據(jù)地層變化情況，合理調(diào)整鉆進(jìn)參數(shù)，并經(jīng)常測定鉆孔深度和傾斜度，發(fā)現(xiàn)問題及時處理，提升鉆孔質(zhì)量。

（五）清孔

鉆孔到設(shè)計高程，對鉆孔質(zhì)量進(jìn)行全面檢查，確認(rèn)達(dá)到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)后，即可進(jìn)行第一次清孔作業(yè)，可采用換漿法進(jìn)行清孔，在清孔時各項工作要符合以下標(biāo)準(zhǔn)：孔底500mm以內(nèi)的泥漿相對密度控制在1.25以下，含沙率不能超過8%，黏度控制在28%以下，孔底沉渣厚度控制在100mm以下。

（六）鋼筋籠綁扎

鋼筋籠骨架的保護層需要通過焊接在主筋上的護臂來進(jìn)行保護，每隔3m設(shè)置一道，采用雙面焊進(jìn)行連接，每根鋼筋的搭接長度不能低于鋼筋直徑的五倍，鋼筋籠外側(cè)每隔2m焊接4根直徑為20mm的折形定位鋼筋。

（七）鋼筋籠吊裝

為避免鋼筋籠發(fā)生上浮現(xiàn)象，要采用分段吊入的方法。具體做法是：把焊接好的鋼筋籠骨架分段吊入樁孔，將鋼筋籠的下段先固定在孔口位置，然后再放入上端鋼筋籠，在孔口和下段鋼筋籠對接時搭接雙面焊法，對接完成后再下放到設(shè)計深度，并將其固定在孔口位置，避免發(fā)生鋼筋籠上浮現(xiàn)象。鋼筋籠吊裝程序圖如圖3所示。

圖3中從左到右依次程序為：（1）吊放下段鋼筋籠；（2）下端鋼筋籠孔口固定；（3）吊放上端鋼筋籠；（4）兩段鋼筋籠對接；（5）鋼筋籠下放到設(shè)計位置。

（八）安裝導(dǎo)管

為避免導(dǎo)管發(fā)生堵塞后難以處理，每1～2節(jié)連接處設(shè)置一段1.0m～1.5m的短管通過法蘭螺栓連接。接頭處用橡膠圈密封防水，并對導(dǎo)管做水壓和接頭抗拉試驗，保證不漏水。砼澆注架用型鋼制作，用于支撐懸吊導(dǎo)管，吊掛鋼筋籠，上部放置砼漏斗。

（九）二次清孔

當(dāng)鋼筋籠下放和導(dǎo)管安裝完成后，利用導(dǎo)管進(jìn)行二次清孔，確保泥漿密度小于1.15，沉渣厚度在100mm以內(nèi)，此時清孔就算完成，立即澆注砼。

（十）混凝土灌注

根據(jù)工程招標(biāo)文件的需要，本工程采用了商品混凝土，通過攪拌機運輸?shù)礁鱾€樁位進(jìn)行灌漿。具體灌漿流程圖如圖4所示。

圖3 鋼筋籠吊裝程序圖

圖4 灌漿流程圖

圖4中從左到右具體灌漿流程為：（1）安裝導(dǎo)管，導(dǎo)管底部和孔底之間預(yù)留出30cm～50cm空隙，確保泥漿能從導(dǎo)管中排出，并能把導(dǎo)管下口埋入混凝土不小于1m深。（2）懸掛隔水栓，并和導(dǎo)管緊貼。（3）灌入首批混凝土，導(dǎo)管在混凝土埋深以1.5m～4m為宜，既不能小于1m，也不能大于6m。（4）間斷鐵絲，促使隔水栓下落到孔底。（5）連續(xù)澆筑混凝土，邊澆筑邊提升導(dǎo)管。（6）完成混凝土澆筑，拔出護筒。

四、鋼筋混凝土梁支撐技術(shù)

（一）鋼筋混凝土梁支撐施工流程

測量放線→立柱施工→首層土方開挖→清理立柱樁頭→梁支撐墊層→冠梁和內(nèi)支撐梁結(jié)構(gòu)施工→分層開挖→側(cè)壁施工→回填→拆除梁支撐。

（二）冠梁施工

挖至梁底標(biāo)高后，清除樁頭混凝土浮漿，進(jìn)行冠梁鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)施工，在冠梁施工前還要進(jìn)行立柱上部修整，立柱上方鋼筋要進(jìn)入冠梁500mm左右，并鑿除冠梁超灌混凝土。

（三）鋼筋混凝土梁支撐施工

第一，先進(jìn)行梁支撐和圍檁區(qū)域土體開挖，為避免發(fā)生欠挖和超挖，挖到設(shè)計標(biāo)高30cm時，進(jìn)行人工清底處理。

第二，和圍檁連接梁支撐護壁要進(jìn)行鑿毛處理，提升連接的緊密性。

第三，梁支撐底模采用C10混凝土做底模，主梁和腹桿的模板采用九夾板。

第四，在鋼筋綁扎時，要先進(jìn)行主梁和圍檁的鋼筋綁扎，然后腹桿鋼筋綁扎。

第五，混凝土澆筑時，相同平面內(nèi)的鋼筋混凝土支撐要整體澆筑成形。如果必須采用分段施工，則要預(yù)留出相應(yīng)的垂直縫，并確保各個接縫的緊密性，混凝土圍檁和鉆孔灌注樁之間的間隙用C40混凝土進(jìn)行密實處理。

具體施工示意圖如圖5所示：

圖5 鋼筋混凝土梁支撐施工示意圖

模板采用竹膠板加10×10cm方木做模板、下部采用頂撐加固、上部采用對拉螺栓固定，混凝土澆筑從兩端向中間進(jìn)行，混凝土振搗、養(yǎng)護同一般混凝土。待混凝土強度達(dá)到設(shè)計強度80%時，即可進(jìn)行人工拆除，并及時清理表面雜物。

五、施工效果分析

為分析鉆孔灌注樁加鋼筋混凝土梁支撐技術(shù)施工效果，本工程在施工中進(jìn)行了全面變形監(jiān)測，位移監(jiān)測采用了全站儀+高精度水準(zhǔn)儀進(jìn)行變形觀測。在土方開挖時每2天觀測一次，支護施工時每1天觀測一次，下雨后立即進(jìn)行觀測。監(jiān)測時間為4個月，總檢測次數(shù)為46次，監(jiān)測結(jié)果顯示，4個月累積變形量不足10mm，其他變形值也都在允許范圍內(nèi)。表明采用鉆孔灌注樁加鋼筋混凝土梁支撐技術(shù)可有效滿足地道工程施工需求，值得大力推廣應(yīng)用。

六、結(jié)束語

綜上所述，本文結(jié)合工程實例，分析了地道工程鉆孔灌注樁加鋼筋混凝土梁支撐技術(shù)。得出以下幾點結(jié)論：

（1）在基礎(chǔ)施工中綜合考慮周圍環(huán)境、水文地質(zhì)條件等，采用鉆孔灌注樁施工技術(shù)，有效提升了基坑的承載力和穩(wěn)定定性。

（2）鋼筋混凝土梁支撐有效提升了抵抗外荷載的能力，控制土體位移，保證了周圍建筑工程的安全性。

（3）在地道工程中合理應(yīng)用鉆孔灌注樁加鋼筋混凝土梁支撐技術(shù)，具有技術(shù)可靠、經(jīng)濟合理、社會效益顯著等優(yōu)勢，希望為今后同類工程施工提供借鑒。