地鐵車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)鉆孔灌注樁施工技術(shù)研究

馬磊

摘要：地鐵車站深基坑工程圍護(hù)樁的定位精度及垂直度是施工質(zhì)量控制的要點(diǎn)，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(huì)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。文中結(jié)合石家莊地鐵東莊明挖車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)鉆孔灌注樁的樁體施工精度及垂直度控制技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)闡述，對(duì)該地層地下水位較低的干成孔工況下圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工進(jìn)行了深入技術(shù)研究。

Abstract： Pile precision and verticality are the key points of construction quality control. It is very difficult to deal with pile with low precision and large variation in verticality in the excavation of deep foundation pit. In this paper， the construction precision and vertical control technique of the bored pile in Han Tong excavated station of Shijiazhuang Metro are discussed in detail.

關(guān)鍵詞：地鐵車站;深基坑;鉆孔灌注樁

Key words： subway station;deep foundation pit;cast-in-situ bored pile

中圖分類號(hào)：U231.3? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2019）16-0090-03

1? 工程概況

東莊站屬石家莊市城市軌道交通1號(hào)線二期工程，位于滹沱河南岸，規(guī)劃秦嶺北街下方，主體跨沙河大道沿秦嶺北街方向敷設(shè)。車站總長230.36m，最小覆土為6.6m。車站形式為地下兩層三跨框架式結(jié)構(gòu)島式車站，標(biāo)準(zhǔn)段基坑寬21.50m、深21.09m。盾構(gòu)端頭井段基坑寬25.2m、深22.63m。車站共設(shè)2組風(fēng)亭，3個(gè)出入口，1個(gè)安全出口。2號(hào)風(fēng)道及A出入口合建于車站主體結(jié)構(gòu)北端的東側(cè);1號(hào)風(fēng)道及安全出口合建于車站主體南端的東側(cè);B、C出入口分別設(shè)在車站主體結(jié)構(gòu)中部的東、西兩側(cè)。本站起、終點(diǎn)里程為K26+520.460～K26+750.820，中心里程為K26+669.000。車站中心設(shè)置軌排井，車站南北兩端均設(shè)有盾構(gòu)接收井。主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用鉆孔灌注樁+內(nèi)支撐型式。圍護(hù)樁采用?800@1200mm鉆孔灌注樁，內(nèi)支撐采用800×800混凝土支撐和?609×16鋼管支撐。

2? 工程水文地質(zhì)

場(chǎng)區(qū)勘探深度范圍內(nèi)所揭示的地層主要為分為人工堆積層，新近沉積層，第四系全新統(tǒng)沖洪積層，第四系上更新統(tǒng)沖洪積層四大層。本場(chǎng)區(qū)按地層巖性及其物理力學(xué)性質(zhì)進(jìn)一步分為8個(gè)大層。

勘察揭露地層最大深度為50m，根據(jù)鉆探資料及室內(nèi)土工試驗(yàn)結(jié)果，按地層沉積年代、成因類型，將本工程沿線勘探范圍內(nèi)的土層劃分為人工堆積層（Qml/）、新近沉積層（Q/4al/）第四系全新統(tǒng)沖洪積層（Q/4al+pl/）、第四系上更新統(tǒng)沖洪積層（Q/3al+pl/）四大層。本場(chǎng)區(qū)按地層巖性及其物理力學(xué)性質(zhì)進(jìn)一步分為8個(gè)大層，各地層的結(jié)構(gòu)特征自上而下如下所述。

人工填土層（Qml/）：

雜填土①1層：雜色，結(jié)構(gòu)較松散，稍濕，成分雜，含少量砼塊、磚塊、碎石及建筑、生活垃圾等，以粘性土、砂、淤泥質(zhì)土為主，壓密度變化較大，擬建線路沿線大部分地表均有分布。

雜填土①2層：黃褐色，稍濕，以粉土、粉質(zhì)粘土為主，土質(zhì)不均，含少量磚屑。該層層厚0.3～1.4m，層底標(biāo)高66.27～64.95m。

新近沉積層（Q/4al/）：

粉細(xì)砂②1層：黃白色、灰白色，松散～中密，稍濕，砂質(zhì)較純，分選性一般，主要成分以長石、石英為主。該層主要分布于滹沱河河床及河漫灘區(qū)，以及滹沱河以北地區(qū)。該層層厚2.3～9.6m，層底標(biāo)高55.31～61.60m。

黃土狀土②3層：褐黃色～黃褐色，稍密～中密，土質(zhì)不均，局部可見大孔，蟲孔，含少量砂粒和粘性土，呈中-高壓縮性，具輕微濕陷性。該層在沿線填土下部呈不連續(xù)分布，層厚1.3～4.3m，層底標(biāo)高61.76～67.56m。

第四系全新統(tǒng)沖洪積層（Q/4al+pl/）：

黃土狀粉質(zhì)黏土③3 層：黃褐色、褐黃色，可塑～硬塑，無搖振反應(yīng)，韌性中等，夾鐵、錳氧化物和少量姜石，局部夾粉土薄層，可見小孔隙，呈中壓縮性，具輕微濕陷性。該層沿線普遍存在，在滹沱河呈薄層分布或缺失，層厚0.7～8.6m，層底標(biāo)高53.31～59.56m。

粉細(xì)砂④1層：灰白色～黃白色，中密，稍濕，砂質(zhì)純凈，顆粒均勻，分選較好，該層在沿線普遍存在，層厚1.0～9.0m，層底標(biāo)高47.77～53.22m。

中粗砂④2層：灰白色～淺黃色，中密，稍濕，砂質(zhì)純凈，主要成分為石英、長石、云母，含少量粘性土團(tuán)塊。局部頂部為細(xì)砂，向下粒徑漸粗，層底可見礫砂薄層。該層在沿線普遍存在，層厚1.0～7.9m，層底標(biāo)高48.90～57.56m。

第四系上更新統(tǒng)沖洪積層（Q/3al+pl/）：

粉質(zhì)粘土⑤1層：褐黃色～棕黃色，可塑～硬塑，土質(zhì)不均，含姜石，局部富集，夾粉土、細(xì)砂薄層。該層在沿線普遍分布，層厚0.7～12.6m，層底標(biāo)高38.89～55.86m。

粉土⑤2層：褐黃色～黃褐色，中密～密實(shí)，稍濕～濕，土質(zhì)不均，含姜石較多，可見鐵、錳質(zhì)渲染，局部與粉質(zhì)粘土呈互層，層內(nèi)夾細(xì)砂薄層或透鏡體。該層呈透鏡體分布。

粉細(xì)砂⑤3層：褐黃色，密實(shí)，稍濕～濕，含少量礫石。 該層呈透鏡體分布。

本次勘察鉆孔最大深度50m，在勘察深度范圍內(nèi)，根據(jù)鉆孔及場(chǎng)區(qū)附近水井內(nèi)測(cè)得的穩(wěn)定地下水水位埋深為38.90～41.20m（高程25.62～27.18）。本次勘察未見上層滯水，但由于大氣降水、管道滲漏等原因，沿線不排除局部存在上層滯水的可能性。

3? 鉆孔灌注樁施工方案

根據(jù)詳細(xì)勘察階段巖土工程勘察報(bào)告及現(xiàn)場(chǎng)試樁可知本站地下水位較低，鉆孔灌注樁基本可干成孔，且車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)鉆孔樁位置均為原狀土;為提高鉆孔灌注樁成孔效率及施工質(zhì)量，確保圍護(hù)樁樁位精確，本次施工參考地下連續(xù)墻導(dǎo)墻創(chuàng)新性的采用了混凝土導(dǎo)墻樁位定位技術(shù)、旋挖鉆鉆頭改進(jìn)工藝，工藝流程圖見圖1。

3.1 圍護(hù)樁導(dǎo)墻施工

①根據(jù)設(shè)計(jì)資料（車站平面布置圖及場(chǎng)地平整標(biāo)高）進(jìn)行施工便道硬化施工，如圖2所示;施工過程中注意施工便道需與基坑圍護(hù)樁外側(cè)預(yù)留冠梁開挖的1：1.5放坡距離。

②根據(jù)設(shè)計(jì)資料定做圍護(hù)樁導(dǎo)墻施工模板，為方便樁孔鉆進(jìn)，模板需比設(shè)計(jì)樁徑稍大，經(jīng)試驗(yàn)確定模板定做直徑為850mm。

③對(duì)圍護(hù)樁樁位逐個(gè)測(cè)量放樣，安裝樁位模板，完成加固后C20混凝土硬化施工，定位導(dǎo)墻混凝土厚度為20cm;混凝土澆筑完成后及時(shí)養(yǎng)護(hù)。

④定位導(dǎo)墻混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后拆除模板，對(duì)各個(gè)樁位進(jìn)行標(biāo)高測(cè)量并復(fù)核設(shè)計(jì)，然后在導(dǎo)墻外側(cè)進(jìn)行樁位編號(hào)。具體見圖2 定位模板及完成后的導(dǎo)墻施工平面圖。

⑤技術(shù)員根據(jù)測(cè)量后的導(dǎo)墻頂面標(biāo)高結(jié)合圖紙完成圍護(hù)樁施工的全部技術(shù)交底，經(jīng)技術(shù)負(fù)責(zé)人復(fù)核無誤后組織施工。該樁位導(dǎo)墻技術(shù)減少了鉆孔灌注樁施工過程中的重復(fù)測(cè)量放樣及技術(shù)員的過程技術(shù)交底，即確保了樁位的精確度，又提高了施工功效，節(jié)省了大量技術(shù)人力資源。

3.2 旋挖鉆機(jī)鉆頭改進(jìn)

針對(duì)該站粉土及粉質(zhì)黏土夾粉細(xì)砂層的地質(zhì)特點(diǎn)，經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及地區(qū)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)旋挖鉆機(jī)的鉆頭進(jìn)行了改進(jìn)，采用螺旋鉆方式代替常用旋挖鉆頭;經(jīng)實(shí)地驗(yàn)證，改進(jìn)后的螺旋鉆頭在工效上與原鉆頭相當(dāng)，不同的是該螺旋鉆頭更能保證其與鉆桿在一條直線上，保證了施工過程中成孔的垂直度，也保證了對(duì)混凝土導(dǎo)墻的保護(hù)，效果良好，如圖3所示。

3.3 鉆孔施工

①旋挖鉆機(jī)成孔停放位置為確保文明施工一般為混凝土導(dǎo)墻內(nèi)側(cè)，該位置為原狀土，確保鉆機(jī)施工過程中不發(fā)生下沉傾斜;發(fā)生雨季天氣鉆機(jī)可停放在混凝土便道上進(jìn)行施工。

②樁孔開鉆前首先用全站儀對(duì)鉆機(jī)鉆桿進(jìn)行垂直度確認(rèn)，符合要求后進(jìn)行成孔作業(yè)，施鉆過程中需采用吊繩對(duì)鉆桿垂直度復(fù)核，如出現(xiàn)偏移需停鉆重新調(diào)整校核，通過這些保證措施確保鉆桿垂直度，從而保證樁體垂直。

③由于車站地質(zhì)情況較好，地下水位較低，鉆孔樁均為干成孔，本站大部分設(shè)計(jì)孔深為20m，成孔時(shí)間為1小時(shí)左右;圍護(hù)樁達(dá)到設(shè)計(jì)孔深后及時(shí)覆蓋孔口，防止安全事故。

④成孔質(zhì)量檢測(cè)。

1）孔深及孔底沉渣檢測(cè)：孔深采用測(cè)繩量測(cè)，保證其不小于設(shè)計(jì)深度;通過測(cè)繩底部觀測(cè)沉碴厚度。根據(jù)設(shè)計(jì)要求沉渣厚度不能超過20cm，如沉碴厚度超標(biāo)則用鉆頭將沉渣取出。

2）孔徑及孔形測(cè)量：檢測(cè)孔徑及孔形時(shí)，將樁徑0.8m的6m長檢孔器用吊車垂直吊起，緩慢放入孔內(nèi)并上下移動(dòng)以確保檢孔器通暢無阻;若中途遇阻則可能存在該部位有縮徑或傾斜現(xiàn)象，采取措施予以消除。

3）樁位及豎直度測(cè)量：因采用定位導(dǎo)墻技術(shù)，樁位位置可得到有效保證;樁體垂直度測(cè)量采用測(cè)繩測(cè)量，測(cè)量過程為在孔口沿鉆孔直徑方向設(shè)一標(biāo)尺，保證標(biāo)尺中點(diǎn)與樁孔中心吻合，將測(cè)繩按樁半徑前后方向移動(dòng)到孔壁，以此觀測(cè)保證測(cè)繩垂直度，最終得出成孔垂直度情況。

4）樁位及垂直度超出設(shè)計(jì)范圍處理：施工過程中發(fā)現(xiàn)2根圍護(hù)樁垂直度超出設(shè)計(jì)范圍，為確?；娱_挖后不對(duì)主體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生侵限問題，采用了C15細(xì)石混凝土回填，采用原旋挖鉆鉆頭重新鉆孔。

3.4 鋼筋籠安裝及混凝土澆筑

①鋼筋籠吊裝及安裝過程必須保證不得變形。鋼筋籠采用吊筋穿進(jìn)工字鋼及枕木懸吊于混凝土定位導(dǎo)墻上;安裝完成后檢查垂直度。鋼筋籠骨架下放時(shí)確保墊塊數(shù)量，禁止吊車隨意擺動(dòng)而碰撞孔壁。

②安裝導(dǎo)管，導(dǎo)管各連接嚴(yán)密、牢固、不滲水。導(dǎo)管安裝長度根據(jù)樁孔的深度控制，導(dǎo)管下口至孔底的距離控制在300～500mm左右。

③采用商品C35高性能水下混凝土灌注鉆孔樁，混凝土坍落度為200±20mm。首批封底混凝土根據(jù)樁徑及導(dǎo)管離孔底長度確定，必須滿足導(dǎo)管底部初次埋置深度不小于1m的要求。

④因本鉆孔灌注樁孔為干成孔，混凝土灌注到樁頂標(biāo)高后及時(shí)用振動(dòng)棒對(duì)樁頂1m深度混凝土進(jìn)行振搗，確保樁頂混凝土密實(shí)。

4? 結(jié)束語

針對(duì)地鐵車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)鉆孔灌注樁施工過程中樁位定位精度及垂直度不足導(dǎo)致主體結(jié)構(gòu)側(cè)墻尺寸凈空不夠或樁間噴錨平整度較難控制且處理困難等問題，本工程根據(jù)地質(zhì)情況創(chuàng)新性的采用了鉆孔灌注樁樁位導(dǎo)墻技術(shù)及鉆挖鉆鉆頭改進(jìn)工藝，即確保了樁位的精確性，又一定程度上確保了樁位的垂直度，效果良好，同時(shí)，施工過程中增加了成孔工效，降低了技術(shù)控制人力資源，具有較好的推廣作用。

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