鉆孔灌注樁施工技術在地鐵車站圍護結構工程中的應用

王宗佺

中交第二公路勘察設計研究院有限公司，湖北 武漢 430056

1 工程概況

哈爾濱市軌道交通3號線二期工程某車站全長157.30m，標準段北側寬42.05m、南側寬37.95m。車站為3層（8+8）m分離島式站臺車站，中心里程結構頂覆土厚度約6.2m，基坑底所處位置為粉質黏土層，開挖深度約29.3m。圍護結構使用了?1000mm、?800mm兩種規(guī)格的鉆孔灌注樁，共同組成穩(wěn)定的圍護結構體系，施工采用旋挖鉆干成孔的方法。

2 旋挖鉆干成孔施工技術

（1）旋挖鉆機的設置及調(diào)整。鉆進時，鑰匙開關打到電源檔，此時顯示器將實時呈現(xiàn)出旋挖鉆機標記畫面，可根據(jù)需求切換至工作畫面。鉆桿起立并調(diào)節(jié)（保持垂直的狀態(tài)），即調(diào)整旋挖鉆機的位置，精準就位后使鉆桿可以對準鉆孔位置，此時顯示器將呈現(xiàn)出鉆桿的運行情況。根據(jù)工作畫面，員工可及時掌握鉆桿的X、Y軸的實際位置，對其是否存在偏移做出判斷。通過對電氣手柄的控制調(diào)整鉆桿，使其提升至指定的工作狀態(tài)位置，控制器采集信息，經(jīng)過數(shù)學運算后，自動發(fā)出信號，在其指令作用下驅動液壓油缸的比例閥，完成特定幅度的閉環(huán)起立控制操作，確保鉆桿產(chǎn)生反應，同步平穩(wěn)起立。

（2）鉆桿調(diào)垂。鉆桿調(diào)垂分如下兩種情況考慮：鉆桿相對零位在±5°以內(nèi)時，可借助自動調(diào)錘按鈕加以操作，根據(jù)實際情況做精細化的調(diào)整；反之，鉆桿相對零位超過±5°時，自動調(diào)錘按鈕將無法自動開展調(diào)節(jié)，則需借助電動按鈕加以調(diào)整。此外，也可利用電氣手柄做相應的調(diào)整。

（3）數(shù)據(jù)監(jiān)測。鉆斗著地后，執(zhí)行清零操作，測定鉆頭位置以便掌握其實際運行情況，同時記錄數(shù)據(jù)。顯示器具有人機交互特性，其能夠直觀地呈現(xiàn)條形柱及相應數(shù)字等具有參考價值的信息，進而給工作人員提供數(shù)據(jù)呈現(xiàn)“通道”，以便對鉆孔的位置做出判斷，更為靈活地控制鉆孔作業(yè)姿態(tài)，提高鉆孔的精細化程度。設備配套虛擬儀表，其可以呈現(xiàn)出動力頭壓力、加壓壓力及主卷壓力的實際參數(shù)。根據(jù)此類數(shù)據(jù)，能夠較為客觀地判斷液壓系統(tǒng)的運行情況，便于優(yōu)化參數(shù)設置和調(diào)整鉆孔施工安排。

（4）鉆渣清理。隨著鉆進施工進程的推進，待鉆頭內(nèi)充滿鉆渣后，將其以勻速的狀態(tài)提出，轉移機械設備，施工期間產(chǎn)生的鉆渣不可堆放在鉆孔周邊，否則將形成集中荷載，易由于該處承載能力不足而塌陷，較為合適的是利用裝載機裝車，通過自卸車轉運至指定堆放地點后做針對性的處理，以免影響周邊環(huán)境。此后，操作自動回位對正按鈕，再次調(diào)整鉆機設備的作業(yè)姿態(tài)，使鉆斗恢復正常鉆進狀態(tài)，按照該方法循環(huán)施工，直至完成鉆孔作業(yè)。

（5）鉆進速度的控制。地質條件對鉆進施工狀態(tài)的影響較為明顯，不同地質條件下，鉆機鉆進速度存在一定差異，并且在不同地質環(huán)境發(fā)生轉變時，也需要根據(jù)地質特性做針對性的分析與調(diào)整，保持最佳的鉆進速度。例如，若鉆機的工作環(huán)境為硬地層轉向軟地層時，較適宜的是加快鉆進速度；反之，若鉆機的工作環(huán)境為軟地層轉變?yōu)橛驳貙訒r，則在原基礎上調(diào)整鉆進速度，適當放慢鉆進速度。若為砂層，以慢轉速鉆進的狀態(tài)較為合適，并注重對泥漿比重和黏度的調(diào)整（兩者可適當加大）；若為硬塑層，則以較快的速度鉆進，保證鉆進效率。

（6）地質檢查。待實際鉆孔位置達到設計深度后，撈取鉆渣，對地質條件做出判斷，再與前期的勘測設計資料做對比分析。對比兩項資料時，如果發(fā)現(xiàn)實際地質情況與勘測設計資料存在較大差異，要如實記錄，并及時與監(jiān)理工程師取得聯(lián)系，由監(jiān)理工程師展開進一步的分析，詳細分析鉆孔情況，研究出現(xiàn)差異的原因，確保鉆孔效果。

（7）成孔質量檢查?？孜黄?、孔深、孔徑等均是鉆孔質量檢查中需重點考慮的指標。以孔深檢查為例，需對比分析設備顯示值（L1）以及員工實測值（L2，采用測繩測量的方法），若存在L2＜L1的關系，則更換清底鉆頭，選擇恰當?shù)你@進方式持續(xù)開展鉆進作業(yè)，直至鉆孔深度滿足設計要求。由施工人員自檢，待鉆孔質量檢查結果滿足要求且通過監(jiān)理工程師的檢驗后，即可開展下一道施工工序，安排清孔作業(yè)，將孔內(nèi)沉渣厚度減小至許可范圍內(nèi)[1]。

3 鋼筋籠加工與吊裝

鋼筋籠在現(xiàn)場由專員根據(jù)設計圖紙加工成型，嚴格控制各處的加工尺寸，保證其誤差控制在許可范圍內(nèi)。鋼筋籠長度達到41m左右，一次施工到位的方法存在工作量大、糾偏難度高、控制效果差等局限性，因此采取分2節(jié)加工的方法。主筋鋼筋接頭錯開，同截面的接頭數(shù)量不超過總根數(shù)的50%，在主盤外側設置加筋箍，鋼筋頭不向內(nèi)圈彎曲，以免影響后續(xù)的導管吊放作業(yè)?？紤]到鋼筋籠在吊裝期間易變形的特點，對主筋與箍筋采取點焊措施，同時配套適量的鐵扁擔，以保證成型的鋼筋籠可以順利吊裝入孔。鋼筋籠與樁底保持特定的距離，經(jīng)調(diào)整后使其可以精準就位，焊接籠頂加強箍，在井壁上掛設2根16a槽鋼，作為橫擔而使用。鋼筋籠吊放做到緩慢、勻速，不可扭轉、彎曲。全程精準控制鋼筋籠的位置，保證其可以對準孔位，垂直于孔心，以較慢的速度向下放置，待鋼筋籠入孔后，必須保持原有姿態(tài)，不可左右旋轉，否則容易碰觸孔壁，進而影響施工效果。

吊機吊裝鋼筋籠，人工輔助作業(yè)，精確調(diào)整鋼筋籠的姿態(tài)，使其滿足居中、垂直的位置要求。根據(jù)鋼筋籠的結構特點，在其外側按200cm的間距設定位筋以及厚度為7cm的保護層，共布設4個方向，此舉的目的在于給鋼筋籠的固定提供便捷的條件，使鋼筋籠具有穩(wěn)定性。為提高鋼筋籠在吊裝時的均衡性，在頂部加強筋處設2個吊點；此外，于各節(jié)段中部設1個吊點，其作用在于保證翻升起吊鋼筋籠操作的便捷性。鋼筋籠吊裝作業(yè)具有階段性和規(guī)范性，各項工作需按順序依次落實到位。

值得注意的是，最上節(jié)鋼筋籠的吊裝作業(yè)要點較多，待其下放至孔口處時，設槽鋼以起到臨時固定的作用，經(jīng)水準儀檢測后確定護筒頂部標高，根據(jù)測定數(shù)據(jù)加以計算，得到吊筋的長度，準備合適長度且質量達標的吊筋，將其以焊接的方式穩(wěn)定設置在鋼筋籠主筋處，隨后將吊鉤掛設在吊筋上，此時允許以緩慢的速度下放，直至該節(jié)段鋼筋籠到達指定位置為止。向鋼筋籠的頂?shù)跞?nèi)置入槽鋼，數(shù)量為2根，兩者呈平行的位置關系，并保證槽鋼穩(wěn)定橫放在枕木上。通過槽鋼的應用，將鋼筋籠吊掛在方木（設置在護筒頂端的兩側）上，能夠提升鋼筋籠懸掛的穩(wěn)定性，確保吊裝效果[2]。

4 二次清孔

組織孔底沉渣檢測，以設計要求為參考基準，比較沉渣檢測結果與項目設計要求，如果沉渣實測結果超出設計要許可范圍，則應開展二次清孔作業(yè)。清孔選擇氣舉反循環(huán)法，嚴格按照技術規(guī)范開展清孔作業(yè)，清出鉆孔中的泥皮泥渣，直至孔內(nèi)沉渣控制在許可范圍內(nèi)為止（要求沉渣厚度不超過10cm）。在開展二次清孔作業(yè)時，施工人員要加強對泥漿水頭高度的控制，適時補充優(yōu)質泥漿，維持泥漿水頭的穩(wěn)定性，以免出現(xiàn)塌孔問題。清孔工作完成后，拆除吸泥彎頭，制備混凝土，進入澆筑施工環(huán)節(jié)。

5 混凝土澆筑

（1）根據(jù)試驗室提供的配比方案選擇混凝土原料，粗骨料可選擇卵石或碎石，確保此類材料的粒徑不超過40mm；細骨料以中粗砂為宜。以設計配合比為準，制備混凝土，保證混凝土各項指標達到設計要求，坍落度為（200±20）mm。制備好的混凝土在出廠前應進行質量檢驗，確定質量達標后將其轉運到施工現(xiàn)場，及時投入使用。

（2）在首批混凝土澆筑施工中，嚴格控制導管底部的位置，應當與孔底相距300～500mm；漏斗與儲料斗裝1.0m3的混凝土，不可少于該裝料量要求，否則在首批混凝土澆筑時易出現(xiàn)材料供應不足的情況。在澆筑過程中，及時測定導管埋深并予以控制，使其可穩(wěn)定在2～6m。澆筑作業(yè)進程連續(xù)推進，期間用測錘測定混凝土面的高度，進而根據(jù)數(shù)據(jù)加以計算，確定導管埋深，完整記錄各項實測數(shù)據(jù)與計算數(shù)據(jù)，作為質量分析的依據(jù)。

（3）較之于導管下口，混凝土面宜高出2m，導管下端埋深不超過6m，在滿足此埋深要求的前提下，方可拆除導管。在混凝土澆筑過程中，隨著澆筑作業(yè)的持續(xù)開展，鉆孔內(nèi)的混凝土量逐步增加，期間可以逐節(jié)有序地拆除導管，具體根據(jù)澆筑速度而定，形成相協(xié)調(diào)的作業(yè)關系。待混凝土灌注落實到位后，應著重對樁頭2m深度范圍內(nèi)的混凝土做振搗處理，提高樁頭的穩(wěn)定性[3]。

（4）混凝土上層形成浮漿，可以鑿除的方法清理該部分。樁身混凝土超澆量約1m，超高部分在強度達標后用風鎬清除。除此之外，完成混凝土澆筑作業(yè)及質量驗收合格后，施工人員應及時拆除鋼護筒，做無損質量檢測，對鉆孔灌注樁的結構質量做出判斷。

6 結束語

綜上所述，鉆孔灌注樁的應用能夠給地鐵車站施工提供質量和安全層面的保障，可提高圍護結構的整體使用水平，增強圍護效果。文章對鉆孔灌注樁涉及的關鍵施工要點展開了探討，以期給類似工程提供技術參考。