地鐵暗挖車站臨近既有線機(jī)械成孔端頭圍護(hù)樁施工技術(shù)

劉偉

（中鐵十六局集團(tuán)有限公司）

1 工程概況

某地鐵暗挖車站工程，北段臨近既有區(qū)間，車站端頭初支與既有區(qū)間最小距離3.139m，最大距離5.203m。端頭采用機(jī)械鉆孔圍護(hù)樁，即長度為23.5m 的φ1000@1500mm 灌注樁，總量18 根，用C30 混凝土澆筑成型；樁外層設(shè)70mm 厚的鋼筋保護(hù)層。北段車站與既有區(qū)間位置平面圖如圖1 所示。

2 施工工藝流程

導(dǎo)洞端頭隔離樁施工選用的是反循環(huán)鉆機(jī)，開口段為人工挖孔的方式。待開口段相關(guān)工作均完成后，按“隔五做一”的方式組織樁身成孔作業(yè)。

具體的施工工藝流程為：施工準(zhǔn)備→人工破口、鉆機(jī)就位→鉆進(jìn)→成孔→泥漿制備→清孔→鋼筋籠制作和吊放（壓力箱）→二次清孔、下導(dǎo)管→灌注混凝土→排漿、分選泥漿、廢漿排棄→導(dǎo)管起卸→抽出孔內(nèi)剩余泥漿。

3 施工技術(shù)分析

3.1 人工破口

開口段為人工挖孔的方法，護(hù)筒壁厚為20cm，開口段直徑1.1m，高度與工作面保持一致。精準(zhǔn)測放孔位，用風(fēng)鎬或電鎬破除導(dǎo)洞底板初支混凝土。隔離樁破除半徑按0.7m 控制，導(dǎo)坑護(hù)壁和邊樁開孔鎖口施工材料均為C20 混凝土，護(hù)壁采取分節(jié)段施工的方法，單節(jié)高度按1m 控制。

施工安全隱患較多，孔內(nèi)作業(yè)人員加強(qiáng)自我安全防護(hù)，例如佩戴安全帽、系安全繩等。施工過程中加強(qiáng)對垂直運(yùn)輸設(shè)備的檢查，應(yīng)保證其具有完整性。挖孔班組人員撤離后，用硬質(zhì)蓋板對孔口處采取防護(hù)措施，以免出現(xiàn)人員墜落的情況[1]。

3.2 鉆進(jìn)

⑴吸水系統(tǒng)需具有完整、嚴(yán)密的特點(diǎn)，包含軟管、水龍頭、鉆桿，緊密連接各部分，連接處用橡膠墊密封，法蘭各螺栓的擰緊程度需要保持一致，同時(shí)轉(zhuǎn)彎處應(yīng)有曲率半徑。

⑵下鉆過程中，鉆頭不可直接觸碰孔底，以免堵塞。

⑶鉆機(jī)停止回轉(zhuǎn)后，依然需要持續(xù)1～2min 的反循環(huán)，完全清理鉆桿內(nèi)的鉆渣后，再停止運(yùn)行砂石泵。若未做好此方面工作，在泵過早運(yùn)行時(shí)容易導(dǎo)致鉆桿內(nèi)的鉆渣落至鉆頭吸口處，從而出現(xiàn)阻塞現(xiàn)象。

⑷加強(qiáng)對鉆進(jìn)速度的控制，具體根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)條件而定：遇砂土地層時(shí)，轉(zhuǎn)速和進(jìn)尺速度均要較慢，否則容易由于鉆頭吸水而出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象；遇塌孔概率較大的粉砂土層時(shí)，需要適當(dāng)放慢鉆進(jìn)速度，以免出現(xiàn)粉質(zhì)土層受攪動的情況，同時(shí)應(yīng)以較快的速度通過，以免因鉆進(jìn)時(shí)間過長而發(fā)生塌孔現(xiàn)象。對于泵的流量偏大的情況，可以減小出口閥門的開度，通過此途徑控制流量，盡可能緩解對孔壁的沖刷性影響[2]。

⑸鉆進(jìn)期間存在異常狀況時(shí)，需停機(jī)檢查并分析具體的成因，采取針對性的處理措施后，方可恢復(fù)正常鉆進(jìn)施工狀態(tài)。

3.3 成孔質(zhì)量檢驗(yàn)

孔深、孔徑、垂直度、孔壁完整性及沉渣厚度均是重點(diǎn)考慮對象，各項(xiàng)檢查內(nèi)容的具體方法以及允許偏差，如表1 所示。

表1 成孔質(zhì)量檢驗(yàn)方法

3.4 泥漿制備

根據(jù)施工需求適配泥漿循環(huán)系統(tǒng)，其中以泥漿池為核心裝置，將其設(shè)置在豎井內(nèi)。鉆進(jìn)及成孔施工中，要求孔內(nèi)有足量的泥漿，實(shí)際高度需超過人工護(hù)壁頂面15㎝，此條件下可以較好避免孔壁坍塌問題。根據(jù)施工現(xiàn)場的地質(zhì)條件，項(xiàng)目采用優(yōu)質(zhì)粘土造漿，并根據(jù)需求適時(shí)摻入膨潤土外加劑（此材料要求蒙脫石含量較高），用于改善漿液的性能。

3.5 清孔

隨鉆孔作業(yè)的持續(xù)開展，待其達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后將鉆頭停留在原處并轉(zhuǎn)動數(shù)圈，以免出現(xiàn)孔底縮孔現(xiàn)象。加強(qiáng)對孔深、孔壁等方面的檢查，若存在不滿足要求的情況隨即處理。

清孔施工中加強(qiáng)對泥漿施工質(zhì)量的控制，重點(diǎn)考慮粘度和含砂率兩項(xiàng)指標(biāo)。砂石泵運(yùn)行期間將排出孔底懸浮鉆渣的泥漿，在對該部分采取凈化處理措施后經(jīng)回流泵排入孔內(nèi)。若樁孔的質(zhì)量滿足要求，則分階段依次安裝鋼筋籠和注漿管。孔底沉渣量超出許可范圍時(shí)組織二次清孔作業(yè)，直至實(shí)測沉渣厚度控制在許可范圍內(nèi)為止。泥漿泵的吸漿管與吸泥泵穩(wěn)定連接，調(diào)整導(dǎo)管的位置，使其與孔內(nèi)沉渣面相距約10cm，再啟用泥漿泵，以便組織反循環(huán)排渣作業(yè)。清孔后將特制彎管拆除，此后組織水下混凝土的灌注施工。待鋼筋籠安裝到位后及時(shí)灌注混凝土，通過混凝土的凝結(jié)作用維持穩(wěn)定[3]。

3.6 鋼筋籠制安

以設(shè)計(jì)圖紙為準(zhǔn)，提前在地面由專員完成鋼筋籠的加工作業(yè)。鋼筋籠選用φ28 主筋、φ12@150mm 螺旋筋和φ18@2000mm 水平箍筋，單節(jié)長度取3.0～4.0m，具體樁長根據(jù)實(shí)際情況靈活調(diào)整。主筋搭接方法為全絲直螺紋套筒連接，對于鋼筋籠下端0.5m 內(nèi)的主筋，可以適當(dāng)將其向內(nèi)側(cè)彎曲，使其呈傾斜狀。

3.7 混凝土澆筑

鋼筋籠安裝到位后組織混凝土澆筑作業(yè)。端頭隔離樁施工選用C30 混凝土，坍落度180～220mm。為保證施工質(zhì)量，混凝土澆筑前先對鉆孔和鋼筋籠做全面的檢查，若無誤則持續(xù)性澆筑，做到一次成型。

水下灌注施工中使用到φ300mm 的鋼管，緊密連接各管節(jié)，使其具有完整性與嚴(yán)密性。施工前組織試拼，要求球膽隔水栓可以順利排出，并且不存在隔水性能不良等其他方面的問題。導(dǎo)管首次埋深至少達(dá)到1.0m，隨混凝土澆筑量的增加，適當(dāng)提升導(dǎo)管，但埋入部分始終不可小于2～6m。以混凝土澆筑量為準(zhǔn)，及時(shí)拆除部分導(dǎo)管，導(dǎo)管吊放和提升過程中均不碰觸鋼筋籠，以免影響正常施工。超灌高度控制在0.8～1.0m，樁頂混凝土的強(qiáng)度需滿足設(shè)計(jì)要求。

4 施工的質(zhì)量控制

4.1 成樁要求

樁位中心偏差≯50mm，樁徑偏差≯50mm，成樁垂直度偏差≯0.3%；成孔深度的允許偏差為+300mm；除此之外，泥漿護(hù)壁成孔及其它施工環(huán)節(jié)均要滿足質(zhì)量要求。

4.2 鋼筋籠的相關(guān)質(zhì)量要求

⑴鋼筋籠制作期間加強(qiáng)精度控制，允許偏差分別為：主筋間距±10mm，箍筋間距±20mm，長度±30mm，直徑±10mm。

⑵鋼筋籠分節(jié)依次吊裝，主筋部分的連接采用一級機(jī)械直螺紋接頭；加強(qiáng)對鋼筋籠的防護(hù)，以免其在運(yùn)輸、吊裝等環(huán)節(jié)因磕碰或其它原因而出現(xiàn)變形現(xiàn)象。

⑶待鋼筋籠吊裝至指定位置后，對其水平位置和高程做詳細(xì)的檢查，若無誤則下放到位，再澆筑滿足質(zhì)量要求的混凝土。

4.3 混凝土灌注質(zhì)量要求

⑴待鉆孔灌注樁樁頂處的混凝土滿足強(qiáng)度要求后，檢查該處，不可出現(xiàn)樁頂附著大量浮渣等情況；冠梁澆筑施工前，全面清理殘留在樁頂部的浮渣以及其他的雜物，同時(shí)確定超高部分，將其鑿除干凈。

⑵經(jīng)詳細(xì)的質(zhì)量檢查后，樁長、樁徑等質(zhì)量控制指標(biāo)均要滿足要求，不可出現(xiàn)離析、斷樁等質(zhì)量問題。較之于主筋間的最小凈距而言，粗骨料的最大粒徑不可超過1/3，樁底沉渣不可超過50mm。

4.4 質(zhì)量檢驗(yàn)要求

⑴以《建筑基樁檢測技術(shù)規(guī)范》（JGJ 106-2014）為準(zhǔn)，做好單樁承載力檢驗(yàn)工作；此外，密切考慮樁身的完整性，按規(guī)范抽樣檢查，要求被測對象的各項(xiàng)指標(biāo)均滿足要求。

⑵關(guān)于隔離樁的質(zhì)量檢驗(yàn)，宜組織靜載荷試驗(yàn)、單樁豎向抗壓承載力試驗(yàn)，檢測樁的數(shù)量至少需達(dá)到總樁數(shù)的1%且需不宜少于3 根。

5 結(jié)束語

通過洞內(nèi)機(jī)械成孔灌注樁施工技術(shù)的應(yīng)用，可以有效避免地層變形問題，而且成樁速度快，避免開孔暴露時(shí)間過長，有助于改善施工環(huán)境。沉降監(jiān)測結(jié)果表明，施工期間對既有地鐵區(qū)間線路的影響非常微小，施工完成后既有區(qū)間線路幾乎沒有沉降變化，結(jié)構(gòu)處于可控的狀態(tài)。各項(xiàng)工作有條不紊地推進(jìn)，無安全事故，施工質(zhì)量良好?？梢?，項(xiàng)目所采取的施工方法具有可行性。