“洞內(nèi)咬合樁”技術(shù)在大型PBA車站中的應(yīng)用

顧廣宇

北京城市快軌建設(shè)管理有限公司 北京 100000

引言

隨著現(xiàn)代社會環(huán)保意識的不斷提高，地下水資源的保護(hù)逐漸對于地鐵施工提出更高的要求，傳統(tǒng)PBA暗挖車站大多采用樁（Pile）－梁（Beam）－拱（Arch）形成的支撐體系的樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)，其配套的降水措施通常會對于城市地下水資源存在一定的擾動和破壞，甚至?xí)a(chǎn)生地表不同程度的沉降問題。

PBA洞內(nèi)咬合樁技術(shù)則通過帷幕止水的方式，消除了對于地下水層的擾動和破壞，最大限度地保護(hù)了地下水資源，對于環(huán)保和控制城市地表沉降具有積極意義，也是未來城市地鐵建設(shè)的環(huán)保新方向，具有廣泛的應(yīng)用前景。

1 工程概況

北京地鐵16號線看丹站，位于看丹南路與看楊路交叉路口，沿看丹南路東西向布置。看丹站總長271.2m，有效站臺中心里程右K20+698.600，車站有效站臺中心處軌面高程29.15m?？吹ふ緸殡p層三跨島式車站，有效站臺寬12m，結(jié)構(gòu)寬21.3m，高16.04m，覆土約7.2m，車站東西兩端均為礦山法區(qū)間。

看丹站采用長樁PBA工法，主體結(jié)構(gòu)為雙柱三跨雙層結(jié)構(gòu)，車站頂板覆土厚度約7.2～7.7m，底板埋深22.9m～23.4m。結(jié)構(gòu)高度為15.69m，結(jié)構(gòu)寬度為21.3m，頂板厚700mm（最薄處），側(cè)墻厚800mm，中板厚400mm，邊跨底板厚1000mm，中跨底板厚800mm，中柱采用D800鋼管柱。邊樁采用咬合鉆孔灌注樁，樁徑1000mm@1400。邊樁（素樁）采用C復(fù)合塑性灌注料[1]。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)橫斷面示意圖

表1 邊樁參數(shù)表

洞樁施工區(qū)域主要處于第四紀(jì)沉積層中的卵石③層、卵石④層、卵石⑤層。地層穩(wěn)定性較差，詳細(xì)情況如下：主要巖性特征如下：卵石③層：D一般＝6～9cm，亞圓形，級配較好，含中砂約30%，含漂石；細(xì)砂、中砂③1層：褐黃色，密實(shí)，濕，局部含少量圓礫。卵石④層：D大＝15cm，D長＝18cm，D一般＝6～9cm，亞圓形，級配較好，含中砂約30%，含漂石。卵石⑤層：鉆探揭露：D大＝15cm，D長＝18cm，D一般＝5～9cm，亞圓形，級配較好，含中砂約30%，含漂石。

2 施工工藝流程

2.1 施工順序

邊樁采用φ1000mm@1400mm咬合樁，I序樁為素樁，II序樁為葷樁。

咬合樁施工時，需采用“跳三打一”施工，施工相鄰樁位時保證搭接長度為300mm。

圖2 咬合樁施工順序

2.2 人工破孔

洞內(nèi)機(jī)械樁開口段利用人工挖孔護(hù)壁做為鉆進(jìn)護(hù)筒，護(hù)壁的厚度10cm，深度2.0m，開口段直徑1.1m，高度與工作面平齊?？孜唤?jīng)測量放樣后做好保護(hù)，施工過程中加強(qiáng)保護(hù)。按照測量點(diǎn)位用風(fēng)鎬或電鎬以樁中心為圓心破除導(dǎo)洞底板初支結(jié)構(gòu)混凝土，邊樁破除半徑為700mm，邊樁開孔鎖口及導(dǎo)坑護(hù)壁：C20。

2.3 鉆進(jìn)

采用反循環(huán)鉆機(jī)鉆進(jìn)成孔，每顆樁開鉆前均按樁身體積的1.5倍制備泥漿。鉆機(jī)鉆孔時，鉆桿從樁孔內(nèi)抽出的渣漿通過砂石泵排至泥漿池內(nèi)。經(jīng)過沉淀后，采用泥漿泵將上層的輕質(zhì)泥漿抽入地面泥漿凈化裝置內(nèi)。泥漿凈化裝置過濾掉泥漿中的砂及雜質(zhì)，提高護(hù)壁泥漿的韌性，改善泥漿性能。經(jīng)過改良后的優(yōu)質(zhì)泥漿排入地面泥漿儲存池內(nèi)，之后通過泥漿泵將優(yōu)質(zhì)泥漿送人樁孔內(nèi)，實(shí)現(xiàn)孔內(nèi)的泥漿平衡。

2.4 鋼筋籠制作與安放

邊樁鋼筋籠在地面上加工完成。樁長18.44m，鋼筋籠分6段，下邊5段每段長3m，上邊1段長3.44m。

在導(dǎo)洞內(nèi)吊裝鋼筋籠，節(jié)與節(jié)之間采用直螺紋連接。第一節(jié)鋼骨架下放到最后一節(jié)加勁筋位置時，穿進(jìn)工字鋼，將鋼筋支撐在孔口工字鋼上，再起吊第二節(jié)骨架，使它們在同一豎直軸線上采用套筒連接好，抽出支撐工字鋼后下放骨架。如此循環(huán)，使骨架下放至設(shè)計標(biāo)高，定位于孔中心上，完成鋼筋籠的安裝。

2.5 葷樁混凝土灌注

筋籠安裝好之后應(yīng)進(jìn)行混凝土澆筑。邊樁采用C30混凝土?；炷吝\(yùn)輸采用泵送形式，坍落度為180cm～220mm。

2.5.1 澆灌樁芯砼前應(yīng)再次清理孔底虛土、排除積水，并檢查成孔和鋼筋籠質(zhì)量，經(jīng)監(jiān)理驗(yàn)收同意后，方可開始澆注砼?；炷烈淮螡仓瓿?。

2.5.2 水下灌注。

2.5.2.1 安設(shè)導(dǎo)管，采用直徑300mm鋼管組成。管節(jié)連接應(yīng)嚴(yán)密、牢固，使用前應(yīng)試拼、編號，并進(jìn)行隔水栓通過試驗(yàn)，保證導(dǎo)管不漏水。底節(jié)導(dǎo)管可適當(dāng)放長，且底部不設(shè)法蘭，以防止?fàn)繏熹摻罨\，其余導(dǎo)管為2m/節(jié)。導(dǎo)管底端距孔底應(yīng)保持30cm～50cm。澆筑過程中導(dǎo)管埋入混凝土深度應(yīng)保持2-3m，并隨提升隨拆除，導(dǎo)管吊放和提升不得碰撞鋼筋籠[2]。

2.5.2.2 灌注水下砼：①開始灌注首批混凝土?xí)r，為了首盤混凝土方量能保證將導(dǎo)管內(nèi)水全部壓出，并滿足導(dǎo)管初次埋入深度的需要（1m～1.5m）應(yīng)計算漏斗和儲料器的最小容量。②首批混凝土灌注后，應(yīng)連續(xù)灌注，并盡可能縮短拆除導(dǎo)管的間隔時間。在混凝土灌注過程中，現(xiàn)場技術(shù)員應(yīng)勤量孔深，掌握導(dǎo)管埋深情況，并嚴(yán)格按照技術(shù)規(guī)范要求控制導(dǎo)管埋深（導(dǎo)管埋深控制在2m～6m，并根據(jù)不同孔徑、灌注速度在2m～6m范圍內(nèi)調(diào)整）。當(dāng)導(dǎo)管埋深超出規(guī)定時，必須及時進(jìn)行導(dǎo)管拆除。③灌注混凝土過程中，嚴(yán)格控制混凝土質(zhì)量，保證坍落度控制在160mm～210mm，不符合要求的堅(jiān)決不用。④導(dǎo)管拆除前要準(zhǔn)確測量混凝土頂面至基準(zhǔn)面的高度，計算導(dǎo)管埋深，確定拆管長度，并通過導(dǎo)管總長減去已拆除的導(dǎo)管長度，復(fù)核拆管后埋深是否符合技術(shù)規(guī)范要求。絕對不允許出現(xiàn)導(dǎo)管超深或提空的現(xiàn)象。導(dǎo)管拆除時可根據(jù)現(xiàn)場具體情況確定是否暫?；炷恋纳a(chǎn)。導(dǎo)管拆除后，現(xiàn)場技術(shù)員應(yīng)檢查導(dǎo)管內(nèi)情況。⑤灌注過程中，指定專人負(fù)責(zé)填寫水下混凝土灌注記錄。⑥整個灌注過程，請監(jiān)理全程旁站。⑦砼灌注時，每根樁留置混凝土試件1組。

2.5.3 混凝土澆筑至樁頂設(shè)計標(biāo)高處，不得有浮渣，淤泥等。

2.6 素樁混凝土灌注

邊樁（素樁）采用C復(fù)合塑性灌注料，灌注流程同葷樁。

2.7 樁側(cè)壓漿補(bǔ)強(qiáng)措施

車站端頭角部搭接部位咬合樁接縫處，為了彌補(bǔ)兩樁在搭接部位較薄、垂直度偏差，以及后續(xù)樁施工對前序樁可能造成的損傷的缺憾，在兩樁之間采取咬合樁側(cè)壓漿補(bǔ)強(qiáng)措施。

2.7.1 側(cè)注漿管設(shè)置。葷樁兩側(cè)各布置1根注漿管（DN32×2.75鋼管），位于帷幕外側(cè)、相鄰樁交點(diǎn)處。

樁側(cè)注漿按要求設(shè)置注漿孔的位置和數(shù)量。根據(jù)含水層情況，側(cè)注漿管長11m，管底以上2m設(shè)置注漿孔。注漿孔處及側(cè)注漿管底部需包裹密實(shí)，以防止灌注過程中混凝土進(jìn)入注漿管內(nèi)。

需將注漿管綁扎固定在II序樁的鋼筋籠上，隨鋼筋籠一起下放。每節(jié)壓漿管隨鋼筋籠下放前應(yīng)做閉水試驗(yàn)，檢查壓漿管是否有砂眼、絲扣連接是否密封。

2.7.2 壓漿方法。一般在成樁 14天后開始壓漿。正式壓漿前必須做壓水試驗(yàn)，壓水試驗(yàn)主要目的是檢查管路與單向閥的暢通狀況，同時清除單向閥周圍凝土中沉渣和泥漿。

側(cè)注漿的漿液為水泥漿，水灰比0.8～1.0，壓漿采用低速慢壓的方法。注漿時，在孔口加設(shè)單向注漿閥，保證樁身砼澆注時漿液不會灌入閥內(nèi)，注漿時漿液也不會回流，壓漿完畢后立即給壓漿管擰上堵頭，以免因回漿而降低壓漿效果。

壓漿參數(shù)根據(jù)地質(zhì)條件合理選擇，如樁端為密實(shí)的礫石、卵石層時，可考慮采取大壓漿量和較大的壓漿壓力，以壓漿量為主要控制指標(biāo)；如樁側(cè)為密實(shí)的砂土層，可以以壓漿壓力為主要指標(biāo)，壓漿量為參考指標(biāo)。

2.8 施工應(yīng)對措施

2.8.1 針對坍孔的主要措施。鉆進(jìn)中及時添加新鮮泥漿，使其高于孔外水位；遇流沙、松散土層時，適當(dāng)加大泥漿密度，進(jìn)尺速度不得過快，禁止空轉(zhuǎn)時間過長；嚴(yán)禁下鋼筋籠過程中碰到孔壁；成孔完成后在條件允許情況下盡快下放鋼筋籠，并及時澆筑混凝土。

輕度坍孔，加大泥漿密度和提高水位，嚴(yán)重坍孔，用黏土回填投入，待孔壁穩(wěn)定后采用低速鉆進(jìn)。

2.8.2 針對孔口問題的主要措施。為保證洞內(nèi)邊樁孔口安全，采用配筋C25@150，尺寸1500mm×1500mm的鋼筋篦子用于臨時覆蓋，同時在隧道側(cè)壁懸掛警示標(biāo)示，安置警示燈。

2.8.3 針對沉渣問題的主要措施。鋼筋籠放置前，需要測量樁長，若沉渣量過多不能滿足設(shè)計要求時，則采用二次清孔及筒鉆撈渣方式，保證樁成滿足設(shè)計要求。

2.8.4 文明施工措施。施工中產(chǎn)生的廢渣、廢水，不得任意排放，必須妥善處理，使其對環(huán)境的影響得到有效控制。棄土及建筑材料加強(qiáng)管理，適當(dāng)加蓋篷布等措施，施工棄土應(yīng)統(tǒng)一運(yùn)至現(xiàn)場指定位置。

盡量采用低噪音、低振動和節(jié)能的先進(jìn)施工機(jī)具，施工機(jī)具產(chǎn)生的噪音及振動等指標(biāo)應(yīng)符合國家、北京市政府頒發(fā)約有關(guān)法律、法規(guī)及規(guī)定的要求[3]。

3 結(jié)束語

北京地鐵16號線看丹站PBA工法洞內(nèi)咬合樁施工區(qū)域位于砂卵石地層，由于該地層比較松散，且水位線在車站底板上方約3.5m左右，采用PBA洞內(nèi)咬合樁施工技術(shù)起到了良好的止水作用。在消除了降水對于地下水的擾動的同時，工程安全質(zhì)量和進(jìn)度都得到了充分保障。