地鐵車站圍護樁樁位及垂直度控制關鍵技術

岳玉星

摘 要：進行科學合理的樁位外放和垂直度控制確保圍護樁不侵入主體結構界限，避免基坑開挖過程中破除樁身對深基坑穩定性造成的不利影響及工期的延誤，同時防止過大外放造成施工成本的增加。

關鍵詞：地鐵工程;圍護樁;樁位控制;垂直度控制

1 圍護結構的組成及作用

因鉆孔灌注樁具有承載力大、抗震性好、造價低、施工周期短、對環境影響較小等優點廣泛應用在地鐵車站圍護結構工程中，如圖1所示。

車站圍護結構主要由圍護樁、內支撐及樁間止水帷幕三大組成部分，它不僅要能保證基坑的穩定性及坑內作業的安全、方便，而且要使坑底和坑外的土體位移控制在一定范圍內，確保鄰近建筑物及市政設施正常使用。

2 樁位控制及垂直度控制在地鐵車站施工中的重要性

在基坑開挖過程中，通過測量定位主體結構外邊線確保樁身不侵入主體結構界限，并且按照設計要求保留一定的空間用于施工樁間支護結構。

若樁身侵入主體結構界限則需破除侵限的樁身。破樁，切割圍護樁主筋勢必會影響圍護結構的穩定性，對基坑安全、周邊建筑物及市政設施安全造成不利影響。當連續數根圍護樁侵限過大時，破樁無疑會對基坑安全造成巨大的不利影響。通常為保證圍護結構安全需重新設置圍護樁。

圍護樁侵限不僅影響圍護結構的安全還會造成經濟損失和工期延誤。

若樁身遠離主體結構界限則不會出現破樁給圍護結構安全帶來的安全隱患，但圍護結構凈空的增大會直接造成土方、內支撐和主體結構工程量的增加，施工成本隨之加大。

圍護樁在鉆孔過程中隨著樁長的增加，由垂直度引起的樁位偏差會越來越大。樁位控制和垂直度控制的工法是保證圍護結構安全，實現項目工期管理、成本管理的重要保障。

3 樁位控制的關鍵技術

3.1 外放尺寸的設定思路

為消除圍護樁施工偏差對主體結構凈空的影響，需對樁位進行外放。即樁位控制的關鍵在于樁位外放尺寸的確定，樁位外放的尺寸是由鉆孔垂直度和開挖深度決定的。樁位外放尺寸L=開挖深度H*垂直度⊥+施工誤差C（測量誤差、不平整度、機械誤差、樁體最大水平位移）。

《建筑樁基技術規程》JGJ120-2012 4.4.8規定：“樁位允許偏差應為50mm;樁垂直度允許偏差應為0.5%。”而《地下鐵道工程施工質量驗收標準》GBT50299-2018 5.2.5規定：“垂直軸線方向的樁位允偏差為0～+50mm”;5.2.9規定：“灌注樁樁身垂直度允許偏差應小于或等于1%”。規范要求的偏差相差較大，僅可作為參考，不能作為控制樁位外放尺寸的依據。要根據工程地質條件及施工機械性能客觀的進行實測及總結以確定垂直度這一關鍵參數，從而確定“樁位外放尺寸L”。

3.2 垂直度測定方法

第一，根據地質詳勘選擇具有代表性的地層進行鉆孔，鉆孔前對鉆桿進行垂直度校核，目前鉆桿的垂直度可調精度達到0.1°，即0.17%。鉆孔時根據地質情況實時的記錄“鉆孔偏差角度”，再通過三角函數計算鉆孔垂直度。

第二，通過“鉆孔成像分析儀”可更加精確的實現對不同深度鉆孔垂直度的觀察和測量。

3.3 樁位放樣控制

通過全站儀進行樁位的放樣，在樁中心外2m位置處并設置4個護樁，拉十字線以便對樁位進行復核。

3.4 開孔控制

開鉆前先調整鉆桿至垂直，待鉆桿穩定后對準樁中心緩緩下方鉆斗，并安排專人觀察鉆斗對中情況并指揮鉆機操作手進行調整。鉆斗調整至樁中心后進行定位，便于后續鉆孔的準確。

開孔過程要緩慢低速鉆進，至鉆刃下1m且穿過填土層，避免產生偏移。護筒埋設后利用護樁進行護樁位的復核，偏差超過50mm時進行回填、重新開孔。

4 垂直度控制的關鍵技術

4.1 鉆機設備的選擇

按成孔方法不同分為正反循環鉆機如圖2、旋挖鉆機如圖3、沖（抓）式鉆機、長螺旋鉆機、錘擊、振動、洛陽鏟等。根據不同地質條件、樁長及圍護樁直徑選擇合適的鉆機，以達到安全性好、質量可控、方便快捷的目的。施工前應有主要施工機械及其配套設備的技術性能資料;成樁機械必須經鑒定合格，不得使用不合格機械。

由于旋挖鉆機具有適用性強、施工速度快、安全及質量有保證、施工工藝成熟等優點，在地鐵車站圍護樁施工中被優先選擇。旋挖鉆機由主機、鉆桿和鉆頭三部分組成。主要有履帶式、步履式和車裝式底盤。

鉆頭的選擇是鉆孔施工的關鍵點。對于一般土層選用鍋底式鉆頭，對于卵石或者密實的砂礫層則用多刃切削式鉆頭，對強度較大的巖石地質對旋挖鉆機操作手有較高的技術要求，在巖層鉆進過程中更換嵌巖螺旋鉆頭或筒鉆。具體根據巖石的強度確定合適的鉆頭。

鉆齒是旋挖鉆機系統直接與工作對象接觸的部位，它的選型、布置角度、布置間距等參數正確與否對于施工效率有決定性的作用。好的鉆齒應具備：無裂紋、掰不斷、耐磨損、便拆裝等特點。目前常用的鉆齒有四類：（1）斗齒：適宜土層鉆進，齒刃鋒利，切削速度快，不能用于卵石、巖層等硬地質。（2）寶峨齒：相對斗齒更加粗壯，不易掰斷，用于大直徑土斗，適宜中小顆粒卵石、軟巖。適用巖石強度5～12Mpa。（3）截齒：入巖鉆齒，耐磨合金點給巖石提供更大的加壓力，適宜巖石破碎。適用巖石強度12～100Mpa。（4）牙輪齒：適宜超硬巖鉆進，碾壓破碎巖石，牙輪自轉減小入巖震動，多耐磨合金延長使用壽命。適用巖石強度100～250Mpa。

4.2 鉆進操作的要點

巖層鉆進時鉆孔垂直度易發生較大的偏差，施工管理人員及鉆機操作手需要注意幾個問題：

（1）鉆桿遇巖出現“跳動”時需開啟鉆機的入巖模式，并選擇合適的鉆頭。適當降低鉆孔速度避免鉆桿過大的跳動。（2）鉆進時短進尺，以滿足垂直度偏差為要求。具體做法為：下一斗鉆進前在上一斗鉆孔位置先穩定鉆桿，然后進行空鉆掃孔，以復核上一斗的鉆孔偏差。有偏差時及時上下掃孔糾偏，避免越鉆越偏的現象。

4.3 鉆桿的校核

在鉆孔施工中應定期對鉆桿進行垂直度校核。

5 結語

樁位控制與垂直度控制是地鐵車站圍護樁施工和主體結構施工的關鍵，對車站施工影響長遠。樁位的外放尺寸和垂直度相互關系緊密，施工中要根據機械的選型、地質條件、孔深等因素進行綜合考慮。科學的對樁位和垂直度進行控制，才能達到經濟、安全、快捷的目的，促進項目的工期管理、成本管理和安全質量管理。

參考文獻：

[1]《建筑施工手冊》第五版第一分冊1015.第二分冊553-562.

[2]《建筑樁基技術規程》JGJ120-2012.

[3]《地下鐵道工程施工質量驗收標準》GBT50299-2018.