地鐵暗挖車站臨近既有線機械成孔端頭圍護樁施工技術

劉偉

（中鐵十六局集團有限公司）

1 工程概況

某地鐵暗挖車站工程，北段臨近既有區間，車站端頭初支與既有區間最小距離3.139m，最大距離5.203m。端頭采用機械鉆孔圍護樁，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70mm 厚的鋼筋保護層。北段車站與既有區間位置平面圖如圖1 所示。

2 施工工藝流程

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

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

3 施工技術分析

3.1 人工破口

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

施工安全隱患較多，孔內作業人員加強自我安全防護，例如佩戴安全帽、系安全繩等。施工過程中加強對垂直運輸設備的檢查，應保證其具有完整性。挖孔班組人員撤離后，用硬質蓋板對孔口處采取防護措施，以免出現人員墜落的情況[1]。

3.2 鉆進

⑴吸水系統需具有完整、嚴密的特點，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，同時轉彎處應有曲率半徑。

⑵下鉆過程中，鉆頭不可直接觸碰孔底，以免堵塞。

⑶鉆機停止回轉后，依然需要持續1～2min 的反循環，完全清理鉆桿內的鉆渣后，再停止運行砂石泵。若未做好此方面工作，在泵過早運行時容易導致鉆桿內的鉆渣落至鉆頭吸口處，從而出現阻塞現象。

⑷加強對鉆進速度的控制，具體根據現場地質條件而定：遇砂土地層時，轉速和進尺速度均要較慢，否則容易由于鉆頭吸水而出現堵塞現象；遇塌孔概率較大的粉砂土層時，需要適當放慢鉆進速度，以免出現粉質土層受攪動的情況，同時應以較快的速度通過，以免因鉆進時間過長而發生塌孔現象。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鉆進期間存在異常狀況時，需停機檢查并分析具體的成因，采取針對性的處理措施后，方可恢復正常鉆進施工狀態。

3.3 成孔質量檢驗

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

表1 成孔質量檢驗方法

3.4 泥漿制備

根據施工需求適配泥漿循環系統，其中以泥漿池為核心裝置，將其設置在豎井內。鉆進及成孔施工中，要求孔內有足量的泥漿，實際高度需超過人工護壁頂面15㎝，此條件下可以較好避免孔壁坍塌問題。根據施工現場的地質條件，項目采用優質粘土造漿，并根據需求適時摻入膨潤土外加劑（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

隨鉆孔作業的持續開展，待其達到設計標高后將鉆頭停留在原處并轉動數圈，以免出現孔底縮孔現象。加強對孔深、孔壁等方面的檢查，若存在不滿足要求的情況隨即處理。

清孔施工中加強對泥漿施工質量的控制，重點考慮粘度和含砂率兩項指標。砂石泵運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回流泵排入孔內。若樁孔的質量滿足要求，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組織二次清孔作業，直至實測沉渣厚度控制在許可范圍內為止。泥漿泵的吸漿管與吸泥泵穩定連接，調整導管的位置，使其與孔內沉渣面相距約10cm，再啟用泥漿泵，以便組織反循環排渣作業。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灌注混凝土，通過混凝土的凝結作用維持穩定[3]。

3.6 鋼筋籠制安

以設計圖紙為準，提前在地面由專員完成鋼筋籠的加工作業。鋼筋籠選用φ28 主筋、φ12@150mm 螺旋筋和φ18@2000mm 水平箍筋，單節長度取3.0～4.0m，具體樁長根據實際情況靈活調整。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 內的主筋，可以適當將其向內側彎曲，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。端頭隔離樁施工選用C30 混凝土，坍落度180～220mm。為保證施工質量，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，使其具有完整性與嚴密性。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。導管首次埋深至少達到1.0m，隨混凝土澆筑量的增加，適當提升導管，但埋入部分始終不可小于2～6m。以混凝土澆筑量為準，及時拆除部分導管，導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，樁頂混凝土的強度需滿足設計要求。

4 施工的質量控制

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，泥漿護壁成孔及其它施工環節均要滿足質量要求。

4.2 鋼筋籠的相關質量要求

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

⑵鋼筋籠分節依次吊裝，主筋部分的連接采用一級機械直螺紋接頭；加強對鋼筋籠的防護，以免其在運輸、吊裝等環節因磕碰或其它原因而出現變形現象。

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的檢查，若無誤則下放到位，再澆筑滿足質量要求的混凝土。

4.3 混凝土灌注質量要求

⑴待鉆孔灌注樁樁頂處的混凝土滿足強度要求后，檢查該處，不可出現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，同時確定超高部分，將其鑿除干凈。

⑵經詳細的質量檢查后，樁長、樁徑等質量控制指標均要滿足要求，不可出現離析、斷樁等質量問題。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 質量檢驗要求

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

⑵關于隔離樁的質量檢驗，宜組織靜載荷試驗、單樁豎向抗壓承載力試驗，檢測樁的數量至少需達到總樁數的1%且需不宜少于3 根。

5 結束語

通過洞內機械成孔灌注樁施工技術的應用，可以有效避免地層變形問題，而且成樁速度快，避免開孔暴露時間過長，有助于改善施工環境。沉降監測結果表明，施工期間對既有地鐵區間線路的影響非常微小，施工完成后既有區間線路幾乎沒有沉降變化，結構處于可控的狀態。各項工作有條不紊地推進，無安全事故，施工質量良好。可見，項目所采取的施工方法具有可行性。