鉆孔灌注樁施工技術(shù)在地鐵明挖車站中的應(yīng)用

摘 要：鉆孔灌注樁施工技術(shù)因具有施工成本低、施工效率高、安全有保障等諸多優(yōu)勢，目前已在建筑工程基礎(chǔ)施工中廣泛應(yīng)用。基于此，結(jié)合廈門市軌道交通6號線西湖村站鉆孔灌注樁施工實(shí)例，詳細(xì)介紹了鉆孔灌注樁測量放樣及定樁位、配制泥漿、護(hù)筒的制作與埋設(shè)、鉆機(jī)就位及鉆孔、清孔、鋼筋籠制作與安裝、水下混凝土灌注等技術(shù)要點(diǎn)，通過施作后基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)承載力與抗震性得到了顯著提升，為廈門市軌道交通6號線西湖村站明挖安全施工提供了重要保障。

關(guān)鍵詞：鉆孔灌注樁；施工技術(shù)；地鐵；明挖車站文章編號：2095-4085（2024）08-0019-03

0 引言

鉆孔灌注樁施工技術(shù)是通過在地下鉆孔后，放入鋼筋籠，灌注混凝土形成樁體，以供提升地基承載力和抗震性［1］。為此，結(jié)合廈門市軌道交通6號線西湖村站鉆孔灌注樁施工實(shí)例，對鉆孔灌注樁施工技術(shù)進(jìn)行分析。

1 工程概況

廈門市軌道交通6號線西湖村站位于二環(huán)南路北側(cè)，沿規(guī)劃預(yù)留軌道交通廊道南北向敷設(shè)，為地下兩層島式越行車站。車站采用明挖順做法施工，長344.7m，標(biāo)準(zhǔn)段寬30.1m，基坑深度為16.8～17.9m，頂板覆土2.8m，車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)為A1000@1200鉆孔灌注樁+內(nèi)支撐方案。標(biāo)準(zhǔn)段第一道支撐為（700mm×900mm）混凝土支撐，間距7～11.2m，第二、三道為Φ=609mm、t=16mm鋼支撐，間距1.8～3.7m；小里程盾構(gòu)井第一道支撐為（700mm×900mm）混凝土支撐，小里程間距5m，盾構(gòu)井第二、三道為Φ=800、t=16鋼支撐，間距2.25～3.25m。基坑中間設(shè)置600 mm×600 mm中立式格構(gòu)柱，下設(shè)Φ1200混凝土立柱基礎(chǔ)。

2 鉆孔灌注樁施工

2.1 測量放樣及定樁位

根據(jù)廈門市軌道交通6號線西湖村站施工設(shè)計(jì)圖進(jìn)行樁位的放線、定位，基于從整體到局部原則放樣，對行車路線進(jìn)行科學(xué)合理規(guī)劃，保障便道與鉆孔位置之間具有合適距離，避免施工對孔壁穩(wěn)定性產(chǎn)生負(fù)面影響?？紤]到防水層做法，找平層厚度，樁體變形及施工誤差，暫按外放150mm進(jìn)行放樣。首先應(yīng)用坐標(biāo)法借助全站儀實(shí)施實(shí)地放樣，在確定樁中心位置之后，基于“十”字型明確四個樁點(diǎn)，作為單樁護(hù)樁對樁位進(jìn)行有效控制（見圖1）。單樁護(hù)樁采用木樁形式，尺寸控制在3cm×3cm，高度控制在80cm。為了保障單樁護(hù)樁的穩(wěn)定性和可靠性，埋入地下需要達(dá)到45cm，并且通過砂漿或素混凝土對其進(jìn)行保護(hù)。在護(hù)樁放樣工作完成之后工作人員需要每天對其位置進(jìn)行復(fù)測，避免發(fā)生破壞或者移位情況。經(jīng)技術(shù)人員復(fù)核準(zhǔn)確無誤之后對護(hù)筒進(jìn)行埋設(shè)［2］。

2.2 配制泥漿

采用實(shí)驗(yàn)方式來科學(xué)確定泥漿配合·項(xiàng)目漿配合質(zhì)量比水∶粘土∶膨潤土為1∶0.4∶0.08。在明確泥漿配合比之后對樁孔體積進(jìn)行計(jì)算，基于兩倍樁孔體積大小挖掘泥漿池，然后按照相應(yīng)的泥漿配合比在泥漿池中依次加入水、粘土以及膨潤土，對其進(jìn)行充分?jǐn)嚢瑁耆鶆蛑髮ο嚓P(guān)參數(shù)進(jìn)行檢測，包括密度、粘度、含砂率以及膠體率等，如果檢測結(jié)果均符合設(shè)計(jì)要求，便可以用于后續(xù)施工?？椎?00mm以內(nèi)的泥漿各項(xiàng)指標(biāo)見表1。根據(jù)西湖村站施工現(xiàn)場的實(shí)際情況設(shè)計(jì)現(xiàn)場泥漿池平面布置，每個泥漿池分循環(huán)池、儲漿池，中間設(shè)置泥漿通道。循環(huán)池與樁機(jī)鉆孔用泥漿槽連接，泥漿在樁機(jī)鉆孔與循環(huán)池間循環(huán)。

2.3 護(hù)筒的制作與埋設(shè)

通常選用鋼質(zhì)護(hù)筒，基于不同長度確定護(hù)筒厚度，長度不足4m的護(hù)筒，護(hù)筒鋼板厚度要求大于5mm，同時在護(hù)筒頂?shù)滓约爸胁烤捎煤穸葹?mm、高度為15cm的高加強(qiáng)圈進(jìn)行加固；對于長度超過4m的護(hù)筒，護(hù)筒鋼板厚度要求大于6mm，同時在護(hù)筒頂?shù)滓约爸胁烤捎煤穸葹?mm、高度為15cm的高加強(qiáng)圈進(jìn)行加固。在護(hù)筒制作過程中要求護(hù)筒鋼板接頭處焊接嚴(yán)密，嚴(yán)禁出現(xiàn)漏漿情況；同時要求護(hù)筒的內(nèi)徑要顯著大于樁徑，通常要超出20～40cm。在對護(hù)筒進(jìn)行埋設(shè)時，選擇挖坑法，借助吊車對其進(jìn)行準(zhǔn)確放置，要求護(hù)筒頂面較地下水位高出1.5m，較施工地位高出0.3m。在埋設(shè)護(hù)筒之前，首先對樁位進(jìn)行放樣并對位置進(jìn)行復(fù)核，在確認(rèn)準(zhǔn)確之后通過旋挖鉆機(jī)進(jìn)行挖孔，挖孔直徑應(yīng)超出護(hù)筒直徑40cm，挖孔深度等于護(hù)筒深度。在孔內(nèi)回填一定粘土，并進(jìn)行夯擊密實(shí)。通過吊車將護(hù)筒吊起并移動到相應(yīng)位置，在確保護(hù)筒中心與樁位中心重合之后，放置護(hù)筒并對其進(jìn)行填土夯實(shí)。該過程中要求護(hù)筒中心與樁位中心之間的偏差不能超過3cm，護(hù)筒斜度不能超過1%，同時在進(jìn)行填土夯實(shí)時應(yīng)基于對稱原則。在夯填結(jié)束之后，需要對護(hù)筒中心位置以及垂直度再次進(jìn)行檢測，確保其位置以及豎直度符合施工要求。

2.4 鉆機(jī)就位及鉆孔

在明確旋挖鉆機(jī)位置之后，通過灑白灰線對其位置進(jìn)行標(biāo)記，然后將旋挖鉆機(jī)移至標(biāo)記位置處，對鉆頭中心位置進(jìn)行調(diào)整，確保其嚴(yán)格對準(zhǔn)樁位中心，然后對鉆桿以及桅桿豎直度進(jìn)行調(diào)整，在達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)之后對其進(jìn)行鎖定［3］。在鉆孔作業(yè)實(shí)施過程中應(yīng)合理控制鉆進(jìn)速度，本著先慢后快原則進(jìn)行鉆進(jìn)。在鉆孔初期每次進(jìn)尺控制在40～50cm，對地層情況進(jìn)行判斷，如果鉆遇不利地層應(yīng)及時采取有效應(yīng)對措施；如果在鉆進(jìn)5m之后均正常，便可適當(dāng)加快鉆進(jìn)速度，將每次進(jìn)尺控制在70～90cm。在鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高之后，停止鉆進(jìn)，對鉆孔深度、直徑以及孔壁垂直度等參數(shù)進(jìn)行檢查，為了確保各項(xiàng)檢查工作順利開展，需要提前做好各項(xiàng)檢查準(zhǔn)備工作。測繩通常選擇鋼絲測繩，測錘基于不同深度選擇合適重量，通常20m以內(nèi)深度選擇2kg測錘，超過20m深度選擇3kg測錘。將護(hù)筒頂面作為基準(zhǔn)面，對鉆孔深度進(jìn)行測量，并準(zhǔn)確記錄測量結(jié)果。在進(jìn)行測量時采用“五處”測量法，即對鉆孔中心位置和四周護(hù)樁位置分別進(jìn)行測量，基于最小原則將五個測量深度中的最小測量深度作為孔深，如果測量結(jié)果顯示孔深尚未達(dá)到設(shè)計(jì)深度需要繼續(xù)鉆進(jìn)。通過檢孔器對鉆孔孔徑以及豎直度進(jìn)行檢測，將檢孔器置入鉆孔中心位置，依靠其自重進(jìn)行下沉，如果其能夠順利到達(dá)鉆孔底部，下沉過程中沒有任何卡頓，表明鉆孔符合設(shè)計(jì)要求；如果檢孔器不能順利到達(dá)鉆孔底部，表明鉆孔孔徑或者豎直度不合格，需要用鉆井進(jìn)行擴(kuò)孔。此外，鉆孔傾斜度誤差要求控制在1%以內(nèi)，樁位誤差要求控制在50mm以內(nèi)。

2.5 清孔

第一次清孔，鉆頭鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度之后，不再向下進(jìn)行鉆進(jìn)，鉆斗在原處旋轉(zhuǎn)，有效清除孔底虛土。通常采用沉渣對鉆斗進(jìn)行處理，更好排出沉渣。如果沉淀時間較長，沉渣處理效果不理想，可以選擇進(jìn)行濁水循環(huán)來進(jìn)行清孔。第二次清孔，采用壓縮空氣方式。將頭部帶有1m長管子的氣管置入導(dǎo)管中，控制其距離導(dǎo)管底部約2m，然后從氣管中噴出高壓空氣，促使導(dǎo)管底部在鉆孔底部持續(xù)晃動，便可以有效清除沉渣。對于深度小于10m的鉆孔，可以通過空吸泵來進(jìn)行清孔。在有效清孔之后，才能夠進(jìn)行注混凝土作業(yè)。清孔過程中不斷量測沉渣頂面到護(hù)筒的長度，計(jì)算孔底沉渣厚度，孔底沉淤厚度不大于100mm。

2.6 鋼筋籠制作與安裝

鋼筋籠預(yù)先在鋼筋加工場根據(jù)鉆孔樁設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行鋼筋籠的制作，制作好的鋼筋籠放置在鋼筋籠存放臺座上，以便待樁孔檢驗(yàn)合格后，及時進(jìn)行鋼筋籠安裝。

起吊鋼筋籠時，將吊鉤準(zhǔn)確勾掛在鋼筋籠上，然后對其進(jìn)行緩慢移動，直到準(zhǔn)確位于孔位上方，然后緩慢下放，該過程中需要對其位置進(jìn)行認(rèn)真觀察，保障鋼筋籠中心與鉆孔中心兩者完全一致。將護(hù)筒頂面作為基準(zhǔn)面，對鋼筋籠高程進(jìn)行準(zhǔn)確測量，待其達(dá)到設(shè)計(jì)位置之后，通過焊吊筋對其進(jìn)行固定。如果鋼筋籠需要接長，通過架立筋對第一節(jié)鋼筋籠進(jìn)行臨時固定，之后吊起第二節(jié)鋼筋籠，待位置準(zhǔn)確后進(jìn)行連接，連接方式可以采用焊接方式或者套筒方式，基于現(xiàn)場施工情況進(jìn)行合理選擇。鋼筋籠固定需要在主筋上焊2根直徑14的圓鋼吊筋，鋼筋籠安放結(jié)束之后，基于對稱原則綁扎十字線，并與單樁護(hù)樁進(jìn)行連接，拉十字線，該過程中要求兩十字交叉點(diǎn)完全重合。

2.7 水下混凝土灌注

水下混凝土灌注采用隔水栓式導(dǎo)管法（見圖2）。導(dǎo)管安裝采用吊車聯(lián)合人工方式，在安裝過程中工作人員需要認(rèn)真觀察，并扶穩(wěn)導(dǎo)管使位置居鋼筋籠中心，在位置對準(zhǔn)之后緩慢下放，避免在下放過程中導(dǎo)管卡掛鋼筋骨架或者碰撞孔壁。首先，用吊車將導(dǎo)管放至孔底，再將其向上提起50cm，然后用枕木對導(dǎo)管卡盤高度進(jìn)行細(xì)微調(diào)整，并用卡盤將導(dǎo)管卡住。

混凝土采用拌合站集中拌制通過輸送車運(yùn)至工地，采用泵車泵送灌注。在將其運(yùn)輸至指定地點(diǎn)之后需要再次對其勻質(zhì)性和坍落度進(jìn)行檢查，如果檢查結(jié)果達(dá)不到質(zhì)量要求，需要對其進(jìn)行第二次拌和，之后需要再次對相關(guān)質(zhì)量參數(shù)進(jìn)行檢查，如果檢查結(jié)果依然不達(dá)標(biāo)，則需要棄用。在混凝土灌注過程中，為了促進(jìn)隔水栓能排出，要求導(dǎo)管底部距孔底40cm左右。在灌注首批混凝土之前，需要在隔水栓以上導(dǎo)管以及漏斗中灌入0.1～0.3m3水泥砂漿，之后灌入混凝土，借助自重排除導(dǎo)管內(nèi)的水，使隔水栓留在孔底，灌入首批混凝土。灌注首批混凝土?xí)r，導(dǎo)管埋入混凝土內(nèi)的深度不小于1.0m。導(dǎo)管埋入混凝土的深度愈大，則混凝土擴(kuò)散愈均勻，密實(shí)性愈好，其表面也較平坦；反之混凝土擴(kuò)散不均勻，表面坡度也大，易于分散離析，影響質(zhì)量。埋入深度與澆注速度有關(guān)。為防止導(dǎo)管拔出混凝土面造成斷樁事故，導(dǎo)管埋深宜為2～3m為宜，并不得小于1m，一次提管深度不大于6m，同時也要防止埋管太深造成埋管事故。首批水下混凝土灌注正常后，必須連續(xù)施工，嚴(yán)禁中途停頓。灌注時間必須控制在埋入導(dǎo)管中的混凝土不喪失流動性的時間內(nèi)，必要時可摻入適量緩凝劑。本站立柱樁灌注時間宜控制在2h以內(nèi)。混凝土實(shí)際灌注高度應(yīng)比設(shè)計(jì)樁頂高出一定高度。超灌的高度應(yīng)根據(jù)樁長、地質(zhì)條件和成孔工藝等因素合理確定，其最小高度不宜小于樁長的5%，且不小于0.5m，以保證樁頂段混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度。在灌注混凝土后24h后進(jìn)行鄰樁施工，采用隔樁施工，隔樁間距宜大于4倍樁徑。

3 結(jié)語

通過對鉆孔灌注樁技術(shù)在廈門市軌道交通6號線西湖村站施工中的應(yīng)用分析，鉆孔灌注樁施工技術(shù)低成本、高效、高質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)得到實(shí)踐證實(shí)。在西湖村站鉆孔灌注樁施工過程中，通過對現(xiàn)場施工技術(shù)與質(zhì)量管理嚴(yán)格控制，確保每道工序、每個環(huán)節(jié)都符合要求，鉆孔灌注樁施工質(zhì)量較好，顯著提升了西湖村站基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的承載力與抗震性，為西湖村站明挖安全施工提供了重要保障，值得推廣和應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

［1］張華偉.地鐵明挖車站中鉆孔灌注樁施工技術(shù)運(yùn)用分析［J］.工程機(jī)械與維修，2023（2）：164-166.

［2］王宗佺.鉆孔灌注樁施工技術(shù)在地鐵車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)工程中的應(yīng)用［J］.工程技術(shù)研究， 2021，6（16）：99-100.

［3］趙明星.地鐵明挖車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的鉆孔灌注樁施工技術(shù)［J］.設(shè)備管理與維修，2020（20）：167-169.