淺談鉆孔咬合樁在地鐵車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的施工技術(shù)

朱武

【摘要】本文主要分析了鉆孔咬合樁施工工藝，以及在地鐵車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)中應(yīng)用鉆孔咬合樁施工工藝，著重闡述了施工計(jì)算方法、施工工藝，保證措施等。

【關(guān)鍵詞】鉆孔咬合樁 地鐵車站 圍護(hù)結(jié)構(gòu) 施工技術(shù)

隨著社會的進(jìn)步和發(fā)展，城市化進(jìn)程不斷加快，城市中心大量密集的交通設(shè)施、建筑物，使得地鐵車站基坑開挖時(shí)只能采用垂直開挖支護(hù)結(jié)構(gòu)。一般情況下，使用的地鐵基坑開挖技術(shù)主要包括地下連續(xù)墻結(jié)構(gòu)、鉆孔灌注樁加旋噴樁復(fù)合結(jié)構(gòu)、SMW工法等，目前，國內(nèi)杭州、深圳、廣州、南京等城市地鐵車站基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)已經(jīng)開始大量應(yīng)用鉆孔咬合樁技術(shù)，并已經(jīng)獲得一定施工經(jīng)驗(yàn)，促進(jìn)了地鐵車站建設(shè)的快速發(fā)展。

一.鉆孔咬合樁基本原理和定義

鉆孔咬合樁主要就是說緊密排列樁身并且相割相鄰樁樁身形成存在一定防滲功能的支護(hù)連續(xù)擋土結(jié)構(gòu)。鉆孔咬合樁屬于圍護(hù)結(jié)構(gòu)，不但能夠全部應(yīng)用鋼筋混凝土樁，也能夠相隔布置鋼筋混凝土樁以及素混凝土樁，主要應(yīng)用優(yōu)勢就是相互咬合相鄰樁，也就是咬合樁，形成鉆孔咬合樁的時(shí)候主要應(yīng)用全鋼套管護(hù)壁，無須泥漿護(hù)壁，可以在一定程度上避免形成涌砂塌孔、孔內(nèi)流砂等問題，是一種能夠保護(hù)周圍環(huán)境以及為周邊建筑沉降提供一定控制的圍護(hù)結(jié)構(gòu)[1]。

二、鉆孔咬合樁施工工藝

（一）咬合樁施工工序

在實(shí)際操作的時(shí)候，為能夠完全滿足地鐵車站的樁定位精度以及施工規(guī)范需求，達(dá)到有效提高樁機(jī)就位效率的目的，同時(shí)在一定程度上降低咬合樁進(jìn)行鉆機(jī)作業(yè)時(shí)對姿態(tài)垂直的影響，為上拔和下壓鉆機(jī)頭冠提供相應(yīng)的支撐，應(yīng)在樁頂上部施作導(dǎo)墻，應(yīng)用的基本結(jié)構(gòu)是C20鋼筋砼。施工基本原則就是A樁施工、B樁施工，基本工 序?yàn)椋篈1、A2、B1、A3、B2、A4、B3...[2]。

圖一 施工工序圖

（二）單樁施工工藝

1、鉆機(jī)就位

在導(dǎo)墻砼強(qiáng)度符合規(guī)范以后，移動套管鉆機(jī)，需要嚴(yán)格遵守導(dǎo)墻孔中心位置對準(zhǔn)套管鉆機(jī)抱管器中心的原則來合理移動套管鉆機(jī)。

2、 取土成孔

第一節(jié)套管壓入以后，用抓斗從套管內(nèi)取土，一邊取土、一邊下壓套管，要始終保持具備2.5m以上的超前開挖套管底口。土中壓入套管的時(shí)候，需要合理檢查垂直度，如果存在不符合規(guī)范，此時(shí)需要進(jìn)行糾偏，如果具備符合情況則下壓取土，反復(fù)施工直到符合設(shè)計(jì)孔底規(guī)范需求為止。

3、吊放鋼筋籠（B序樁）

成孔檢測合格之后，合理安放鋼筋籠，要采取有效的措施確保鋼筋籠具備正確的標(biāo)高。

4、灌注砼

孔內(nèi)如果不存在水，灌注的時(shí)候采用干孔灌注法；如果孔內(nèi)有水，灌注的時(shí)候，應(yīng)用水下砼灌注法。

5、 拔管成樁

依據(jù)套管實(shí)際長度來合理分配導(dǎo)管，在灌注的時(shí)候，需要依據(jù)砼中的導(dǎo)管、套管實(shí)際埋深度來拆除以及提升，確保具備大于2.5m的套管砼面，2～4m的導(dǎo)管埋深[3]。

三、設(shè)計(jì)鉆孔咬合樁以及計(jì)算方法

（一）確定截面形式

依據(jù)施工過程中咬合樁的流程，確定具備以下四種截面形式，如下圖所示：

圖二 截面形式

（二）計(jì)算咬合樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)的方法

1、主要計(jì)算原則

第一，車站如果存在長條形混凝土鋼筋結(jié)構(gòu)的時(shí)候，依據(jù)車站實(shí)際情況來對單位長度縱向選擇底板支撐，分析彈性結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上平面結(jié)構(gòu)。計(jì)算過程需要合理分析壓縮樓板和柱的影響因素。逆筑法施工的過程中，還需要分析導(dǎo)致出現(xiàn)外圍圍護(hù)結(jié)構(gòu)立柱沉降、誤差偏心的影響因素。

第二，依據(jù)彈性梁或者支撐板來合理計(jì)算開挖面以上部分，依據(jù)彈性梁或地基板合理計(jì)算開挖面以下部分。

第三，依據(jù)施工實(shí)際情況計(jì)算結(jié)構(gòu)，確保能夠完全符合計(jì)算需求，計(jì)算開挖過程中圍護(hù)結(jié)構(gòu)的時(shí)候，需要計(jì)算支撐形變和移位因素。依據(jù)施工情況和回筑施工方式來計(jì)算內(nèi)部結(jié)構(gòu)中的內(nèi)力，組合最不利影響內(nèi)力，從而獲得變形和內(nèi)力包絡(luò)值。

第四，開挖過程中計(jì)算基坑結(jié)構(gòu)的時(shí)候，需要開挖土方分段、施加預(yù)應(yīng)力和支撐，限制工序等的影響，確定有效合理的參數(shù)。

第五，地質(zhì)剛度和實(shí)際條件、開挖基坑深度等會影響咬合樁入土深度。確定入土深入的時(shí)候，需要合理分析支護(hù)結(jié)構(gòu)的抗管涌、抗傾覆、抗隆起、整體穩(wěn)定等情況[4]。

2、計(jì)算鉆孔咬合樁的方法

第一，增量法。此方式適合應(yīng)用在地質(zhì)特殊的情況下或者逆筑法施工的車站中，在實(shí)際車站施工的時(shí)候，隨著底板、支撐、開挖、內(nèi)襯墻、中板、頂板等變化而改變荷載和結(jié)構(gòu)體系。首先對荷載形成的內(nèi)力進(jìn)行計(jì)算，然后合理疊加荷載增量內(nèi)力。

第二，疊加法和包絡(luò)法。次施工方式比較適合車站明挖施工匯總，依據(jù)實(shí)際情況分析荷載，從而逐漸得到最不利組合內(nèi)力[5]。

四、鉆孔咬合樁技術(shù)保證措施

（一）防止管涌的措施

第一，存在豐富地下水砂層進(jìn)行施工的時(shí)候，盡可能在2～4m范圍內(nèi)進(jìn)行套管，否則會出現(xiàn)管涌，為了保證施工安全，需要在砂層中直接下壓套管，從套筒中抓出砂土。一般來說，需要存在套筒砂土層以及2～4m的砂土層平衡力，避免出現(xiàn)管涌。

第二，如果存在過高的地下水位，在套筒內(nèi)部進(jìn)行一定補(bǔ)水，從而平衡內(nèi)外壓力。

第三，施工中經(jīng)常檢測是否存在涌沙問題。

（二） 避免鋼筋籠下沉和上浮的方式

第一，避免鋼筋籠下沉的方式。成孔之后適當(dāng)檢測相應(yīng)深度的砼塊，從而達(dá)到提高浮板面積和承載力的作用，以起到增加持力層以及鋼筋籠之間接觸面的目的。成孔之后澆筑套管的時(shí)候，需要逐段進(jìn)行起拔，精心操作起拔管的實(shí)際情況，如果存在過大阻力，需要慢慢轉(zhuǎn)動拔出，能夠順直起拔套管，不可以進(jìn)行強(qiáng)行起拔[6]。

第二，避免鋼筋籠上浮的方式。在施工允許范圍內(nèi)盡可能降低1000鉆孔咬合樁鋼筋籠直徑，具備低于850mm的鋼筋籠外徑，保證可以垂直加工鋼筋籠。完成下放鋼筋籠以后，需要同方向轉(zhuǎn)動1～2次套管，盡可能降低摩擦，依據(jù)鉆進(jìn)上拔情況來合理配置配壓籠器、鋼筋籠拔套管盡量下壓，達(dá)到有效控制鋼筋籠上浮的目的。

（三） 克服素樁砼管涌的方式

實(shí)際施工操作的時(shí)候，會形成B樁孔，A樁砼還沒有完全凝固，處在流動的情況下，所以，很有可能從A、B倆樁相交的位置，A樁砼進(jìn)入到B樁孔內(nèi)，也就是雖說的素樁砼管涌，可以從以下方面來分析阻止出現(xiàn)素樁砼管涌的措施。

第一，盡可能小的A樁砼塌落度，一般控制范圍是16±2cm，從而達(dá)到降低流動性的目的。

第二，超前開挖的時(shí)候需要與套管底口存在不低于2.5m的距離，形成相應(yīng)的瓶頸，避免砼的流動。

第三，如果地下出現(xiàn)障礙導(dǎo)致不能超前施工的時(shí)候，需要在內(nèi)部注入水，確保能夠具備平衡的壓力，避免出現(xiàn)素樁砼管涌。

第四，B樁形成孔的時(shí)候，需要控制與A相鄰兩側(cè)的樁砼頂面，如果出現(xiàn)下陷A樁的問題，需要及時(shí)停止開挖B樁，并且需要一邊向其內(nèi)部注水或者填土，一邊下壓套管，直到不再出現(xiàn)管涌為止[7]。

（四） 地下障礙物的處理方法

在實(shí)際套管鉆機(jī)施工的時(shí)候，很難處理地下障礙物，尤其是時(shí)間會限制鉆孔咬合樁施工技術(shù)，所以，在實(shí)施鉆孔咬合樁施工技術(shù)的時(shí)候，應(yīng)該充分了解和分析地質(zhì)施工情況，如果出現(xiàn)孤石、卵石等基礎(chǔ)的時(shí)候，需要首選抽干內(nèi)部積水，利用十字沖錘來達(dá)到擊碎的目的。如果在條石基礎(chǔ)中進(jìn)行施工，需利用砂樁進(jìn)行施工，然后二次補(bǔ)作砼樁施工技術(shù)[8]。

（五）成孔質(zhì)量檢驗(yàn)

成孔鉆進(jìn)完成以后，應(yīng)該及時(shí)檢測施工質(zhì)量，基本質(zhì)量標(biāo)注需要符合以下情況，及時(shí)記錄不符合情況的質(zhì)量信息。在具備符合實(shí)際情況樁強(qiáng)度的時(shí)候，利用注漿或者旋噴的方式來加固樁，從而達(dá)到一定圍護(hù)作用[9]。

結(jié)束語：

總之，地鐵施工過程中，開挖深基坑安全性與是否具備好質(zhì)量的圍護(hù)結(jié)構(gòu)息息相關(guān)，鉆孔咬合樁技術(shù)對車站進(jìn)行施工以后，樁之間咬合受到樁垂直度的影響，圍護(hù)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和止水情況與樁砼質(zhì)量存在很大關(guān)系，因此，施工的時(shí)候如果不能及時(shí)處理和控制施工質(zhì)量，會嚴(yán)重影響車站后期施工情況。

參考文獻(xiàn)：

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[2] Zhang Tai'an.地鐵車站深基坑開挖鋼支撐架設(shè)及置換技術(shù)[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2013（9）：103-105.

[3] 李鵬.鉆孔咬合樁在地鐵車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)中的施工技術(shù)[J].西部探礦工程，2012，17（5）：23-25.

[4] 譚遠(yuǎn)貴.鉆孔咬合樁在基坑工程中的應(yīng)用及常見問題的處理[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2014（17）：1270-1271.

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[9] 杜平，楊平，陳爭等.鉆孔咬合樁在地鐵車站深大基坑施工中的應(yīng)用[J].常州工學(xué)院學(xué)報(bào)，2011，21（z1）：136-139.