旋挖钻孔灌注桩在北京地铁施工中的应用

旋挖钻孔灌注桩在地铁施工中的应用（孙超）摘要：在明挖基坑砂卵石地层中选用旋挖钻孔灌注桩，在施工中严格管理及规范施工，保证围护桩桩身施工质量及垂直度，确保基坑开挖净空。关键词：砂卵石地层；旋挖钻孔灌注桩；桩身质量及基坑开挖净空；北京地铁九号线五标段太平桥站为地铁明挖车站，车站底板埋设深度24.5m，采用围护体系为围护桩+锚索(异形段)及钢支撑(标准段)体系，在进行围护桩体系施工时，为提高了围护桩的施工质量及进度要求，选用旋挖钻孔灌注桩成孔工艺。1、地层描述北京地区为永定河河床冲积地层，地势较为平缓，地铁九号线五标段太平桥站位于西三环六里桥东侧，车站场区范围上覆人工堆积层及第四纪全新世洪积层。地层依次为：粉土填土、杂填土①1层、粉细砂②3、中粗砂②4、圆砾②5、卵石⑤层、卵石⑦层、卵石⑨层。钻孔桩主体穿越主要为粉细沙②3、②5圆砾、卵石⑤和卵石⑦，车站中板和底板分别位于卵石⑤和卵石⑦中。基底为卵石⑦层，依据勘察资料卵石一般粒径30～80mm，粒径大于20mm颗粒含量约为总质量的60～70％。亚圆形，中粗砂充填。2、围护桩工法体系对比及选择优点缺点人工挖孔桩施工成本低风险大、北京地区已禁止采用人工挖孔桩进行成孔作业、效率不高旋挖钻孔灌注桩成桩效率高、桩体质量易把控、地层条件要求不高施工作业场地要求大，需建设机械施工通道、噪音污染大通过上表对比及结合北京地区地层情况，我项目选择旋挖钻孔灌注桩施工工法进行围护桩体系施工作业。因考虑施工成本及对北京地区地层情况的了解，采用泥浆护壁法进行施工作业；3、旋挖钻孔灌注桩施工工艺钻孔灌注桩施工工艺流程见图3-1。3.1、施工准备根据管线综合设计图纸，对施工范围内的地下空洞、管线进行探测、调查，然后对地下管线进行挖探，按照设计要求对管线进行改移或保护。3.2、桩位放样图3-1钻孔灌注桩施工工艺流程施工准备桩位放样埋设护筒钻机就位钻孔钻孔检查清孔成孔检测吊装钢筋笼沉渣检查安装导管灌注水下混凝土成桩质量检查护筒制作制作混凝土检查试件泥浆抽回泥浆池钢筋笼制作如沉渣超标导管拼装试压泥浆池造浆泥浆护壁掏碴，弃走冠梁施工场地平整后，根据结构线及坐标采用全站仪确定出钻孔桩的控制桩及轴线，然后对控制桩进行保护，防止在施工过程中遭到移位或破坏。同时，施工测量人员必须对控制桩进行定期复核。3.3、护筒埋设钻孔及施工开挖前必须查明地下管线及构筑物情况，对于地面以下4.5m范围采用人工开挖，确认地下管线及构筑物后埋设护筒，然后进行机械开挖。护筒采用不小于12mm厚钢板制作而成，内径比孔桩直径大，护桶埋设深度为地表以下1.5m至桩顶位置。护筒埋设深度为底端超出杂填土、顶端高出地面，护筒顶部设1~2个溢浆口。护筒埋设时，护筒中心应与桩中心重合，其偏差不得大于20mm；并应严格保持护筒的垂直度偏差不大于1%，同时其顶部应高出地面0.3m。护筒位置正确固定牢固后，四周均匀回填最佳含水量的粘土，并分层夯实，确保成孔的质量。3.4、泥浆制备本工程泥浆制备选用膨润土或优质粘土，必要时掺入适量的外加剂，以改善泥浆性能。在粘性土中成孔时，循环泥浆比重控制在1.1~1.3；在砂土和砂卵石层中成孔时，泥浆比重控制在1.2~1.3，胶体率不低于95%；含砂率不大于4%。3.5、成孔施工所采用的泥浆循环系统由泥浆池、沉淀槽、泥浆泵等组成，并设置排水、排浆等设施。旋挖钻孔时为保证钻孔垂直度，减小扩孔率，必须减压钻进，钻头（包含配重）在泥浆中的重量只能有70%，在不同的地层采用不同的转速，并尽量采用大排量的泥浆循环，增大孔内泥浆流速，保持泥浆面始终不低于护筒顶下0.5m，钻进过程中随时检测垂直度，并随时调整。3.6、检孔钻进成孔后，及时进行质量检查，桩孔质量参数包括：孔深、孔径、钻孔垂直度等，成孔质量标准符合下表的规定。3.7、清孔1）第一次清孔桩孔成孔后，在钢筋笼插入孔内前，进行第一次清孔，用孔内钻斗（带挡板的钻斗）来掏除钻渣，如果沉淀时间较长，则用水泵进行浊水循环，使密度达到1.2左右。2）第二次清孔钢筋笼、导管下好后，用气举法进行第二次清孔，第二次清孔时间不少于30min。清孔结束后测定孔底沉淤厚度，不大于200mm。3.8、钢筋笼制作与吊装1）钢筋笼加工钢筋笼采用现场加工制作，加工尺寸严格按设计图纸及规范要求进行控制。钢筋笼主筋采用单面搭接焊，同一断面的接头面积不大于50％，钢筋笼下部收口角度为15°。主筋与螺旋箍筋采用点焊或绑扎牢固。2）钢筋笼吊放①钢筋笼吊装采用汽车吊起吊，为了保证钢筋笼起吊时不变形，采用两点起吊，先使钢筋笼离开地面一定距离，然后主钩升高，辅助吊钩配合钢筋笼直立，吊直扶稳，对正孔位缓慢下放。3.9、混凝土灌注清孔、下钢筋笼后，立即灌注混凝土。混凝土使用商品混凝土，进场时严格测定各项指标，符合要求后方可使用。首批灌注的混凝土初凝时间不得早于灌注桩全部混凝土灌注完成时间，灌注应尽量缩短时间，连续作业。3.10、桩基检测施工完成后，委托有资质的检测单位采用低应变动测法检测桩身完整性，检查单桩成桩效果，检测数量不宜小于总桩数得10%。4、旋挖钻孔灌注桩施工突发事件应对及处理4.1、塌孔在钻进过程中遭遇不良地层易发生泥浆突然流失，出现塌孔现象，此时要求保证桩内水头的同时采用泥浆泵将孔内泥渣吸出，若坍塌面积不大，可继续进行钻孔作业；若坍塌面积大，则需采用粘土将塌孔回填，待密实后再进行开孔作业。4.2、钢筋笼上浮在灌注桩时发现钢筋笼上浮，立即停止浇筑，在保证导管有效埋深的前提下，快速提升导管，待钢筋笼恢复到设计标高时，可继续灌注。5、结束语太平桥站围护体系施工完成后，将其桩头凿除进行桩基小应变检测，检测合格率100%，未发现围护桩桩身断裂现象；当基坑开挖至底部时，桩身垂直度控制在3%范围内，基坑最大开挖深度为24.5m，最大偏差均未超过70mm，满足了车站开挖净空尺寸要求，保证了车站二层衬砌厚度及结构施工质量。参考文献：《轨道交通车站工程施工质量验收标准》QCD-006-2005；《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002《北京地区大直径灌注桩技术规程》DBJ01-502-99；