地鐵車站圍護結構鉆孔灌注樁施工技術研究

馬磊

摘要：地鐵車站深基坑工程圍護樁的定位精度及垂直度是施工質量控制的要點，樁位定位精度不足及垂直度不符合要求的樁位在深基坑開挖過程中往往會影響基坑開挖，且處理非常困難，導致基坑內主體結構側墻尺寸凈空不夠或樁間噴錨平整度較難控制等問題。文中結合石家莊地鐵東莊明挖車站圍護結構鉆孔灌注樁的樁體施工精度及垂直度控制技術進行詳細闡述，對該地層地下水位較低的干成孔工況下圍護結構施工進行了深入技術研究。

Abstract： Pile precision and verticality are the key points of construction quality control. It is very difficult to deal with pile with low precision and large variation in verticality in the excavation of deep foundation pit. In this paper， the construction precision and vertical control technique of the bored pile in Han Tong excavated station of Shijiazhuang Metro are discussed in detail.

關鍵詞：地鐵車站;深基坑;鉆孔灌注樁

Key words： subway station;deep foundation pit;cast-in-situ bored pile

中圖分類號：U231.3? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）16-0090-03

1? 工程概況

東莊站屬石家莊市城市軌道交通1號線二期工程，位于滹沱河南岸，規劃秦嶺北街下方，主體跨沙河大道沿秦嶺北街方向敷設。車站總長230.36m，最小覆土為6.6m。車站形式為地下兩層三跨框架式結構島式車站，標準段基坑寬21.50m、深21.09m。盾構端頭井段基坑寬25.2m、深22.63m。車站共設2組風亭，3個出入口，1個安全出口。2號風道及A出入口合建于車站主體結構北端的東側;1號風道及安全出口合建于車站主體南端的東側;B、C出入口分別設在車站主體結構中部的東、西兩側。本站起、終點里程為K26+520.460～K26+750.820，中心里程為K26+669.000。車站中心設置軌排井，車站南北兩端均設有盾構接收井。主體圍護結構采用鉆孔灌注樁+內支撐型式。圍護樁采用?800@1200mm鉆孔灌注樁，內支撐采用800×800混凝土支撐和?609×16鋼管支撐。

2? 工程水文地質

場區勘探深度范圍內所揭示的地層主要為分為人工堆積層，新近沉積層，第四系全新統沖洪積層，第四系上更新統沖洪積層四大層。本場區按地層巖性及其物理力學性質進一步分為8個大層。

勘察揭露地層最大深度為50m，根據鉆探資料及室內土工試驗結果，按地層沉積年代、成因類型，將本工程沿線勘探范圍內的土層劃分為人工堆積層（Qml/）、新近沉積層（Q/4al/）第四系全新統沖洪積層（Q/4al+pl/）、第四系上更新統沖洪積層（Q/3al+pl/）四大層。本場區按地層巖性及其物理力學性質進一步分為8個大層，各地層的結構特征自上而下如下所述。

人工填土層（Qml/）：

雜填土①1層：雜色，結構較松散，稍濕，成分雜，含少量砼塊、磚塊、碎石及建筑、生活垃圾等，以粘性土、砂、淤泥質土為主，壓密度變化較大，擬建線路沿線大部分地表均有分布。

雜填土①2層：黃褐色，稍濕，以粉土、粉質粘土為主，土質不均，含少量磚屑。該層層厚0.3～1.4m，層底標高66.27～64.95m。

新近沉積層（Q/4al/）：

粉細砂②1層：黃白色、灰白色，松散～中密，稍濕，砂質較純，分選性一般，主要成分以長石、石英為主。該層主要分布于滹沱河河床及河漫灘區，以及滹沱河以北地區。該層層厚2.3～9.6m，層底標高55.31～61.60m。

黃土狀土②3層：褐黃色～黃褐色，稍密～中密，土質不均，局部可見大孔，蟲孔，含少量砂粒和粘性土，呈中-高壓縮性，具輕微濕陷性。該層在沿線填土下部呈不連續分布，層厚1.3～4.3m，層底標高61.76～67.56m。

第四系全新統沖洪積層（Q/4al+pl/）：

黃土狀粉質黏土③3 層：黃褐色、褐黃色，可塑～硬塑，無搖振反應，韌性中等，夾鐵、錳氧化物和少量姜石，局部夾粉土薄層，可見小孔隙，呈中壓縮性，具輕微濕陷性。該層沿線普遍存在，在滹沱河呈薄層分布或缺失，層厚0.7～8.6m，層底標高53.31～59.56m。

粉細砂④1層：灰白色～黃白色，中密，稍濕，砂質純凈，顆粒均勻，分選較好，該層在沿線普遍存在，層厚1.0～9.0m，層底標高47.77～53.22m。

中粗砂④2層：灰白色～淺黃色，中密，稍濕，砂質純凈，主要成分為石英、長石、云母，含少量粘性土團塊。局部頂部為細砂，向下粒徑漸粗，層底可見礫砂薄層。該層在沿線普遍存在，層厚1.0～7.9m，層底標高48.90～57.56m。

第四系上更新統沖洪積層（Q/3al+pl/）：

粉質粘土⑤1層：褐黃色～棕黃色，可塑～硬塑，土質不均，含姜石，局部富集，夾粉土、細砂薄層。該層在沿線普遍分布，層厚0.7～12.6m，層底標高38.89～55.86m。

粉土⑤2層：褐黃色～黃褐色，中密～密實，稍濕～濕，土質不均，含姜石較多，可見鐵、錳質渲染，局部與粉質粘土呈互層，層內夾細砂薄層或透鏡體。該層呈透鏡體分布。

粉細砂⑤3層：褐黃色，密實，稍濕～濕，含少量礫石。 該層呈透鏡體分布。

本次勘察鉆孔最大深度50m，在勘察深度范圍內，根據鉆孔及場區附近水井內測得的穩定地下水水位埋深為38.90～41.20m（高程25.62～27.18）。本次勘察未見上層滯水，但由于大氣降水、管道滲漏等原因，沿線不排除局部存在上層滯水的可能性。

3? 鉆孔灌注樁施工方案

根據詳細勘察階段巖土工程勘察報告及現場試樁可知本站地下水位較低，鉆孔灌注樁基本可干成孔，且車站圍護結構鉆孔樁位置均為原狀土;為提高鉆孔灌注樁成孔效率及施工質量，確保圍護樁樁位精確，本次施工參考地下連續墻導墻創新性的采用了混凝土導墻樁位定位技術、旋挖鉆鉆頭改進工藝，工藝流程圖見圖1。

3.1 圍護樁導墻施工

①根據設計資料（車站平面布置圖及場地平整標高）進行施工便道硬化施工，如圖2所示;施工過程中注意施工便道需與基坑圍護樁外側預留冠梁開挖的1：1.5放坡距離。

②根據設計資料定做圍護樁導墻施工模板，為方便樁孔鉆進，模板需比設計樁徑稍大，經試驗確定模板定做直徑為850mm。

③對圍護樁樁位逐個測量放樣，安裝樁位模板，完成加固后C20混凝土硬化施工，定位導墻混凝土厚度為20cm;混凝土澆筑完成后及時養護。

④定位導墻混凝土達到設計強度后拆除模板，對各個樁位進行標高測量并復核設計，然后在導墻外側進行樁位編號。具體見圖2 定位模板及完成后的導墻施工平面圖。

⑤技術員根據測量后的導墻頂面標高結合圖紙完成圍護樁施工的全部技術交底，經技術負責人復核無誤后組織施工。該樁位導墻技術減少了鉆孔灌注樁施工過程中的重復測量放樣及技術員的過程技術交底，即確保了樁位的精確度，又提高了施工功效，節省了大量技術人力資源。

3.2 旋挖鉆機鉆頭改進

針對該站粉土及粉質黏土夾粉細砂層的地質特點，經過現場試驗及地區經驗，對旋挖鉆機的鉆頭進行了改進，采用螺旋鉆方式代替常用旋挖鉆頭;經實地驗證，改進后的螺旋鉆頭在工效上與原鉆頭相當，不同的是該螺旋鉆頭更能保證其與鉆桿在一條直線上，保證了施工過程中成孔的垂直度，也保證了對混凝土導墻的保護，效果良好，如圖3所示。

3.3 鉆孔施工

①旋挖鉆機成孔停放位置為確保文明施工一般為混凝土導墻內側，該位置為原狀土，確保鉆機施工過程中不發生下沉傾斜;發生雨季天氣鉆機可停放在混凝土便道上進行施工。

②樁孔開鉆前首先用全站儀對鉆機鉆桿進行垂直度確認，符合要求后進行成孔作業，施鉆過程中需采用吊繩對鉆桿垂直度復核，如出現偏移需停鉆重新調整校核，通過這些保證措施確保鉆桿垂直度，從而保證樁體垂直。

③由于車站地質情況較好，地下水位較低，鉆孔樁均為干成孔，本站大部分設計孔深為20m，成孔時間為1小時左右;圍護樁達到設計孔深后及時覆蓋孔口，防止安全事故。

④成孔質量檢測。

1）孔深及孔底沉渣檢測：孔深采用測繩量測，保證其不小于設計深度;通過測繩底部觀測沉碴厚度。根據設計要求沉渣厚度不能超過20cm，如沉碴厚度超標則用鉆頭將沉渣取出。

2）孔徑及孔形測量：檢測孔徑及孔形時，將樁徑0.8m的6m長檢孔器用吊車垂直吊起，緩慢放入孔內并上下移動以確保檢孔器通暢無阻;若中途遇阻則可能存在該部位有縮徑或傾斜現象，采取措施予以消除。

3）樁位及豎直度測量：因采用定位導墻技術，樁位位置可得到有效保證;樁體垂直度測量采用測繩測量，測量過程為在孔口沿鉆孔直徑方向設一標尺，保證標尺中點與樁孔中心吻合，將測繩按樁半徑前后方向移動到孔壁，以此觀測保證測繩垂直度，最終得出成孔垂直度情況。

4）樁位及垂直度超出設計范圍處理：施工過程中發現2根圍護樁垂直度超出設計范圍，為確保基坑開挖后不對主體結構產生侵限問題，采用了C15細石混凝土回填，采用原旋挖鉆鉆頭重新鉆孔。

3.4 鋼筋籠安裝及混凝土澆筑

①鋼筋籠吊裝及安裝過程必須保證不得變形。鋼筋籠采用吊筋穿進工字鋼及枕木懸吊于混凝土定位導墻上;安裝完成后檢查垂直度。鋼筋籠骨架下放時確保墊塊數量，禁止吊車隨意擺動而碰撞孔壁。

②安裝導管，導管各連接嚴密、牢固、不滲水。導管安裝長度根據樁孔的深度控制，導管下口至孔底的距離控制在300～500mm左右。

③采用商品C35高性能水下混凝土灌注鉆孔樁，混凝土坍落度為200±20mm。首批封底混凝土根據樁徑及導管離孔底長度確定，必須滿足導管底部初次埋置深度不小于1m的要求。

④因本鉆孔灌注樁孔為干成孔，混凝土灌注到樁頂標高后及時用振動棒對樁頂1m深度混凝土進行振搗，確保樁頂混凝土密實。

4? 結束語

針對地鐵車站圍護結構鉆孔灌注樁施工過程中樁位定位精度及垂直度不足導致主體結構側墻尺寸凈空不夠或樁間噴錨平整度較難控制且處理困難等問題，本工程根據地質情況創新性的采用了鉆孔灌注樁樁位導墻技術及鉆挖鉆鉆頭改進工藝，即確保了樁位的精確性，又一定程度上確保了樁位的垂直度，效果良好，同時，施工過程中增加了成孔工效，降低了技術控制人力資源，具有較好的推廣作用。

參考文獻：

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