洞內機械成樁及鋼管柱一體安裝施工技術

夏俊衛

（中鐵十九局集團有限公司，北京 100176）

0 引言

行業持續發展背景下，地鐵暗挖施工技術也得到了顯著提升。但外界環境錯綜復雜，受地下水等多重因素影響，人工挖樁施工難度加大，常伴隨較高安全風險。為此，針對洞內機械成樁施工展開探討，提出可行的技術手段極具必要性。

1 工程概況

永安里站采用島式車站設計形式，站臺寬16 m，總長度283 m，結構主體標準段寬25.1 m，底板埋深26.44 m，軌頂標高14.98 m，主體中心線站臺面高16.06 m。經勘測，車站地面高程約39.58 m，結構頂板覆土厚約9.87 m，含有豐富的大粒徑卵石，以卵石-9 與卵石-11 為主，最大粒徑分別為140 mm與150 mm。施工實際情況表明，卵石總量較多，粒徑多介于140～180 mm，特殊情況下達到300 mm，現場具體情況如圖1所示。本項目采用洞樁法進行施工。

2 洞內機械成樁技術

2.1 鉆進

基于反循環成樁的方法展開鉆進施工作業，鉆進時嚴格控制進尺，實時監測砂石泵排除渣效果。當出現排量減少的現象時，適當提升鉆進速度，可達到控制循環液比重的效果，避免因該值過大而中斷反循環[1]。施工過程中，若需要加接鉆桿，則先暫停鉆進作業，并適當提升鉆具，使其與孔底保持20 cm 間距，在此基礎上沖洗液循環1～2 min，達到清孔效果，排出管道內鉆渣，做好上述工作后方可接長鉆桿；鉆進作業時若發生坍孔、涌沙等現象，需提升鉆具，控制泵量，通過持續性沖洗液循環的方式清理涌砂等雜物；除此之外，需向孔內注入泥漿，維持水頭壓力從而阻止坍孔。鉆進施工中，需注重對泥漿材料的質量檢測，檢測泥漿黏度與相對密度，此項工作每間隔0.5 h 便要展開一次，若泥漿成分發生變化，需及時采取可行處理措施。基于本工程情況，確定了泥漿控制指標：比重1.10～1.15，黏度18～25，含砂率＜3%，膠體率＞95%，失水量＜60 mL/h。

圖1 實際地層卵石情況

2.2 清孔

鉆進成孔并滿足設計標高后，需要將鉆頭維持在原處，通過多次旋轉的方式防止孔底縮孔現象。技術人員檢測孔深、垂直度等參數，發生異常后立即處理。基于泵吸反循環抽漿的方式完成清孔作業，在此過程中需確保泥漿黏度與含砂率符合相關規范要求。利用砂石泵處理帶浮渣的泥漿，經凈化且符合質量要求后，利用回流泵再次轉移到孔內[2]。樁孔通過質量檢驗后，即可安裝鋼筋籠與注漿管。若孔底沉渣超出許可值，必須執行二次清孔作業。孔內需設置導管，將其作為泥漿泵的吸漿管，控制好具體位置，管底與沉渣面間距以10 cm 為宜。運行吸泥泵從而達到反循環排渣的效果，持續下放導管使其到達孔底，在該處經過5 min 處理后便可結束施工作業，隨后向其中灌注漿液。

2.3 鋼筋籠吊裝施工

確保鋼筋籠質量，在轉運過程中需采取防護措施，不可發生變形。在吊裝鋼筋籠時，需要處理接頭，即通過鈍粗式直螺紋的方式連接。當鋼筋籠到達孔口時，需要保持鋼筋籠呈豎直狀態，避免對孔壁造成影響。下放過程中同時拆除內撐，不要出現內撐掉入孔內的情況。嚴格控制首節鋼筋籠下放質量，當到達最后一節加強筋時便要穿入工字鋼，隨后再展開第二節鋼筋籠的安裝作業。經上述方法持續操作，完成整個鋼筋籠的安裝。

2.4 混凝土澆注

結束鋼筋籠安裝作業后，便可澆注混凝土，本工程中使用C30 混凝土材料，通過泵送的方式轉移到施工現場。考慮到工程對于混凝土的質量要求，坍落度以160～210 mm 為宜。施工前，確保成孔與鋼筋籠的質量，且要達到一次澆注成型的效果。本工程水下灌注選用規格為Φ219 mm 的鋼管，要求各個管節緊密連接，施工之前試拼。澆注過程中，導管所處位置尤為關鍵，特別重要的是埋入混凝土的深度，此處以2～3 m 為宜，不要出現導管碰觸鋼筋籠的情況。

3 鋼管柱安裝施工方法

3.1 拱頂預埋吊鉤

上層中導洞施工作業時，鋼管柱上設置有初支小導洞格柵，需在該處通過焊接的方式設置Φ32 mm 吊鉤，基于測量導洞格柵里程線的方式確定合適的焊接位置，在條件允許時還可通過全站儀設備測得鋼管柱中心位置[3]。要求吊鉤與格柵鋼架主筋保持穩定連接狀態，且要控制好鋼筋錨固長度，使用的吊鉤具備承重10 t 的能力。

3.2 鋼管柱定位法盤安裝

以2 cm 厚鋼板為基礎材料，經特定工藝制得鋼管柱定位法盤，該結構內徑r=425 mm，外徑R=650 mm，為確保定位法盤穩定性，使用3 根Φ22 mm 定位桿與9 根外錨筋支撐的方式。將該材料焊接在底縱梁上，通過定位桿精準調節定位法盤，使其達到水平狀態。為確保鋼筋綁扎質量，施工之前應安排專員在中導洞初支上測量放線，首先得到鋼管柱中心橫向控制線，確保無誤后隨即放出縱向控制線；為確保各定位法盤位置的合理性，需分別設置6 個標高控制點，當施工人員完成底縱橫梁綁扎作業后，便可以利用各控制點達到調節定位法盤的效果。通過這種方式減少全站儀測量次數，尤其適用于作業狹窄的空間。

3.3 鋼管柱柱身吊運

（1）將各鋼管柱編號，為后續安裝作業提供指導。

（2）處理鋼管柱，需在柱身兩端內皮處通過焊接的方式分別連接Φ25 mm 鋼筋彎鉤，具體工藝方法為雙面焊，所得焊接長度≥5 倍鋼筋直徑的長度。

（3）處理豎井與連通道的交叉區域，該處需要鑿出Φ30 cm孔洞，使得格柵鋼架外露，以便焊接Φ32 mm 吊鉤，隨后使用高標高砼完成澆注作業。

（4）通過龍門吊有序起吊鋼管，當到達通道洞口時，利用吊鉤上的滑輪牢牢拉住鋼管柱一側，將其穩定置入通道。隨后在平板車作用下進一步移動，到達指定安裝區域。吊裝作業細節較多，施工全程的信號應保持穩定，相關人員密切溝通，全面確保吊裝作業安全。

3.4 鋼管柱柱身安裝與固定

吊鉤上設置有滑輪裝置，在其作用下可順利起吊鋼管柱，力從倒鏈傳導至鋼絲繩，隨后提升鋼柱使其緩慢起吊。要求鋼柱保持垂直狀態，將其對準人工挖孔，下放過程中，需遵循勻速、滿足的原則。不可出現過大沖擊力。此外，下放時還需利用土工布包裹鋼管柱，避免出現銹蝕現象。結束首節鋼管柱下放作業后，以I22 工字鋼為原材料呈“井”字架進行焊接，使其能夠將鋼管柱卡住，待足夠穩定后方可下放后續鋼管柱。在此之前，底座混凝土需通過鑿毛的方式清理干凈，下放過程中以控制點為參考實現準確定位，隨后焊接加勁板，首先需處理對角4 個加勁板，確保鋼管柱不出現偏移現象。結束加勁板焊接作業后，需要封堵鋼管柱與導洞拱部之間的支模，回填鋼管柱與挖孔形成的間隙。隨后安排專業人員測量鋼管柱頂中心位置，若不滿足設計要求，需將回填土從下層導洞里清理干凈，遵循上述方法再次定位鋼管柱。

3.5 鋼管柱混凝土澆筑

為確保鋼管柱澆筑質量，施工采用C50 微膨脹混凝土，通過泵送方式注入柱體結構內。使用10 m 長插入式振動棒處理，提升其密實性，每灌注0.5 m 均要采取振搗措施。嚴格控制好振搗棒插入深度，主要考慮進入到下層混凝土的深度，該部分需達到5～10 cm。在此基礎上可提升上下層結合效果，各插點分布均勻，做到快插慢拔，全面確保振搗質量。

4 結束語

大粒徑砂卵石地層施工環境中，對洞內成樁技術提出較高要求。通過合適的技術方案可有效控制前期降水，基于洞內機械成樁嵌入地層的方式在施工質量、工期等方面都更為優良。現階段，該工法在砂卵以及黏土地層中具有較好的適用性，在行業持續發展背景下，相關配套將進一步完善，可大幅縮短機械成孔時間。