地鐵車站圍護(hù)樁樁位及垂直度控制關(guān)鍵技術(shù)

岳玉星

摘 要：進(jìn)行科學(xué)合理的樁位外放和垂直度控制確保圍護(hù)樁不侵入主體結(jié)構(gòu)界限，避免基坑開挖過程中破除樁身對(duì)深基坑穩(wěn)定性造成的不利影響及工期的延誤，同時(shí)防止過大外放造成施工成本的增加。

關(guān)鍵詞：地鐵工程;圍護(hù)樁;樁位控制;垂直度控制

1 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的組成及作用

因鉆孔灌注樁具有承載力大、抗震性好、造價(jià)低、施工周期短、對(duì)環(huán)境影響較小等優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用在地鐵車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)工程中，如圖1所示。

車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)主要由圍護(hù)樁、內(nèi)支撐及樁間止水帷幕三大組成部分，它不僅要能保證基坑的穩(wěn)定性及坑內(nèi)作業(yè)的安全、方便，而且要使坑底和坑外的土體位移控制在一定范圍內(nèi)，確保鄰近建筑物及市政設(shè)施正常使用。

2 樁位控制及垂直度控制在地鐵車站施工中的重要性

在基坑開挖過程中，通過測(cè)量定位主體結(jié)構(gòu)外邊線確保樁身不侵入主體結(jié)構(gòu)界限，并且按照設(shè)計(jì)要求保留一定的空間用于施工樁間支護(hù)結(jié)構(gòu)。

若樁身侵入主體結(jié)構(gòu)界限則需破除侵限的樁身。破樁，切割圍護(hù)樁主筋勢(shì)必會(huì)影響圍護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，對(duì)基坑安全、周邊建筑物及市政設(shè)施安全造成不利影響。當(dāng)連續(xù)數(shù)根圍護(hù)樁侵限過大時(shí)，破樁無疑會(huì)對(duì)基坑安全造成巨大的不利影響。通常為保證圍護(hù)結(jié)構(gòu)安全需重新設(shè)置圍護(hù)樁。

圍護(hù)樁侵限不僅影響圍護(hù)結(jié)構(gòu)的安全還會(huì)造成經(jīng)濟(jì)損失和工期延誤。

若樁身遠(yuǎn)離主體結(jié)構(gòu)界限則不會(huì)出現(xiàn)破樁給圍護(hù)結(jié)構(gòu)安全帶來的安全隱患，但圍護(hù)結(jié)構(gòu)凈空的增大會(huì)直接造成土方、內(nèi)支撐和主體結(jié)構(gòu)工程量的增加，施工成本隨之加大。

圍護(hù)樁在鉆孔過程中隨著樁長(zhǎng)的增加，由垂直度引起的樁位偏差會(huì)越來越大。樁位控制和垂直度控制的工法是保證圍護(hù)結(jié)構(gòu)安全，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目工期管理、成本管理的重要保障。

3 樁位控制的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 外放尺寸的設(shè)定思路

為消除圍護(hù)樁施工偏差對(duì)主體結(jié)構(gòu)凈空的影響，需對(duì)樁位進(jìn)行外放。即樁位控制的關(guān)鍵在于樁位外放尺寸的確定，樁位外放的尺寸是由鉆孔垂直度和開挖深度決定的。樁位外放尺寸L=開挖深度H*垂直度⊥+施工誤差C（測(cè)量誤差、不平整度、機(jī)械誤差、樁體最大水平位移）。

《建筑樁基技術(shù)規(guī)程》JGJ120-2012 4.4.8規(guī)定：“樁位允許偏差應(yīng)為50mm;樁垂直度允許偏差應(yīng)為0.5%。”而《地下鐵道工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》GBT50299-2018 5.2.5規(guī)定：“垂直軸線方向的樁位允偏差為0～+50mm”;5.2.9規(guī)定：“灌注樁樁身垂直度允許偏差應(yīng)小于或等于1%”。規(guī)范要求的偏差相差較大，僅可作為參考，不能作為控制樁位外放尺寸的依據(jù)。要根據(jù)工程地質(zhì)條件及施工機(jī)械性能客觀的進(jìn)行實(shí)測(cè)及總結(jié)以確定垂直度這一關(guān)鍵參數(shù)，從而確定“樁位外放尺寸L”。

3.2 垂直度測(cè)定方法

第一，根據(jù)地質(zhì)詳勘選擇具有代表性的地層進(jìn)行鉆孔，鉆孔前對(duì)鉆桿進(jìn)行垂直度校核，目前鉆桿的垂直度可調(diào)精度達(dá)到0.1°，即0.17%。鉆孔時(shí)根據(jù)地質(zhì)情況實(shí)時(shí)的記錄“鉆孔偏差角度”，再通過三角函數(shù)計(jì)算鉆孔垂直度。

第二，通過“鉆孔成像分析儀”可更加精確的實(shí)現(xiàn)對(duì)不同深度鉆孔垂直度的觀察和測(cè)量。

3.3 樁位放樣控制

通過全站儀進(jìn)行樁位的放樣，在樁中心外2m位置處并設(shè)置4個(gè)護(hù)樁，拉十字線以便對(duì)樁位進(jìn)行復(fù)核。

3.4 開孔控制

開鉆前先調(diào)整鉆桿至垂直，待鉆桿穩(wěn)定后對(duì)準(zhǔn)樁中心緩緩下方鉆斗，并安排專人觀察鉆斗對(duì)中情況并指揮鉆機(jī)操作手進(jìn)行調(diào)整。鉆斗調(diào)整至樁中心后進(jìn)行定位，便于后續(xù)鉆孔的準(zhǔn)確。

開孔過程要緩慢低速鉆進(jìn)，至鉆刃下1m且穿過填土層，避免產(chǎn)生偏移。護(hù)筒埋設(shè)后利用護(hù)樁進(jìn)行護(hù)樁位的復(fù)核，偏差超過50mm時(shí)進(jìn)行回填、重新開孔。

4 垂直度控制的關(guān)鍵技術(shù)

4.1 鉆機(jī)設(shè)備的選擇

按成孔方法不同分為正反循環(huán)鉆機(jī)如圖2、旋挖鉆機(jī)如圖3、沖（抓）式鉆機(jī)、長(zhǎng)螺旋鉆機(jī)、錘擊、振動(dòng)、洛陽鏟等。根據(jù)不同地質(zhì)條件、樁長(zhǎng)及圍護(hù)樁直徑選擇合適的鉆機(jī)，以達(dá)到安全性好、質(zhì)量可控、方便快捷的目的。施工前應(yīng)有主要施工機(jī)械及其配套設(shè)備的技術(shù)性能資料;成樁機(jī)械必須經(jīng)鑒定合格，不得使用不合格機(jī)械。

由于旋挖鉆機(jī)具有適用性強(qiáng)、施工速度快、安全及質(zhì)量有保證、施工工藝成熟等優(yōu)點(diǎn)，在地鐵車站圍護(hù)樁施工中被優(yōu)先選擇。旋挖鉆機(jī)由主機(jī)、鉆桿和鉆頭三部分組成。主要有履帶式、步履式和車裝式底盤。

鉆頭的選擇是鉆孔施工的關(guān)鍵點(diǎn)。對(duì)于一般土層選用鍋底式鉆頭，對(duì)于卵石或者密實(shí)的砂礫層則用多刃切削式鉆頭，對(duì)強(qiáng)度較大的巖石地質(zhì)對(duì)旋挖鉆機(jī)操作手有較高的技術(shù)要求，在巖層鉆進(jìn)過程中更換嵌巖螺旋鉆頭或筒鉆。具體根據(jù)巖石的強(qiáng)度確定合適的鉆頭。

鉆齒是旋挖鉆機(jī)系統(tǒng)直接與工作對(duì)象接觸的部位，它的選型、布置角度、布置間距等參數(shù)正確與否對(duì)于施工效率有決定性的作用。好的鉆齒應(yīng)具備：無裂紋、掰不斷、耐磨損、便拆裝等特點(diǎn)。目前常用的鉆齒有四類：（1）斗齒：適宜土層鉆進(jìn)，齒刃鋒利，切削速度快，不能用于卵石、巖層等硬地質(zhì)。（2）寶峨齒：相對(duì)斗齒更加粗壯，不易掰斷，用于大直徑土斗，適宜中小顆粒卵石、軟巖。適用巖石強(qiáng)度5～12Mpa。（3）截齒：入巖鉆齒，耐磨合金點(diǎn)給巖石提供更大的加壓力，適宜巖石破碎。適用巖石強(qiáng)度12～100Mpa。（4）牙輪齒：適宜超硬巖鉆進(jìn)，碾壓破碎巖石，牙輪自轉(zhuǎn)減小入巖震動(dòng)，多耐磨合金延長(zhǎng)使用壽命。適用巖石強(qiáng)度100～250Mpa。

4.2 鉆進(jìn)操作的要點(diǎn)

巖層鉆進(jìn)時(shí)鉆孔垂直度易發(fā)生較大的偏差，施工管理人員及鉆機(jī)操作手需要注意幾個(gè)問題：

（1）鉆桿遇巖出現(xiàn)“跳動(dòng)”時(shí)需開啟鉆機(jī)的入巖模式，并選擇合適的鉆頭。適當(dāng)降低鉆孔速度避免鉆桿過大的跳動(dòng)。（2）鉆進(jìn)時(shí)短進(jìn)尺，以滿足垂直度偏差為要求。具體做法為：下一斗鉆進(jìn)前在上一斗鉆孔位置先穩(wěn)定鉆桿，然后進(jìn)行空鉆掃孔，以復(fù)核上一斗的鉆孔偏差。有偏差時(shí)及時(shí)上下掃孔糾偏，避免越鉆越偏的現(xiàn)象。

4.3 鉆桿的校核

在鉆孔施工中應(yīng)定期對(duì)鉆桿進(jìn)行垂直度校核。

5 結(jié)語

樁位控制與垂直度控制是地鐵車站圍護(hù)樁施工和主體結(jié)構(gòu)施工的關(guān)鍵，對(duì)車站施工影響長(zhǎng)遠(yuǎn)。樁位的外放尺寸和垂直度相互關(guān)系緊密，施工中要根據(jù)機(jī)械的選型、地質(zhì)條件、孔深等因素進(jìn)行綜合考慮。科學(xué)的對(duì)樁位和垂直度進(jìn)行控制，才能達(dá)到經(jīng)濟(jì)、安全、快捷的目的，促進(jìn)項(xiàng)目的工期管理、成本管理和安全質(zhì)量管理。

參考文獻(xiàn)：

[1]《建筑施工手冊(cè)》第五版第一分冊(cè)1015.第二分冊(cè)553-562.

[2]《建筑樁基技術(shù)規(guī)程》JGJ120-2012.

[3]《地下鐵道工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》GBT50299-2018.