地鐵車站圍護結構建設中的鉆孔灌注樁施工技術

張 鑫

（中鐵十六局集團地鐵工程有限公司，北京 100124）

0 引言

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。車站圍護結構應用鉆孔灌注樁，可有效改善地鐵車站施工環境，同時可兼顧安全、質量、效率多重要求。結合目前的建設環境，鉆孔灌注樁技術已經取得了較大的成績，得到了廣泛的應用，但是在實際施工過程中仍然存在較多的難點。為了進一步改善鉆孔灌注樁技術，應當結合其施工過程進行研究，從而總結技術要點。

1 工程概況

呼和浩特市城市軌道交通2 號線的呼和浩特體育場站位于賽馬場北路與氣象局西巷交叉口，沿氣象局西巷布置。該車站為地下2 層11 m 島式站臺結構形式，地下1 層為站廳層，地下2 層為站臺層。車站尺寸長229.049 m，標準段寬19.7 m。

基坑開挖環境復雜，圍護結構的設置與應用是順利施工的必要前提。結合該項目的設計方案，最終確定為混凝土灌注樁的結構。在主體圍護結構組成中，共設置420 根灌注樁，且根據現場情況分為A，B，C，D 4 種型號，通過 C30 水下混凝土原料加工制成，主筋保護層厚度以70 mm 的標準進行設置。

2 地鐵車站的鉆孔灌樁群施工順序和施工方法

2.1 施工順序

該車站結構建設規模較大，共分為3 期圍擋，依次建成：1 期圍擋施工面積較大，其優勢在于能夠給鉆孔灌注樁的施工提供充足的空間，以現場情況為準，配置2 臺鉆機，從小里程盾構井開始向大里程推進，完成左右線的施工作業；2 期圍擋以2 臺鉆機為主，從蓋挖段開始施工，設備從左右線同步向小里程方向推進；3 期圍擋依然采用2 臺鉆機，從小里程開始向大里程盾構井推進。

根據施工現場的固有條件，在采用鉆孔灌注樁技術施工的過程中選取分序的方式進行。具體而言，首先施工一序孔，檢測該處的混凝土強度，實測值達到設計值的70%后即可進入二序孔施工環節，按照此方式有序推進。鉆孔灌注樁施工順序示意圖見圖1。

圖1 鉆孔灌注樁施工順序示意圖

2.2 施工方法

以機械化作業方式為主，將旋挖鉆機作為關鍵施工設備，引入濕式泥漿護壁工藝和泥漿正循環回轉法。將施工所需材料運抵現場，綁扎鋼筋籠，裝制成型后由汽車吊轉至指定位置，施工人員輔助作業，將其安裝到位。根據生產現場的實際需求生產混凝土，并及時運送至施工場所，然后利用導管法將混凝土灌注至樁孔內，使樁體成型[1]。圖2 為鉆孔灌注樁的施工流程。

2.3 鉆孔灌注樁施工方案

結合前期的勘察結果及現場試樁情況可以確認：本站的地下水位相對較高，鉆孔灌注樁采用泥漿護壁成孔，且圍護結構的鉆孔樁在一定范圍內均是原狀土；為進一步提升鉆孔灌注樁的成孔質量及施工效率，確保圍護樁位與設計一致，該處施工結合連續墻導墻的施工，在此基礎上進一步創新，采用混凝土導墻定位技術優化工藝。

圖2 鉆孔灌注樁施工程序圖

2.3.1 圍護樁導墻施工

1）根據車站的平面布置圖及設計方案，對便道進行硬化，硬化時需要注意便道與基坑圍護樁外側應當預留出一定的放坡距離。

2）根據設計及施工圖紙，嚴格地制作圍護樁導墻的模板，為了便于鉆孔的順利進行，模板的直徑應當略大于設計樁，通過現場試驗，最終確定模板的直徑為850 mm。

3）圍護樁的各樁位應當逐一放樣，并且對安裝的模板進行加固，然后澆筑C20 混凝土進一步硬化，混凝土的澆筑厚度為20 cm；混凝土澆筑完成后及時養護。

4）定位導墻混凝土強度滿足設計要求后可以將模板拆除，然后逐一測量各個樁位的標高，最后在導墻外側對各樁位進行分別編號。

5）技術員根據導墻頂面標高及施工圖紙確認無誤后進行技術交底，相關技術人員復核通過后組織人員施工。該技術避免了鉆孔灌注樁施工時的重復測量放樣工作，簡化了施工過程提升了樁位的精度，有效提升了導墻施工的效率。

2.3.2 高性能泥漿配合比試驗

1）針對該站從地面至基坑底部的土層依次是雜填土層、細沙、圓礫、粉土和礫砂地質特點，鉆進過程成孔難度大，顆粒間缺乏粘結，鉆進時孔壁容易坍塌。經過現場試驗配制松散地層泥漿，通過使用高分散性泥漿，增加泥漿中粘土含量，加入無機增粘劑等措施，加大孔壁顆粒間的粘結力，使粘性較大的泥漿適當滲透孔壁地層中，以此增強孔壁穩定性。

2）Na-CMC 提粘型泥漿試驗配比：優質造漿粘土 150 g～200 g，水 1 000 ml，Na2CO35 kg～10 kg，Na-CMC 6 kg。泥漿性能指標：密度1.07 g/cm3～1.1 g/cm3,粘度 25 s～35 s，失水量＜12 ml/30 min，pH 值約9.5。經實地驗證，改良后的泥漿提高了樁孔鉆進的效率，減少了孔壁坍塌，保證了施工過程中成孔的垂直度以及基坑凈空尺寸和基坑壁的平整度，效果良好[2]。

2.3.3 鉆孔施工

1）旋挖鉆機在成孔過程中通常停放在導墻的內側，該側為原狀土，如此可以保證鉆機在作業時不會出現下沉、傾斜等現象，如果是在雨季施工，可以將鉆機停放在混凝土便道上，防止鉆機下陷。

2）樁孔開鉆前應使用全站儀監測鉆桿是否處于垂直狀態，滿足施工條件后方能進行鉆孔作業。在鉆進過程中還應當利用吊繩對鉆桿的狀態進行復核，若出現較大的位移偏差，則需要停止鉆進，調整校核后繼續實施鉆進作業，確保鉆桿一直處于垂直狀態。

3）本站大部分設計孔深為20 m，成孔時間為1 h 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：利用測量繩測量孔深，確保其深度滿足設計要求，根據測繩底部確定沉渣的厚度。按照設計要求，沉渣厚度應＜20 cm，當過厚時可以通過鉆頭清除部分沉渣。②孔徑及孔形測量：該環節可以利用長6 m，樁徑0.8 m 的檢孔器進行測量，通過吊車將其垂直吊起，然后緩慢放入孔內并適當地上下移動，確保檢孔器在孔內暢通，如果出現阻礙則說明該部位可能存在縮徑或傾斜的情況，應該采取相應的處理措施；③樁位及豎直度測量：由于本次施工采用的是定位導墻技術，因此可以保證樁位的準確性，在測量樁體垂直度時可以利用測繩，在孔口直徑上設置標尺，并保證標尺的中點與樁孔的中心保持一致，然后將測繩沿著半徑逐漸移動到孔壁，從而觀測其垂直度，同時反映出樁孔的垂直狀態。

2.4 第1 次清孔

鉆進施工期間產生的殘渣易堆積在孔內，若在此條件下直接施工，將對泥漿濃度、成樁質量帶來不良影響，因此需組織清孔作業。清孔作業應分次進行，第1 次清孔時應當將鉆渣盡可能地清除出去。施工現場地質條件欠佳，以砂礫和砂子居多，可采取泥漿循環換漿法，隨鉆進作業的持續推進，當鉆進到設計深度后適當提升鉆頭，保持原有的泥漿比重，然后開始循環浮渣，此過程中泥漿比重將逐步下降，需注入足量的清水以便循環置換。

清孔效果將直接對后續施工效果帶來影響，需加強對清孔質量的檢查。個別孔的沉底沉渣清理難度較大，可在泥漿泵的作用下將其清理干凈。清孔結果應滿足如下要求：距孔底0.2 m～1.0 m 的范圍內，泥漿相對密度需控制在1.15 kg/m3～1.25 kg/m3，含砂率≤10%，粘度≤28 s。若某項或多項指標不滿足要求，均視為不合格。需注意的是，清孔施工期間應持續補充泥漿，確保孔內漿液面可維持穩定。

2.5 第2 次清孔

在完成第1 次清孔作業后，期間易在鋼筋籠安裝等環節發生雜物混入孔內的情況，因此孔底將再次出現沉渣。當鋼筋籠和導管分別準確、穩定地安裝后，需進行第2 次清孔作業。在實際作業時，應當在導管頂部設置彎頭，并在輔助裝置的作用下將泥漿順利壓入導管內，從而置換出孔底的沉渣。經過清孔作業后，檢測孔底泥漿密度，若該值未超過1.15 kg/m3×10 kg/m3且沉渣厚度＜150 mm，則表明清孔效果達標，可灌注混凝土[3]。

2.6 鋼筋籠安裝及混凝土澆筑

1）在鋼筋籠的吊裝和安裝過程中應避免出現變形。鋼筋籠采用吊筋穿進工字鋼及枕木，然后懸吊于混凝土定位導墻上，安裝完成后檢查垂直度。在鋼筋籠骨架下放時應保證足夠的墊塊，嚴禁吊車在作業過程中隨意擺動。

2）安裝導管同時確保各連接處緊密、不透水。導管的安裝長度是根據孔深確定的，導管下口與孔底宜保持300 mm～500 mm 的距離。

3）選取C30 高性能水下混凝土進行灌注，混凝土坍落度控制在200 mm±20 mm。首批封底混凝土的厚度應當結合樁徑、導管離孔底的長度進行確定，同時符合導管底部初次埋置深度至少有1 m 的設計要求。

3 結語

結合以上分析可知，地鐵車站的深基坑施工是一項復雜的工作，通過設置圍護樁能夠明顯改善其施工環境，提升安全性。工程實踐中，施工人員等參與主體需合理優化施工技術，將各項工作有序落實到位，切實保證圍護結構的施工質量。本文所探討的工程最終取得了良好的施工效果，可為今后同類型項目提供參考。