地鐵明挖隧道基坑圍護結構施工工藝

郝 亮

（中鐵十九局集團第五工程有限公司，遼寧大連 116100）

1 工程概況

某地鐵車站主體結構長175 m，標準段寬24.4 m，結構高度29.17/22.54 m，車站共設置2 個風亭組和2 個出入口，利用明挖順筑法展開車站施工。基坑深度38.5～42 m，通過鋼管樁+錨索/錨桿組成圍護結構，于樁頂處安裝冠梁，通過噴射混凝土+掛鋼筋網的方式實現對開挖面的綜合防護，以保證施工現場巖土體的穩定性，給施工作業的開展創設安全的環境。

2 鋼管樁施工的主要內容

2.1 孔樁定位

參照施工設計圖紙，以其中給出的孔位中心坐標為依據，結合施工的特點并兼顧圍護樁在豎向偏差和側向位移可能出現的情況，經多角度分析后確定圍護孔樁的定位方法，即外放值按10 cm 加以控制。結合平面及高程控制網精準控制孔樁位置，交監理工程師復核，最大限度減小偏差。

2.2 鉆孔

以潛孔鉆機為主要施工設備，鉆孔前對基線、水準點及樁位三大基礎施工要素做全面復核，鉆孔全流程中及時展開有關于樁中心及直徑的檢測，密切關注現場巖質特點，與復核地質報告展開對比分析，明確實際偏差，存在異常則及時與設計單位取得聯系，視實際情況制定處理方案并落實到位。成孔樁徑200 mm，向內部灌入素水泥漿。鉆頭提升遵循緩慢的原則，否則鉆頭和孔壁間的水流速異常加大，易對孔壁造成沖刷作用，由此加大塌孔概率[1]。

2.3 清孔

鉆進成孔后圍繞孔徑、垂直度等指標展開檢查，若超出許可范圍則及時采取處理措施。通過氣壓清理樁孔，待孔底沉渣厚度＜100 mm 后方可向其中注入水泥漿。

2.4 鋼管樁的制安

以壁厚為8 mm 的Φ168 mm 無縫鋼管為基礎材料制得孔樁鋼管，頂端加工成尖狀，底端兩側均呈V 形缺口，便于漿體順利向管外側流入，以達到填充管與側壁土體的效果，使該部分具有穩定性。按要求接長鋼管，搭接區域用內襯管焊接；在鋼管接駁作業時做好垂直度的檢查，不可出現接頭彎折等異常狀況。鋼管焊接如圖1 所示。

圖1 鋼管焊接示意（mm）

鋼管樁沿豎向有序設置Φ15 mm 出漿孔，根據穿越的地質情況合理控制布設間距，土層及強風化巖層間距為500 mm，中風化及微風化段增加至800 mm，數量均為2 個，呈梅花形交錯布置。

鋼管制作成型后用起吊設備吊裝入孔，輔以電動振動錘，利用該裝置打設鋼管，使其順利到達指定標高處。隨著鋼管樁插打作業的持續推進，當其深度達到1～2 m 時需用全站儀檢驗垂直度，若滿足要求則繼續施打，期間及時檢測，待高出地面60～80 cm時即可停止錘擊，組織接樁，若無誤則打設至設計標高位置。

2.5 灌漿

灌漿施工選擇的是水灰比為0.5∶1 的水泥漿，強度至少達到25 MPa，以孔底返漿灌漿法為宜，將提前準備好的灌漿管插入孔底，隨著灌漿作業的持續開展，待孔口處返出純漿體時可結束灌漿。

經灌漿施工后漿體發生凝固收縮現象，易導致其實際標高不滿足要求，因此需補漿；對于鋼管與漿體間所形成的間隙也應當加以補充。

3 樁頂冠梁及擋墻施工

鋼管樁安裝到位后進入混凝土冠梁和擋墻施工環節，均沿基坑按照自北向南、自東向西的順序依次施工，將各圍護樁串聯，共同組成完整的結構體系，提高整體抗傾覆能力。

（1）施工工藝流程（圖2）。

圖2 冠梁施工工藝流程

（2）開挖表層覆土。結合設計冠梁位置和高程，由測量員在現場組織測量放線工作，以所得的放線位置為參照基準，組織表層覆土的開挖作業，機械開挖至到達設計冠梁底標高以上20 cm為止，剩余20 cm 采用人工清除[2]。

（3）樁頭處理。隨著表層覆土開挖進程的持續推進，當其達到設計底高程后需及時處理孔樁樁頭，適度對鋼管樁采取切割處理措施，滿足冠梁頂標高位置要求后方可停止，再清理樁頭。

（4）綁扎鋼筋及預埋件安裝。在確保樁頭得到清洗后組織測量放樣，以確定冠梁邊線和高程控制點，再綁扎鋼筋。①鋼筋的制安：提前在加工場制作成型，經檢驗后出廠，轉運至施工現場用于安裝。主筋采取搭接焊的方式，其與箍筋形成的交叉節點處應當綁扎穩定。對于冠梁主筋與鋼管樁外皮可通過焊接的方式加以固定。根據要求，冠梁保護層厚度應達到30 cm，對此，加強處理冠梁主筋的外側及主筋與側筋所形成的交叉區域，于該處綁扎混凝土墊塊；②預埋件安裝：以設計要求為準選擇合適型號的預埋鋼板、鋼筋等工程所需的預埋件，安裝到位并固定在鋼筋骨架上，以免在施工期間發生偏位等異常現象。

（5）模板施工。冠梁施工中，將15 mm 厚的竹膠板作為模板，背杠用50 mm×100 mm 木枋，橫桿用Φ42 mm 的鋼管。在安裝鋼管時利用Φ12 mm 螺桿對拉，為進一步提高穩定性用蝴蝶結加螺母鎖死。

（6）混凝土澆筑。以C30 商品混凝土為施工材料分層澆筑冠梁，單層厚度200 mm，澆筑期間應用插入式振搗器加強處理，提高混凝土的密實度。經澆搗作業后用鐵抹抹平，待其初凝后即可覆蓋土工布，澆水養護7 d。

4 混凝土的噴射施工

引入濕噴工藝，由此完成樁間混凝土的噴射作業。

4.1 施工方法

噴射機械精準就位后先注水及通風，將管道內的雜物和附著在基面的雜物清理干凈。

噴射施工時，先開外加劑、后開風、再送料，應當同時滿足粘結能力強、回彈量小的要求。操作人員嚴格控制噴射機的工作風壓，該值應穩定在0.5～0.7 MPa，同時以作業面的位置為準調整好噴嘴與之形成的間距。

4.2 技術要求

（1）水泥采用425 號普通硅酸鹽水泥，粗骨料為粒徑＜10 mm的卵石，細骨料為細度模數＞2.5 的中砂。在噴射料施工前加強攪拌，即采取過篩處理措施，根據施工現場的用料需求拌制混合料，其存放時間不宜超過20 min，否則易發生初凝現象。

（2）嚴格控制混凝土的配合比，通過試驗的方式確定合適的值，再采取控制措施，以免出現大范圍回彈或是大量粉塵的現象。以設計配比為準選取適量質量達標的原材料，按順序摻料并攪拌。為保證材料計量的精準性，可利用電動流量計控制。

（3）噴射施工前對受噴面做全面檢查，將浮土清理干凈，通過灑水的方式潤濕樁體表面；檢查水、電等基礎施工要素，調試設備，使其維持正常運行狀態，以便后續施工順利開展。

（4）遵循分層噴射的施工原則：在本層混凝土初凝后方可組織后一層的噴射，按照自下而上的順序依次操作。噴射過程中噴嘴與受噴面垂直，距離控制在0.6～1.0 m，以緩慢的速度做螺旋形運動，實際螺旋直徑控制在20～30 cm，采取此方法有利于提高混凝土的密實度。噴射作業應具有連續性，工作風壓需穩定在合理區間內，若因特殊情況而被迫中斷噴射施工，需及時清理管道內的殘積混凝土，以免在管道中凝結。

（5）若存在出水點則及時開設泄水孔，在排水的同時噴射混凝土，可在既有用量標準的基礎上適當增加水泥量，實現對配合比的優化，并在出水點處設導管以便高效引出積水，再于導管的周邊噴射混凝土。施工期間加強質量控制，混凝土應具有完整、密實的特點，要求平整度偏差在30 mm 以內[3]。

（6）自混凝土噴射結束算起，經2 h 后即可噴水養護，減小因水泥水化熱而導致的內外部溫差，若存在裂紋則需做好標記，對其展開全面監測，分析其發展規律及成因，采取針對性的處理措施。

5 結語

地鐵車站深基坑圍護是營造安全施工環境的重要裝置，易對整體施工質量造成影響。在工程實踐中，全體人員需精準把控現場作業情況，合理優化基坑圍護結構的施工工藝，充分發揮圍護結構的作用，助力于工程項目的發展。