“洞內咬合樁”技術在大型PBA車站中的應用

顧廣宇

北京城市快軌建設管理有限公司 北京 100000

引言

隨著現代社會環保意識的不斷提高，地下水資源的保護逐漸對于地鐵施工提出更高的要求，傳統PBA暗挖車站大多采用樁（Pile）－梁（Beam）－拱（Arch）形成的支撐體系的樁圍護結構，其配套的降水措施通常會對于城市地下水資源存在一定的擾動和破壞，甚至會產生地表不同程度的沉降問題。

PBA洞內咬合樁技術則通過帷幕止水的方式，消除了對于地下水層的擾動和破壞，最大限度地保護了地下水資源，對于環保和控制城市地表沉降具有積極意義，也是未來城市地鐵建設的環保新方向，具有廣泛的應用前景。

1 工程概況

北京地鐵16號線看丹站，位于看丹南路與看楊路交叉路口，沿看丹南路東西向布置。看丹站總長271.2m，有效站臺中心里程右K20+698.600，車站有效站臺中心處軌面高程29.15m。看丹站為雙層三跨島式車站，有效站臺寬12m，結構寬21.3m，高16.04m，覆土約7.2m，車站東西兩端均為礦山法區間。

看丹站采用長樁PBA工法，主體結構為雙柱三跨雙層結構，車站頂板覆土厚度約7.2～7.7m，底板埋深22.9m～23.4m。結構高度為15.69m，結構寬度為21.3m，頂板厚700mm（最薄處），側墻厚800mm，中板厚400mm，邊跨底板厚1000mm，中跨底板厚800mm，中柱采用D800鋼管柱。邊樁采用咬合鉆孔灌注樁，樁徑1000mm@1400。邊樁（素樁）采用C復合塑性灌注料[1]。

圖1 標準橫斷面示意圖

表1 邊樁參數表

洞樁施工區域主要處于第四紀沉積層中的卵石③層、卵石④層、卵石⑤層。地層穩定性較差，詳細情況如下：主要巖性特征如下：卵石③層：D一般＝6～9cm，亞圓形，級配較好，含中砂約30%，含漂石；細砂、中砂③1層：褐黃色，密實，濕，局部含少量圓礫。卵石④層：D大＝15cm，D長＝18cm，D一般＝6～9cm，亞圓形，級配較好，含中砂約30%，含漂石。卵石⑤層：鉆探揭露：D大＝15cm，D長＝18cm，D一般＝5～9cm，亞圓形，級配較好，含中砂約30%，含漂石。

2 施工工藝流程

2.1 施工順序

邊樁采用φ1000mm@1400mm咬合樁，I序樁為素樁，II序樁為葷樁。

咬合樁施工時，需采用“跳三打一”施工，施工相鄰樁位時保證搭接長度為300mm。

圖2 咬合樁施工順序

2.2 人工破孔

洞內機械樁開口段利用人工挖孔護壁做為鉆進護筒，護壁的厚度10cm，深度2.0m，開口段直徑1.1m，高度與工作面平齊。孔位經測量放樣后做好保護，施工過程中加強保護。按照測量點位用風鎬或電鎬以樁中心為圓心破除導洞底板初支結構混凝土，邊樁破除半徑為700mm，邊樁開孔鎖口及導坑護壁：C20。

2.3 鉆進

采用反循環鉆機鉆進成孔，每顆樁開鉆前均按樁身體積的1.5倍制備泥漿。鉆機鉆孔時，鉆桿從樁孔內抽出的渣漿通過砂石泵排至泥漿池內。經過沉淀后，采用泥漿泵將上層的輕質泥漿抽入地面泥漿凈化裝置內。泥漿凈化裝置過濾掉泥漿中的砂及雜質，提高護壁泥漿的韌性，改善泥漿性能。經過改良后的優質泥漿排入地面泥漿儲存池內，之后通過泥漿泵將優質泥漿送人樁孔內，實現孔內的泥漿平衡。

2.4 鋼筋籠制作與安放

邊樁鋼筋籠在地面上加工完成。樁長18.44m，鋼筋籠分6段，下邊5段每段長3m，上邊1段長3.44m。

在導洞內吊裝鋼筋籠，節與節之間采用直螺紋連接。第一節鋼骨架下放到最后一節加勁筋位置時，穿進工字鋼，將鋼筋支撐在孔口工字鋼上，再起吊第二節骨架，使它們在同一豎直軸線上采用套筒連接好，抽出支撐工字鋼后下放骨架。如此循環，使骨架下放至設計標高，定位于孔中心上，完成鋼筋籠的安裝。

2.5 葷樁混凝土灌注

筋籠安裝好之后應進行混凝土澆筑。邊樁采用C30混凝土。混凝土運輸采用泵送形式，坍落度為180cm～220mm。

2.5.1 澆灌樁芯砼前應再次清理孔底虛土、排除積水，并檢查成孔和鋼筋籠質量，經監理驗收同意后，方可開始澆注砼。混凝土一次澆筑完成。

2.5.2 水下灌注。

2.5.2.1 安設導管，采用直徑300mm鋼管組成。管節連接應嚴密、牢固，使用前應試拼、編號，并進行隔水栓通過試驗，保證導管不漏水。底節導管可適當放長，且底部不設法蘭，以防止牽掛鋼筋籠，其余導管為2m/節。導管底端距孔底應保持30cm～50cm。澆筑過程中導管埋入混凝土深度應保持2-3m，并隨提升隨拆除，導管吊放和提升不得碰撞鋼筋籠[2]。

2.5.2.2 灌注水下砼：①開始灌注首批混凝土時，為了首盤混凝土方量能保證將導管內水全部壓出，并滿足導管初次埋入深度的需要（1m～1.5m）應計算漏斗和儲料器的最小容量。②首批混凝土灌注后，應連續灌注，并盡可能縮短拆除導管的間隔時間。在混凝土灌注過程中，現場技術員應勤量孔深，掌握導管埋深情況，并嚴格按照技術規范要求控制導管埋深（導管埋深控制在2m～6m，并根據不同孔徑、灌注速度在2m～6m范圍內調整）。當導管埋深超出規定時，必須及時進行導管拆除。③灌注混凝土過程中，嚴格控制混凝土質量，保證坍落度控制在160mm～210mm，不符合要求的堅決不用。④導管拆除前要準確測量混凝土頂面至基準面的高度，計算導管埋深，確定拆管長度，并通過導管總長減去已拆除的導管長度，復核拆管后埋深是否符合技術規范要求。絕對不允許出現導管超深或提空的現象。導管拆除時可根據現場具體情況確定是否暫停混凝土的生產。導管拆除后，現場技術員應檢查導管內情況。⑤灌注過程中，指定專人負責填寫水下混凝土灌注記錄。⑥整個灌注過程，請監理全程旁站。⑦砼灌注時，每根樁留置混凝土試件1組。

2.5.3 混凝土澆筑至樁頂設計標高處，不得有浮渣，淤泥等。

2.6 素樁混凝土灌注

邊樁（素樁）采用C復合塑性灌注料，灌注流程同葷樁。

2.7 樁側壓漿補強措施

車站端頭角部搭接部位咬合樁接縫處，為了彌補兩樁在搭接部位較薄、垂直度偏差，以及后續樁施工對前序樁可能造成的損傷的缺憾，在兩樁之間采取咬合樁側壓漿補強措施。

2.7.1 側注漿管設置。葷樁兩側各布置1根注漿管（DN32×2.75鋼管），位于帷幕外側、相鄰樁交點處。

樁側注漿按要求設置注漿孔的位置和數量。根據含水層情況，側注漿管長11m，管底以上2m設置注漿孔。注漿孔處及側注漿管底部需包裹密實，以防止灌注過程中混凝土進入注漿管內。

需將注漿管綁扎固定在II序樁的鋼筋籠上，隨鋼筋籠一起下放。每節壓漿管隨鋼筋籠下放前應做閉水試驗，檢查壓漿管是否有砂眼、絲扣連接是否密封。

2.7.2 壓漿方法。一般在成樁 14天后開始壓漿。正式壓漿前必須做壓水試驗，壓水試驗主要目的是檢查管路與單向閥的暢通狀況，同時清除單向閥周圍凝土中沉渣和泥漿。

側注漿的漿液為水泥漿，水灰比0.8～1.0，壓漿采用低速慢壓的方法。注漿時，在孔口加設單向注漿閥，保證樁身砼澆注時漿液不會灌入閥內，注漿時漿液也不會回流，壓漿完畢后立即給壓漿管擰上堵頭，以免因回漿而降低壓漿效果。

壓漿參數根據地質條件合理選擇，如樁端為密實的礫石、卵石層時，可考慮采取大壓漿量和較大的壓漿壓力，以壓漿量為主要控制指標；如樁側為密實的砂土層，可以以壓漿壓力為主要指標，壓漿量為參考指標。

2.8 施工應對措施

2.8.1 針對坍孔的主要措施。鉆進中及時添加新鮮泥漿，使其高于孔外水位；遇流沙、松散土層時，適當加大泥漿密度，進尺速度不得過快，禁止空轉時間過長；嚴禁下鋼筋籠過程中碰到孔壁；成孔完成后在條件允許情況下盡快下放鋼筋籠，并及時澆筑混凝土。

輕度坍孔，加大泥漿密度和提高水位，嚴重坍孔，用黏土回填投入，待孔壁穩定后采用低速鉆進。

2.8.2 針對孔口問題的主要措施。為保證洞內邊樁孔口安全，采用配筋C25@150，尺寸1500mm×1500mm的鋼筋篦子用于臨時覆蓋，同時在隧道側壁懸掛警示標示，安置警示燈。

2.8.3 針對沉渣問題的主要措施。鋼筋籠放置前，需要測量樁長，若沉渣量過多不能滿足設計要求時，則采用二次清孔及筒鉆撈渣方式，保證樁成滿足設計要求。

2.8.4 文明施工措施。施工中產生的廢渣、廢水，不得任意排放，必須妥善處理，使其對環境的影響得到有效控制。棄土及建筑材料加強管理，適當加蓋篷布等措施，施工棄土應統一運至現場指定位置。

盡量采用低噪音、低振動和節能的先進施工機具，施工機具產生的噪音及振動等指標應符合國家、北京市政府頒發約有關法律、法規及規定的要求[3]。

3 結束語

北京地鐵16號線看丹站PBA工法洞內咬合樁施工區域位于砂卵石地層，由于該地層比較松散，且水位線在車站底板上方約3.5m左右，采用PBA洞內咬合樁施工技術起到了良好的止水作用。在消除了降水對于地下水的擾動的同時，工程安全質量和進度都得到了充分保障。