徐州地鐵6 號線建設(shè)中的套管咬合樁支護施工技術(shù)

要國飛

（中鐵十六局集團有限公司）

1 工程概況

徐州地鐵6 號線京滬高鐵西用矩形框架結(jié)構(gòu)，為13m 地下二層島式站臺。中央站臺里程層深度約16.48m，車站起點CK33+233.920，CK33+453.520 為終點。全長約219.6m，車站寬約21.7m，覆蓋深度約2.97m。該站采用露天開挖方式。圍護組織為φ1m@0.7m套管咬樁+支護結(jié)構(gòu)。

2 套管咬合樁施工工藝流程

套管咬合樁是一種常見且成熟的施工技術(shù)。咬合樁設(shè)計亦分為A 樁(含鋼筋籠)和B 樁(不含鋼筋籠)。施工順序為A1→A2→B1→A3→B2 等。主要施工內(nèi)容為導(dǎo)向墻施工、鉆具放置、第一根套管的提升和垂直度校對、抓斗取土、成孔、鉆孔和吊樁鋼筋籠（B 樁）的檢查、管道安裝和水下混凝土注入、樁機位移。圖1 為具體施工流程。

圖1 套管咬合樁施工技藝過程圖

3 施工技術(shù)要點

套管咬合技術(shù)應(yīng)用到此項目主體和附屬圍護結(jié)構(gòu)中。圍護結(jié)構(gòu)主體配合采用φ1000mm@700mm 套管咬合樁，開挖深度26～30m，樁長23.4～27.4m，輔助圍護結(jié)構(gòu)配合采用φ800mm@600mm 套管咬合樁，開挖深度15.7～22.25m，樁長14～20.5m。

由于地層處于軟土地層，地下水位高，因此決定采用全套管成樁機進行施工。

3.1 導(dǎo)墻施工

在樁頂上堆放鋼筋混凝土墻，以此建造導(dǎo)向墻，從而保證咬合樁的定位精度和效率。具體步驟如下：

⑴平整地面，清理地面雜物。

⑵勘測樁位中心線，按照導(dǎo)線控制點現(xiàn)場放樣，同時將護樁工作做到位，當作導(dǎo)墻作業(yè)的控制中線。

⑶導(dǎo)墻施工時，放樣線需達到設(shè)計標準后再進行開溝。挖掘后隨即把中心線引入溝槽底部，從而控制底模和模板作業(yè)，保證導(dǎo)向槽中心線準確無誤。導(dǎo)墻模板采用整體定型鋼模板+角鋼連接成一體，導(dǎo)墻厚度0.3m，導(dǎo)墻寬度4m，采用C30 商品混凝土澆筑，內(nèi)配置一層φ8mm@200mm 的鋼筋網(wǎng)片。咬合樁護筒選擇直徑1.02m的鋼護筒，保障樁體大小標準。咬合樁導(dǎo)向墻平面圖見圖2。

圖2 咬合樁導(dǎo)向墻平面圖

3.2 成孔施工

施工采用全套管鉆機，主要包含起重機、主機、液壓站、套筒等。鉆孔灌注樁的成樁過程采取正反向扭轉(zhuǎn)、壓樁和掏槽，將管件壓入設(shè)計深度的樁內(nèi)，并對套管壁進行穿孔。此方式的主要優(yōu)勢有：不窩工、穿孔精確、質(zhì)量優(yōu)良，樁與樁之間相互咬合排列形成圍護墻。

⑴鉆機就位：鉆機裝配完畢，確認導(dǎo)向墻后，使抱管器的中心與導(dǎo)墻孔的中心相對應(yīng)，調(diào)節(jié)套管的垂直度。第一節(jié)的偏差不應(yīng)超過2‰。

⑵取土成孔：在套管的第一段，壓入深度約為2.5～3m，然后從套管中取出土壤。在取土過程中繼續(xù)擠壓套管，同時將超過2.5m 開挖面處確認為套管底端。第一段套管埋入土中（地面上預(yù)留1.2～1.5m）勘測縱向度，不達標的需校正。達標的繼續(xù)進行下一個安裝，持續(xù)擠壓取土，同時反復(fù)直到通道底部孔。孔的質(zhì)量必須符合規(guī)范要求。

3.3 鋼筋籠制作、安裝

3.3.1 鋼筋籠加工

⑴鋼筋的品種、規(guī)格、大小、力學(xué)性能、化學(xué)成分、焊接性能滿足要求及設(shè)計條件。生銹的鋼材禁止入內(nèi)。

⑵現(xiàn)場鋼筋應(yīng)妥當安置在表層硬化的地表上，同時需裝配防潮墊木以避免腐蝕。

⑶通過切割機及彎曲機進行現(xiàn)場生產(chǎn)鋼筋。主筋連接以機械連接為主，按要求采用焊接搭接。焊接長度獨面大于10d（d 為鋼筋直徑），兩面焊接大于5d，并保持對齊。

⑷鋼筋籠制作：主筋連接頭需錯位，35 倍之內(nèi)的主筋接口量不大于主筋數(shù)量的一半。連接鋼筋的下料長度符合鋼筋的設(shè)計加工精度，滿足鋼筋籠的直徑要求[1]。標記主筋位置，同時將主筋位置顯著標記在強化筋上。鋼筋籠成型后，其保護層厚度采用主筋加焊φ14mm定位筋，由板車運至咬合樁位置，使用吊車吊運。

3.3.2 鋼筋籠吊裝

第一段鋼筋籠制作完成后進行首輪驗收，若有問題則進一步整改，合格后按此標準生產(chǎn)。選擇輪式起吊器將鋼筋進行吊裝和安置。

⑴起吊吊點設(shè)計。2 個鋼筋籠大鉤。吊點位置在上部3m 兩邊，小鉤采用扁擔(dān)吊，2 個吊點，布置在下部8m和6m 處。

⑵吊具。鋼筋籠上部吊點與吊車連接用兩條鋼絲繩，單繩起吊重量2t；下部吊點荷載1t。

⑶鋼筋籠的平移。水平位移時，起吊器將橫向移動鋼筋籠，與地面間隔大概30cm，檢驗起吊點和鋼筋籠之間的均衡，確定正常，最后鋼筋籠需輸送到作業(yè)平臺上。

⑷鋼筋籠的下設(shè)。鋼籠水平吊起后，起重機的吊鉤就是主起重機。慢慢吊起，小鉤逐漸放下，直到架設(shè)后重量轉(zhuǎn)移到大鉤上并取下小鉤的吊具。鋼筋籠下降時，應(yīng)和鉆孔樁中心線對齊，提直穩(wěn)定，緩緩下降，防止碰到孔壁。鋼筋籠下放到孔內(nèi)時處于垂直水平。如果被擋在中間不應(yīng)強行放下（可適當上下翻轉(zhuǎn)）。若不見效，起吊鋼筋籠等掃孔后再次放入。當鋼筋籠滿足設(shè)計高度后，調(diào)節(jié)鋼筋籠的軸心和樁軸心疊合，然后用切割條將鋼筋籠圈固定在方木上。需要時，鋼籠的主桿控制在用細鋼筋加固的殼體上，在混凝土澆筑過程中禁止破壞鋼筋籠的夾頭。

3.4 混凝土水下灌注

通過導(dǎo)管澆筑的方式，利用導(dǎo)管持續(xù)澆筑到孔內(nèi)。水下混凝土灌注作業(yè)選擇隔水栓導(dǎo)管法，使用商品混凝土，罐車運送，泵車泵送注樁。施工順序：安置鋼筋籠→裝配導(dǎo)管→使防水塞靠近導(dǎo)管內(nèi)的水面→灌注首批混凝土→持續(xù)灌澆混凝土一段一段拔出套管。

澆筑前制定澆筑方案，根據(jù)管道布置和混凝土澆筑量，研究管道底端與混凝土上升高度的關(guān)系，預(yù)先制定泵送混凝土及拔管計劃，詳盡且有秩序，灌漿過程中認真掌控鋼筋籠不沉浮。灌注樁前，導(dǎo)管應(yīng)在地面拼裝并進行氣密性、水密性試驗，檢驗合格后方可吊裝進樁孔[2]。導(dǎo)管裝配結(jié)束后，氣球被放置在漏斗口下面的導(dǎo)管中。灌注的全部進程中，導(dǎo)管底部一直埋在混凝土中2～6m的位置。

澆筑后需確保混凝土持續(xù)灌注，樁內(nèi)混凝土不斷均衡上升。操作人員勘測導(dǎo)管深度及灌注面高程，記錄好灌注數(shù)據(jù)。跟隨混凝土上升，導(dǎo)管上升，嚴禁導(dǎo)管裸露在混凝土面。灌注時導(dǎo)管可上下挪動30cm，但不可挪動幅度太大。以塌落度持續(xù)在18～22cm，來確保混凝土的流動性。澆筑過程中按規(guī)范要求對試塊進行取樣，從而確定抗壓強度。

樁頂灌注高度高出設(shè)計高1.3m，清理樁頂浮塵廢渣。樁頂灌注后馬上勘測樁頂實質(zhì)高度，樁頂混凝土強度需滿足設(shè)計強度的70%，高出設(shè)計高度的部分鑿除。

4 基樁施工中常見問題及處理方式

4.1 垂直度偏差

成孔過程中，如果垂直度偏差高出規(guī)定值時，應(yīng)選取校正手段，下面是通常運用的方法：

⑴通過鉆機油缸實施糾偏：如果套管入地未達到5m，套管的垂直度可以通過鉆機的兩個頂升油缸和兩個推拉油缸來調(diào)節(jié)。

⑵A 樁糾偏：如果A 樁在入地5m 以下有較大偏差，可以直接用鉆筒進行校正。如果不符合要求，可以用沙子或粘土填充套管，在填充時可以將套管向上拉，直到套管提升到上次檢查達標的地方，然后將套管拉直，檢驗其垂直度，然后再壓下。

⑶B 樁的糾偏：A、B 樁的偏差修正方法基本上是一致的，B 樁需和A 樁填充一樣的混凝土，而不是在套管中填充沙石子或黏土，不然樁與樁之間極有可能會出現(xiàn)夾隔層，從而干涉了樁排的防水作用。

4.2 管涌

B 樁打孔過程中，因為A 樁混凝土沒有固結(jié)，還是活動狀況，A 樁混凝土或許會從A、B 兩樁間相連處流入B 樁孔內(nèi)，稱之為管涌。克服管涌主要方法有：

⑴保證套管底部開口低于挖掘面的相應(yīng)距離（通常不低于2.5m），出現(xiàn)“瓶頸”，用來防止混凝土倒流。

⑵若碰到地下障礙物時，套管底部不能前進，可以向套管內(nèi)注入一定量的水，保持一定的反壓力，以平衡A 樁混凝土的壓力，防止“管涌”的發(fā)生。

⑶在B 樁成孔過程中，需提防相鄰邊兩邊的A 樁混凝土上端。若A 樁樁頂混凝土下沉，應(yīng)馬上停止挖掘，盡量下壓套管，并且向B 樁樁內(nèi)填土或注水，直至“涌管”完全停止。

4.3 鋼筋籠上浮

因為套管內(nèi)壁和鋼筋籠邊緣的間隔相對小，往上拔管時，鋼筋籠和套管會同時漂浮。其預(yù)防措施主要有：

⑴混凝土應(yīng)盡可能采用小骨料尺寸，正常不超過25mm。

⑵直徑稍小的混凝土塊或薄鋼板焊接在鋼筋籠底部，使其抗浮能力增強。

⑶鋼筋籠需維系順直，裝配正確，防護層維持在5cm 以上。

5 結(jié)束語

地下地鐵車站工程是一項復(fù)雜的深基坑作業(yè)工程，施工涉及深基坑的安全及周邊環(huán)境的穩(wěn)定、變形等方面的問題，所以選擇適宜的支護結(jié)構(gòu)形式就尤為重要，套管咬合樁因其具有施工耗時短、抗壓抗剪度超強、工程作業(yè)安全的優(yōu)點，值得在地鐵基坑工程中推廣應(yīng)用。