暗挖地铁车站洞桩施工方法应用探讨

　　摘要：地铁车站有各种施工方法，因周围环境的限制，采用暗挖法施工跨度较大的车站时，“PBA”洞桩法是一种较为安全的施工方法。本文结合工程实例介绍地铁站洞内钻孔桩施工在设备选型、泥浆处理、施工工艺等方面内容。
　　关键词：地铁站;暗挖;钻孔桩;洞桩法
　　1洞内钻孔桩施工概况
　　某地铁站设计上采用“PBA”洞桩法施工，即先施工导洞，再在导洞内施工钻孔围护桩，形成桩、梁、柱受力体系后进行土方开挖及二衬混凝土施工。考虑施工所处的地质条件、施工安全、混凝土回填量及设备选用等方面因素。设计施工导洞净空尺寸为4000mmx4500mm(宽×高)。该站围护结构采用Ф600@l000钻孔灌注摩擦桩，有效桩长为21m，共600多根。从钻孔设备、桩顶冠梁施工及混凝土回填量等几个方面考虑，确定孔桩与导洞内边净距离为l000mm。
　　该工程从导洞拱部至主体底板范围内。地质分布主要有中粗砂层、粉细砂层及黏土层。钻孔桩上部2m范围内为粉细砂层，在主体底板以下穿过中粗砂层，其余部分处于黏土层中。
　　2导洞内钻孔桩施工特点
　　洞内施工钻孔桩因受导洞空间的限制，在施工组织、劳动力合理安排、设备的选用、泥浆的循环及处理、钢筋笼的吊装及混凝土的浇注等环节上与地面施工孔桩有较大的差异。如：11）施工场地狭小．洞内作业环境较差，各工序间施工干扰大；
　　2)导洞高度小，一般钻机不适用，须选用改型钻机：
　　3)钢筋笼分节加工安装，钢筋笼连接较困难及加工时间较长；
　　4)洞内泥浆循环、废渣处理干扰多，难度大。
　　3洞内钻孔桩施工
　　3．1施工设备的选择
　　导洞内施工钻孔桩因主要受空间的限制。为此在设备选型上着重考虑轻型、高度小的钻杆反循环钻孔机械。本工程选择了ZWY50A型自行式反循环钻机进行施工。
　　3．2工艺流程(见图1)
　　
　　图l洞内单根钻孔桩施工工艺流程图
　　3.3孔桩定位
　　该站钻孔灌注桩为围护结构。同时也承担主体结构传递的竖向荷载。为减小因扩孔、成孔垂直度、钻机定位等误差造成孔桩侵限的可能性，同时也考虑了主体二衬混凝土的增加量，在进行孑L桩定位时按设计桩位向外移5cm、
　　3．4护筒埋设
　　孔桩测量定位后，人工破除导洞底部初支混凝土。为保证导洞的稳定，孔桩钻孔采用跳孑L(跳一钻一)进行开挖及割除导洞初支格栅。该站孔桩口以下2m范围内为粉细砂层，考虑提拨护筒及防止孔口坍塌，施工时护筒高度比设计孔口高1.5m，埋深为1.2m。
　　3.5钻孔施工
　　3.5.1钻进
　　采用反循环方法进行施工。在钻孔前制备配比适合的泥浆作护壁，布置好循环管路及泥浆泵，进行钻机就位安装，控制钻头的中心位置及钻杆垂直度。开始钻进时轻压慢转，待钻头正常工作后，逐渐加大转速，调整压力，使钻头吸口不堵水。在钻孑L过程中，及时清理吸出的泥渣。钻进时观察进尺和砂石泵排渣情况并做记录，排量减少或出水中含渣量较多时，控制钻进速度，防止因循环液比重太大而中断反循环。
　　3.5.2泥浆循环与制备
　　1)导洞内施工钻孔桩泥浆的处理及环境的保护相对地面施工难度更大些为,不影响导洞内的交通运输及防止泥浆大面积污染,在导洞端部不阻碍交通处砌筑泥浆池及在孔桩外侧砖砌1道高约300mm的挡浆墙。泥浆池容量大小以不小于单根桩体积的1.2～1.5倍为宜。泥浆循环布置见图2。
　　
　　图2泥浆循环系统布置图
　　2)由于孔桩前2m范围内为粉细砂层,为防止塌孔，开孔时使用的泥浆用优质膨润土制作，当钻进黏土层时采用原土造浆。施工中应经常测定泥浆比重、黏度、含砂率和胶体率,并根据测定结果利用循环水给孔内补充一定稠度的泥浆和调整泥浆的比重。反循环施工时泥浆比重不宜过大。否则泥渣不易被吸出造成孔底沉渣过厚并因此影响混凝土灌注质量。泥浆配比见1，泥浆性能指标见表2。
　　表1泥浆标准配合比
　　
　　表2泥浆主要控制指标
　　
　　
　　3．5．3清孔
　　采用泵吸反循环抽浆的方法清孔，用砂石泵吸出孔底悬浮钻渣的泥浆，经循环处理后，再回流排入孔内，清孔后泥浆比重控制在1.05左右。经检查后成孔合格的桩孑L，及时分节安装、就位钢筋笼，然后安设导管,测孔底沉渣是否超标，如超标则须进行二次清孔。
　　3．6钢筋笼制作及安装
　　3．6．1钢筋笼的制作
　　孔桩钢筋笼长20．85m。考虑到洞桩顶面距导洞拱顶距离为4.1m,护筒高出孔口0.3m，提升架至钢筋笼顶0.2m，实际可使用空间为3.7m,加上上、下节钢筋笼连接需要的操作高度。因此钢筋笼分7节制作，其中6节长3m，1节长2.85m。为提高洞内钢筋笼连接时的精度,加工时采用钢板定位器进行定位。
　　3.6.2钢筋笼的连接方法
　　采用钢筋滚轧直螺纹套筒方式连接。该连接具有强度高、性能稳定、操作方便、不受气候及焊工技术水平的影响、连接速度快、安全、无明火、节能等优点，
　　2人操作只需约2h即可完成l根钢筋笼的绑扎，大大节省了连接时间。
　　3.6.3钢筋笼的吊装
　　采用简易门式钢架逐节吊装钢筋笼。并用套筒连接好，直至设计标高。定位于孔中心上。最后1节钢筋笼安装就位后。用钢筋把钢筋笼焊接固定于孔口。
　　3．7导管安装
　　导管采用每节长2.5m的Ф250mm无缝钢管，节间连接采用快速接头。导管使用前进行水密性试验，并检查防水胶垫是否完好。导管使用后及时清理、涂油、编号，以保证灌注混凝土过程中不漏水、不破裂和使用有序。导管安装时必须对中进行，以防导管提升时钩挂钢筋笼。
　　3．8二次清孔
　　钢筋笼及导管分节安装完毕后，再测孔内沉渣厚度，如超出规定标准(根据同类工程施工经验控制在300mm以内)则进行二次清孑L。在清孑L过程中应及时向孔内补充水，以免孔内水头损失过大造成塌孑L。清完孔后及时灌注水下混凝土。
　　3．9灌注孔桩水下混凝土
　　导洞内灌注孔桩混凝土因受施工场地狭窄的制约，所以在混凝土的运输、导管提拨及拆除等方面比地面施_T难度更大些，同时浇注时间相对较长些。该工程孑L桩混凝土等级为C30(坍落度控制在18~22cm)。单根桩所需混凝土用量为6.2m3。
　　3.9.1混凝土的输送
　　考虑到泵送混凝土时存在输送管路长(最长为106m)及布置困难、单根桩灌注量小、输送管拆除及清洗量和次数较大、混凝土灌注时间较长容易引起堵管、清洗输送管时造成污染等困难，不采用泵送混凝土施工，而是人工推运。为减少混凝土在竖井串筒内下落过程中发生离析现象，在串筒下口处设一阀门。起到缓冲作用。
　　3．9．2混凝土的灌注
　　采用移动较灵活的简易门式钢架灌注孔桩混凝土，装置见图3。
　　灌注首次混凝土时采用橡胶球胆隔水栓。球胆的直径比导管内径小2～2.5cm,灌注时导管内混凝土加上漏斗及储料斗混凝土量则可保证导管埋人符合要求。
　　
　　图3孔桩灌注混凝土施布置图
　　3.1O单根孔桩施工工期
　　根据同类工程施工经,采用正循环钻机施工洞桩时约需要1d时间完成1根桩。在该工程中采用改型反循环钻机施工及合理安排和组织,大大缩短了单根桩的施工时间，即l台钻机每天完成2～3根桩。正反循环施工所需时间比较见表3
　　表3正、反循环单根桩施工所需时间
　　
　　
　　4成桩检测
　　根据规范要求按10％且不少于5根桩做小应变无损检测。通过对洞内钻孔桩的检测。其合格率达100％。
　　5结语
　　在空间狭窄的导洞内施工钻孔桩,通过对设备的改造、采用合适的泥浆循环系统，自制灵活的钢筋及混凝土提升架，有效解决了施工中存在的困难．施工质量得到了保证。施工实践证明,在施工中，只要我们从实际出发结合工程特点，选用合适的施工方法并实施,就能达到预期的效果和目的。