浅谈钻孔咬合桩在地铁车站围护结构中的施工技术

2015-10-21朱武

建筑工程技术与设计 2015年33期

朱武

【摘要】本文主要分析了钻孔咬合桩施工工艺，以及在地铁车站围护结构中应用钻孔咬合桩施工工艺，着重阐述了施工计算方法、施工工艺，保证措施等。

【关键词】钻孔咬合桩地铁车站围护结构施工技术

随着社会的进步和发展，城市化進程不断加快，城市中心大量密集的交通设施、建筑物，使得地铁车站基坑开挖时只能采用垂直开挖支护结构。一般情况下，使用的地铁基坑开挖技术主要包括地下连续墙结构、钻孔灌注桩加旋喷桩复合结构、SMW工法等，目前，国内杭州、深圳、广州、南京等城市地铁车站基坑围护结构已经开始大量应用钻孔咬合桩技术，并已经获得一定施工经验，促进了地铁车站建设的快速发展。

一.钻孔咬合桩基本原理和定义

钻孔咬合桩主要就是说紧密排列桩身并且相割相邻桩桩身形成存在一定防渗功能的支护连续挡土结构。钻孔咬合桩属于围护结构，不但能够全部应用钢筋混凝土桩，也能够相隔布置钢筋混凝土桩以及素混凝土桩，主要应用优势就是相互咬合相邻桩，也就是咬合桩，形成钻孔咬合桩的时候主要应用全钢套管护壁，无须泥浆护壁，可以在一定程度上避免形成涌砂塌孔、孔内流砂等问题，是一种能够保护周围环境以及为周边建筑沉降提供一定控制的围护结构[1]。

二、钻孔咬合桩施工工艺

（一）咬合桩施工工序

在实际操作的时候，为能够完全满足地铁车站的桩定位精度以及施工规范需求，达到有效提高桩机就位效率的目的，同时在一定程度上降低咬合桩进行钻机作业时对姿态垂直的影响，为上拔和下压钻机头冠提供相应的支撑，应在桩顶上部施作导墙，应用的基本结构是C20钢筋砼。施工基本原则就是A桩施工、B桩施工，基本工序为：A1、A2、B1、A3、B2、A4、B3...[2]。

图一施工工序图

（二）单桩施工工艺

1、钻机就位

在导墙砼强度符合规范以后，移动套管钻机，需要严格遵守导墙孔中心位置对准套管钻机抱管器中心的原则来合理移动套管钻机。

2、取土成孔

第一节套管压入以后，用抓斗从套管内取土，一边取土、一边下压套管，要始终保持具备2.5m以上的超前开挖套管底口。土中压入套管的时候，需要合理检查垂直度，如果存在不符合规范，此时需要进行纠偏，如果具备符合情况则下压取土，反复施工直到符合设计孔底规范需求为止。

3、吊放钢筋笼（B序桩）

成孔检测合格之后，合理安放钢筋笼，要采取有效的措施确保钢筋笼具备正确的标高。

4、灌注砼

孔内如果不存在水，灌注的时候采用干孔灌注法；如果孔内有水，灌注的时候，应用水下砼灌注法。

5、拔管成桩

依据套管实际长度来合理分配导管，在灌注的时候，需要依据砼中的导管、套管实际埋深度来拆除以及提升，确保具备大于2.5m的套管砼面，2～4m的导管埋深[3]。

三、设计钻孔咬合桩以及计算方法

（一）确定截面形式

依据施工过程中咬合桩的流程，确定具备以下四种截面形式，如下图所示：

图二截面形式

（二）计算咬合桩围护结构的方法

1、主要计算原则

第一，车站如果存在长条形混凝土钢筋结构的时候，依据车站实际情况来对单位长度纵向选择底板支撑，分析弹性结构基础上平面结构。计算过程需要合理分析压缩楼板和柱的影响因素。逆筑法施工的过程中，还需要分析导致出现外围围护结构立柱沉降、误差偏心的影响因素。

第二，依据弹性梁或者支撑板来合理计算开挖面以上部分，依据弹性梁或地基板合理计算开挖面以下部分。

第三，依据施工实际情况计算结构，确保能够完全符合计算需求，计算开挖过程中围护结构的时候，需要计算支撑形变和移位因素。依据施工情况和回筑施工方式来计算内部结构中的内力，组合最不利影响内力，从而获得变形和内力包络值。

第四，开挖过程中计算基坑结构的时候，需要开挖土方分段、施加预应力和支撑，限制工序等的影响，确定有效合理的参数。

第五，地质刚度和实际条件、开挖基坑深度等会影响咬合桩入土深度。确定入土深入的时候，需要合理分析支护结构的抗管涌、抗倾覆、抗隆起、整体稳定等情况[4]。

2、计算钻孔咬合桩的方法

第一，增量法。此方式适合应用在地质特殊的情况下或者逆筑法施工的车站中，在实际车站施工的时候，随着底板、支撑、开挖、内衬墙、中板、顶板等变化而改变荷载和结构体系。首先对荷载形成的内力进行计算，然后合理叠加荷载增量内力。

第二，叠加法和包络法。次施工方式比较适合车站明挖施工汇总，依据实际情况分析荷载，从而逐渐得到最不利组合内力[5]。

四、钻孔咬合桩技术保证措施

（一）防止管涌的措施

第一，存在丰富地下水砂层进行施工的时候，尽可能在2～4m范围内进行套管，否则会出现管涌，为了保证施工安全，需要在砂层中直接下压套管，从套筒中抓出砂土。一般来说，需要存在套筒砂土层以及2～4m的砂土层平衡力，避免出现管涌。

第二，如果存在过高的地下水位，在套筒内部进行一定补水，从而平衡内外压力。

第三，施工中经常检测是否存在涌沙问题。

（二）避免钢筋笼下沉和上浮的方式

第一，避免钢筋笼下沉的方式。成孔之后适当检测相应深度的砼块，从而达到提高浮板面积和承载力的作用，以起到增加持力层以及钢筋笼之间接触面的目的。成孔之后浇筑套管的时候，需要逐段进行起拔，精心操作起拔管的实际情况，如果存在过大阻力，需要慢慢转动拔出，能够顺直起拔套管，不可以进行强行起拔[6]。

第二，避免钢筋笼上浮的方式。在施工允许范围内尽可能降低1000钻孔咬合桩钢筋笼直径，具备低于850mm的钢筋笼外径，保证可以垂直加工钢筋笼。完成下放钢筋笼以后，需要同方向转动1～2次套管，尽可能降低摩擦，依据钻进上拔情况来合理配置配压笼器、钢筋笼拔套管尽量下压，达到有效控制钢筋笼上浮的目的。

（三）克服素桩砼管涌的方式

实际施工操作的时候，会形成B桩孔，A桩砼还没有完全凝固，处在流动的情况下，所以，很有可能从A、B俩桩相交的位置，A桩砼进入到B桩孔内，也就是虽说的素桩砼管涌，可以从以下方面来分析阻止出现素桩砼管涌的措施。

第一，尽可能小的A桩砼塌落度，一般控制范围是16±2cm，从而达到降低流动性的目的。

第二，超前开挖的时候需要与套管底口存在不低于2.5m的距离，形成相应的瓶颈，避免砼的流动。

第三，如果地下出现障碍导致不能超前施工的时候，需要在内部注入水，确保能够具备平衡的压力，避免出现素桩砼管涌。

第四，B桩形成孔的时候，需要控制与A相邻两侧的桩砼顶面，如果出现下陷A桩的问题，需要及时停止开挖B桩，并且需要一边向其内部注水或者填土，一边下压套管，直到不再出现管涌为止[7]。

（四）地下障碍物的处理方法

在实际套管钻机施工的时候，很难处理地下障碍物，尤其是时间会限制钻孔咬合桩施工技术，所以，在实施钻孔咬合桩施工技术的时候，应该充分了解和分析地质施工情况，如果出现孤石、卵石等基础的时候，需要首选抽干内部积水，利用十字冲锤来达到击碎的目的。如果在条石基础中进行施工，需利用砂桩进行施工，然后二次补作砼桩施工技术[8]。

（五）成孔质量检验

成孔钻进完成以后，应该及时检测施工质量，基本质量标注需要符合以下情况，及时记录不符合情况的质量信息。在具备符合实际情况桩强度的时候，利用注浆或者旋喷的方式来加固桩，从而达到一定围护作用[9]。

结束语：

总之，地铁施工过程中，开挖深基坑安全性与是否具备好质量的围护结构息息相关，钻孔咬合桩技术对车站进行施工以后，桩之间咬合受到桩垂直度的影响，围护结构强度和止水情况与桩砼质量存在很大关系，因此，施工的时候如果不能及时处理和控制施工质量，会严重影响车站后期施工情况。

参考文献：

[1] 王芳，李松岷.地铁车站钻孔咬合桩围护结构的关键施工工艺[J].铁道标准设计，2011（3）：75-77.

[2] Zhang Tai'an.地铁车站深基坑开挖钢支撑架设及置换技术[J].铁道标准设计，2013（9）：103-105.

[3] 李鹏.钻孔咬合桩在地铁车站围护结构中的施工技术[J].西部探矿工程，2012，17（5）：23-25.

[4] 谭远贵.钻孔咬合桩在基坑工程中的应用及常见问题的处理[J].建筑工程技术与设计，2014（17）：1270-1271.

[5] 蔣利生.钻孔咬合桩在下穿京沪高铁地铁车站围护结构中的应用[J].城市建设理论研究（电子版），2011（20）：20.

[6] 杜平，杨平，陈争等.钻孔咬合桩在地铁车站深大基坑施工中的应用[C].//2010年岩土工程联合学术年会论文集.2010：136-139.

[7] 虞兴福，金志宝，张莉等.杭州砂性土地区地铁车站基坑围护工程的设计与施工实践[C].//中国土木工程学会第十四届年会暨隧道及地下工程分会第十六届年会论文集.2010：427-432.