浅析地铁工程基坑围护桩桩间模筑混凝土施工方法

【摘要】钻孔灌注桩作为围护结构的城市地铁基坑开挖时，需对基坑侧围护桩进行填平处理，喷射混凝土施工方法成本高，进度慢，且对环境污染大，本工法介绍了一种桩间模筑混凝土施工方法，该方法可有效控制模筑混凝土的厚度，弥补传统围护桩间喷射混凝土施工时混凝土面不平整、结构尺寸不易控制、桩间防水效果不佳的缺陷。

【关键词】基坑；围护桩；模筑混凝土

1、前言

钻孔灌注桩作为基坑围护结构常用方式之一，一方面起到支护的作用，另一方面结合桩间旋喷等措施具有一定的防水效果。由于围护桩为圆柱形，基坑内侧需由混凝土填平后才能施工卷材防水层和结构侧墙。目前，大部分采取的是喷射混凝土的方式喷平桩间凹槽以填平基坑内侧面的处理方式，该方法在对不施做卷材防水层及对净空要求不高的基坑使用较为广泛。但是，随着城市地铁的发展，车站对基坑支护结构及防水效果要求也越来越严格，过去采取桩间喷射混凝土的方法，无法保证混凝土面的平整度及侧墙厚度，将会出现防水卷材因混凝土面不平整被损坏，最终使围护结构失去支护作用、防水层失去防水效果。

为解决存在的上述技术问题，我们提出一种基坑围护桩桩间模筑混凝土的施工方法，该方法可弥补传统围护桩间喷射混凝土施工时混凝土面不平整、结构尺寸不易控制、桩间防水效果不佳的缺陷。

2、施工方法特点

跟传统的喷射混凝土相比，桩间模筑混凝土具有以下特点：

2.1在施工过程中可根据围护桩的垂直度以及基坑净宽随时调整模筑混凝土的厚度，且能控制混凝土面的平整度。

2.2 有利于基坑侧墙防水卷材的施工及保护，提高防水效果。

2.3 施工工艺较为简单，作业人员易于实施。

2.4 施工进度快，成本低，对环境污染小。

3、适用范围

基坑围护桩桩间模筑混凝土的施工方法适用于采用钻孔灌注桩作为基坑围护结构的地铁车站及附属出入口。

4、工艺原理

该基坑围护桩桩间模筑混凝土的施工工法步骤是先进行基坑土方开挖并凿除围护桩的保护层至预留钢筋外露；对围护桩桩间及桩身土体进行修整后钻孔并植筋；钢筋网与围护桩凿出的预留钢筋焊接；通过植筋用锚拉的方式将模板加固锁紧；最后进行混凝土浇筑和养护。在施工过程中可根据围护桩的垂直度以及基坑净宽随时调整模筑混凝土的厚度，弥补了传统方法围护桩间喷射混凝土施工时混凝土面不平整、结构尺寸不易控制、桩间防水效果不佳的缺陷。

5、施工工艺及操作特点

5.1 施工准备

1）钢筋于模筑混凝土施工前进场，堆码于场地内原材料堆放区。混凝土采用商品混凝土，由混凝土公司提供。

2）施工前，对班组进行施工方案、技术交底培训工作，使班组人员熟悉相应的工序施工流程及施工注意事项。

5.2 土体修整

土方开挖采用挖机（含破碎头）进行开挖，挖机配合吊车（抓斗）进行出土，采用分层、分部开挖法，每层土方开挖不超过3m。

每层分三次（每次1m）进行土方开挖，开挖完成后，由人工对桩间及桩位露出的松散土方进行人工清除。工人使用铁锹等工具进行人工修整，保证土体坚实，不松垮，以免后期混凝土浇筑过程中，有泥土进入，影响混凝土质量。

5.3 钢筋安装

钢筋安装前，由人工对桩基钢筋笼预留4号钢筋进行凿出，扳出弯好，并与2号钢筋焊接，以便桩间模筑砼钢筋与桩基钢筋笼有效连接。

钢筋施工前，须由试验员、监理人员现场取样，送检测单位对原材料进行性能试验检验，检验合格后，方可使用。

钢筋网在钢筋加工场地进行拼装，钢筋连接采用绑扎施工，边缘处加强绑扎，中间处钢筋采用隔一绑一，梅花形布置，钢筋绑扎完成后堆放于半成品堆放区。使用时，由吊车吊运至基坑内，与桩基凿出的4号钢筋焊接，搭接长度为10d。

具体施工过程见“桩间模筑混凝土结构示意图”。

5.4模板安装

模板采用锚拉的方法进行固定。模板安装前，采用钻孔植筋的方式在围护桩上钻孔并使用植筋胶植入φ16螺纹钢，作为模板安装加固时的拉杆件。钢筋植入深度不得小于20cm，且钻孔植筋的方向宜与模筑混凝土面呈45°夹角，增加锚筋的抗拔作用，避免与模筑混凝土面呈垂直方向钻孔植筋；主筋间距为横向60～70cm，竖向50cm，且必须植于围护桩上，不得植在桩间的土体中，原则上每根围护桩上植入两竖排锚筋，示意图如下。

模板采用竹胶板，模板用10×10cm方木作为竖向背楞进行连接和固定，外侧用48mm双拼钢管和蝴蝶扣组合作为横向背楞，蝴蝶扣上的螺纹拉杆与锚筋焊接形成锚拉体系对模板进行紧固。

模板顶、部每间隔1.5m设置15×15cm的孔洞并做成壶口状，以方便混凝土的浇筑，插入式振动棒进行振捣，以保证接口施工缝处的混凝土密实。

因模板安装高度大于2m，施工时需搭设脚手架。脚手架搭设的地基需平整、稳固，搭设时架管底部需安装钢垫板，立杆横向及纵向布距、水平杆布距均不应大于1.2m，支架上的脚手板必须采用粗铁丝与支架可靠连接固定，人员在脚手板上作业时，必须佩带安全带等劳保用品。

5.5混凝土澆筑

混凝土采用商品混凝土，由泵车泵送浇筑，采用插入式振捣器捣固。

5.5.1混凝土的灌注

1）浇筑准备工作

混凝土浇筑前，检查模板、支架、钢筋和预埋件，符合要求后方能浇筑。同时，应清除模板内的泥土和钢筋上的油污等杂物。

2）混凝土的浇筑高度

混凝土自高处倾落的自由倾浇高度，即从料斗、溜槽、串筒等卸料口倾落入模板的高度，不应超过2m。

3）混凝土浇筑层厚度与振捣

采用插入式振捣时，混凝土浇筑层厚度，应不大于振捣器作用部分长度的1.25倍。每一振点的振捣延续时间，应将混凝土捣实至表面呈现浮浆和不再沉落为止；且移动间距不大于作用半径1.5倍。插入振捣器应尽量避免碰撞钢筋，更不得放在钢筋上，振捣机头开始转动后方可插入混凝土内，振完后应徐徐提出。振捣靠近模板时，插入式振捣器机头必须与模板保持一定距离。

5.5.2混凝土的养护

1）混凝土浇筑完后，应在12小时内加以洒水养护，养护时间要保证不少于14天。

2）养护用水的质量与拌制混凝土相同。每天浇水的次数，以能保持混凝土表面经常处于湿润状态为宜。

6、材料与设备

6.1主要材料

1）混凝土：桩间采用强度等级为C20的混凝土。

2）钢筋：采用HPB300、HRB400钢筋，其中钢筋网为φ8圆钢，围护桩预留φ10圆钢，植筋为φ16的螺纹钢。

3 模板系统：模板采用15mm的竹胶板，竖向背楞采用10×10cm方木，横向背楞采用48mm双拼钢管和蝴蝶扣组合。

6.2主要设备

7、质量控制

7.1设置现场工程质量控制机构，配备足够的有经验的技术人员、质检人员、管理人员和操作人员，同时对模筑混凝土施工班组进行技术、安全交底，明确相关施工要求。

7.2 指派专门的技术人员在桩钢筋笼的加工过程中全程进行跟踪检查，发现问题及时整改，保证钢筋笼尺寸、预留钢筋位置以及焊接质量等满足要求。

7.3 基坑开挖严格按编制的基坑开挖方法组织施工，分层分段开挖，控制好开挖的长度和深度，并及时对桩间及桩位露出的松散土方进行人工清除，以免后期混凝土浇筑过程中，有泥土进入，影响混凝土质量。

7.4 模筑混凝土施工过程中，应及时对围护桩的垂直度及基坑净宽等进行测量，根据测量结果调整模筑混凝土的厚度。

8、安全措施

8.1 作业人员必须经过培训上岗，技术人员应加强现场指导，严把安全质量关。

8.2 所有施工人员必须戴安全帽，特殊工种按规定带好防护用品。

8.3龙门吊、挖机、空压机等施工机械设备，在投入使用前，按安全技术标准进行检测、验收，确认机械状况良好，能安全运行的，才准投入使用；各种机械设备操作人员都必须经过培训合格后，持证上岗。

8.4 施工现场不能使用拖线板，电焊机、空压机等设备一律装随机控制交流接触器或铁壳开关，并接保护零线，不使用倒顺开关；电动機械及手动工具均设三级漏电保护装置，设备使用前，先检查电源、电机及电器的绝缘是否良好等，确保一切正常后，方才操作；临时用电线路的安装、维修、拆除，均由经过培训并取得上岗证的专业电工完成，非电工不准进行电工作业，发现用电隐患需及时整改。

9、工程实例

时代阳光大道站位于长沙市雨花区，站位位于万家丽路与时代阳光大道十字路口南侧，沿万家丽路南北向敷设。车站主体采用明挖法施工，围护结构采用厚度为1000mm的钻孔灌注桩+800mm旋喷桩止水帷幕，车站主体采用模筑混凝土的施工方法后，解决了喷射混凝土施工方法成本高、污染环境以及施工周期长的问题，弥补了传统方法围护桩间喷射混凝土施工时混凝土面不平整、结构尺寸不易控制、桩间防水效果不佳的缺陷。整个过程安全有序可控，混凝土表面平整度、垂直度均在允许偏差范围内，受到了业主及监理的一致好评。

作者简介：

杨猛虎，中铁五局集团公司，湖南长沙；

聂玉庆，中铁五局集团公司，湖南长沙。