地铁车站围护结构钻孔灌注桩施工技术研究

马磊

摘要：地铁车站深基坑工程围护桩的定位精度及垂直度是施工质量控制的要点，桩位定位精度不足及垂直度不符合要求的桩位在深基坑开挖过程中往往会影响基坑开挖，且处理非常困难，导致基坑内主体结构侧墙尺寸净空不够或桩间喷锚平整度较难控制等问题。文中结合石家庄地铁东庄明挖车站围护结构钻孔灌注桩的桩体施工精度及垂直度控制技术进行详细阐述，对该地层地下水位较低的干成孔工况下围护结构施工进行了深入技术研究。

Abstract： Pile precision and verticality are the key points of construction quality control. It is very difficult to deal with pile with low precision and large variation in verticality in the excavation of deep foundation pit. In this paper， the construction precision and vertical control technique of the bored pile in Han Tong excavated station of Shijiazhuang Metro are discussed in detail.

关键词：地铁车站;深基坑;钻孔灌注桩

Key words： subway station;deep foundation pit;cast-in-situ bored pile

中图分类号：U231.3                                      文獻标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）16-0090-03

1  工程概况

东庄站属石家庄市城市轨道交通1号线二期工程，位于滹沱河南岸，规划秦岭北街下方，主体跨沙河大道沿秦岭北街方向敷设。车站总长230.36m，最小覆土为6.6m。车站形式为地下两层三跨框架式结构岛式车站，标准段基坑宽21.50m、深21.09m。盾构端头井段基坑宽25.2m、深22.63m。车站共设2组风亭，3个出入口，1个安全出口。2号风道及A出入口合建于车站主体结构北端的东侧;1号风道及安全出口合建于车站主体南端的东侧;B、C出入口分别设在车站主体结构中部的东、西两侧。本站起、终点里程为K26+520.460～K26+750.820，中心里程为K26+669.000。车站中心设置轨排井，车站南北两端均设有盾构接收井。主体围护结构采用钻孔灌注桩+内支撑型式。围护桩采用?800@1200mm钻孔灌注桩，内支撑采用800×800混凝土支撑和?609×16钢管支撑。

2  工程水文地质

场区勘探深度范围内所揭示的地层主要为分为人工堆积层，新近沉积层，第四系全新统冲洪积层，第四系上更新统冲洪积层四大层。本场区按地层岩性及其物理力学性质进一步分为8个大层。

勘察揭露地层最大深度为50m，根据钻探资料及室内土工试验结果，按地层沉积年代、成因类型，将本工程沿线勘探范围内的土层划分为人工堆积层（Qml/）、新近沉积层（Q/4al/）第四系全新统冲洪积层（Q/4al+pl/）、第四系上更新统冲洪积层（Q/3al+pl/）四大层。本场区按地层岩性及其物理力学性质进一步分为8个大层，各地层的结构特征自上而下如下所述。

人工填土层（Qml/）：

杂填土①1层：杂色，结构较松散，稍湿，成分杂，含少量砼块、砖块、碎石及建筑、生活垃圾等，以粘性土、砂、淤泥质土为主，压密度变化较大，拟建线路沿线大部分地表均有分布。

杂填土①2层：黄褐色，稍湿，以粉土、粉质粘土为主，土质不均，含少量砖屑。该层层厚0.3～1.4m，层底标高66.27～64.95m。

新近沉积层（Q/4al/）：

粉细砂②1层：黄白色、灰白色，松散～中密，稍湿，砂质较纯，分选性一般，主要成分以长石、石英为主。该层主要分布于滹沱河河床及河漫滩区，以及滹沱河以北地区。该层层厚2.3～9.6m，层底标高55.31～61.60m。

黄土状土②3层：褐黄色～黄褐色，稍密～中密，土质不均，局部可见大孔，虫孔，含少量砂粒和粘性土，呈中-高压缩性，具轻微湿陷性。该层在沿线填土下部呈不连续分布，层厚1.3～4.3m，层底标高61.76～67.56m。

第四系全新统冲洪积层（Q/4al+pl/）：

黄土状粉质黏土③3 层：黄褐色、褐黄色，可塑～硬塑，无摇振反应，韧性中等，夹铁、锰氧化物和少量姜石，局部夹粉土薄层，可见小孔隙，呈中压缩性，具轻微湿陷性。该层沿线普遍存在，在滹沱河呈薄层分布或缺失，层厚0.7～8.6m，层底标高53.31～59.56m。

粉细砂④1层：灰白色～黄白色，中密，稍湿，砂质纯净，颗粒均匀，分选较好，该层在沿线普遍存在，层厚1.0～9.0m，层底标高47.77～53.22m。

中粗砂④2层：灰白色～浅黄色，中密，稍湿，砂质纯净，主要成分为石英、长石、云母，含少量粘性土团块。局部顶部为细砂，向下粒径渐粗，层底可见砾砂薄层。该层在沿线普遍存在，层厚1.0～7.9m，层底标高48.90～57.56m。

第四系上更新统冲洪积层（Q/3al+pl/）：

粉质粘土⑤1层：褐黄色～棕黄色，可塑～硬塑，土质不均，含姜石，局部富集，夹粉土、细砂薄层。该层在沿线普遍分布，层厚0.7～12.6m，层底标高38.89～55.86m。

粉土⑤2层：褐黄色～黄褐色，中密～密实，稍湿～湿，土质不均，含姜石较多，可见铁、锰质渲染，局部与粉质粘土呈互层，层内夹细砂薄层或透镜体。该层呈透镜体分布。

粉细砂⑤3层：褐黄色，密实，稍湿～湿，含少量砾石。 该层呈透镜体分布。

本次勘察钻孔最大深度50m，在勘察深度范围内，根据钻孔及场区附近水井内测得的稳定地下水水位埋深为38.90～41.20m（高程25.62～27.18）。本次勘察未见上层滞水，但由于大气降水、管道渗漏等原因，沿线不排除局部存在上层滞水的可能性。

3  钻孔灌注桩施工方案

根据详细勘察阶段岩土工程勘察报告及现场试桩可知本站地下水位较低，钻孔灌注桩基本可干成孔，且车站围护结构钻孔桩位置均为原状土;为提高钻孔灌注桩成孔效率及施工质量，确保围护桩桩位精确，本次施工参考地下连续墙导墙创新性的采用了混凝土导墙桩位定位技术、旋挖钻钻头改进工艺，工艺流程图见图1。

3.1 围护桩导墙施工

①根据设计资料（车站平面布置图及场地平整标高）进行施工便道硬化施工，如图2所示;施工过程中注意施工便道需与基坑围护桩外侧预留冠梁开挖的1：1.5放坡距离。

②根据设计资料定做围护桩导墙施工模板，为方便桩孔钻进，模板需比设计桩径稍大，经试验确定模板定做直径为850mm。

③对围护桩桩位逐个测量放样，安装桩位模板，完成加固后C20混凝土硬化施工，定位导墙混凝土厚度为20cm;混凝土浇筑完成后及时养护。

④定位导墙混凝土达到设计强度后拆除模板，对各个桩位进行标高测量并复核设计，然后在導墙外侧进行桩位编号。具体见图2 定位模板及完成后的导墙施工平面图。

⑤技术员根据测量后的导墙顶面标高结合图纸完成围护桩施工的全部技术交底，经技术负责人复核无误后组织施工。该桩位导墙技术减少了钻孔灌注桩施工过程中的重复测量放样及技术员的过程技术交底，即确保了桩位的精确度，又提高了施工功效，节省了大量技术人力资源。

3.2 旋挖钻机钻头改进

针对该站粉土及粉质黏土夹粉细砂层的地质特点，经过现场试验及地区经验，对旋挖钻机的钻头进行了改进，采用螺旋钻方式代替常用旋挖钻头;经实地验证，改进后的螺旋钻头在工效上与原钻头相当，不同的是该螺旋钻头更能保证其与钻杆在一条直线上，保证了施工过程中成孔的垂直度，也保证了对混凝土导墙的保护，效果良好，如图3所示。

3.3 钻孔施工

①旋挖钻机成孔停放位置为确保文明施工一般为混凝土导墙内侧，该位置为原状土，确保钻机施工过程中不发生下沉倾斜;发生雨季天气钻机可停放在混凝土便道上进行施工。

②桩孔开钻前首先用全站仪对钻机钻杆进行垂直度确认，符合要求后进行成孔作业，施钻过程中需采用吊绳对钻杆垂直度复核，如出现偏移需停钻重新调整校核，通过这些保证措施确保钻杆垂直度，从而保证桩体垂直。

③由于车站地质情况较好，地下水位较低，钻孔桩均为干成孔，本站大部分设计孔深为20m，成孔时间为1小时左右;围护桩达到设计孔深后及时覆盖孔口，防止安全事故。

④成孔质量检测。

1）孔深及孔底沉渣检测：孔深采用测绳量测，保证其不小于设计深度;通过测绳底部观测沉碴厚度。根据设计要求沉渣厚度不能超过20cm，如沉碴厚度超标则用钻头将沉渣取出。

2）孔径及孔形测量：检测孔径及孔形时，将桩径0.8m的6m长检孔器用吊车垂直吊起，缓慢放入孔内并上下移动以确保检孔器通畅无阻;若中途遇阻则可能存在该部位有缩径或倾斜现象，采取措施予以消除。

3）桩位及竖直度测量：因采用定位导墙技术，桩位位置可得到有效保证;桩体垂直度测量采用测绳测量，测量过程为在孔口沿钻孔直径方向设一标尺，保证标尺中点与桩孔中心吻合，将测绳按桩半径前后方向移动到孔壁，以此观测保证测绳垂直度，最终得出成孔垂直度情况。

4）桩位及垂直度超出设计范围处理：施工过程中发现2根围护桩垂直度超出设计范围，为确保基坑开挖后不对主体结构产生侵限问题，采用了C15细石混凝土回填，采用原旋挖钻钻头重新钻孔。

3.4 钢筋笼安装及混凝土浇筑

①钢筋笼吊装及安装过程必须保证不得变形。钢筋笼采用吊筋穿进工字钢及枕木悬吊于混凝土定位导墙上;安装完成后检查垂直度。钢筋笼骨架下放时确保垫块数量，禁止吊车随意摆动而碰撞孔壁。

②安装导管，导管各连接严密、牢固、不渗水。导管安装长度根据桩孔的深度控制，导管下口至孔底的距离控制在300～500mm左右。

③采用商品C35高性能水下混凝土灌注钻孔桩，混凝土坍落度为200±20mm。首批封底混凝土根据桩径及导管离孔底长度确定，必须满足导管底部初次埋置深度不小于1m的要求。

④因本钻孔灌注桩孔为干成孔，混凝土灌注到桩顶标高后及时用振动棒对桩顶1m深度混凝土进行振捣，确保桩顶混凝土密实。

4  结束语

针对地铁车站围护结构钻孔灌注桩施工过程中桩位定位精度及垂直度不足导致主体结构侧墙尺寸净空不够或桩间喷锚平整度较难控制且处理困难等问题，本工程根据地质情况创新性的采用了钻孔灌注桩桩位导墙技术及钻挖钻钻头改进工艺，即确保了桩位的精确性，又一定程度上确保了桩位的垂直度，效果良好，同时，施工过程中增加了成孔工效，降低了技术控制人力资源，具有较好的推广作用。

参考文献：

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[2]廖志清.论桥梁桩基础钻孔灌注桩施工技术[J].中国水运（下半月），2012，12：221-222.

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