可拆解式钢护筒穿越地下人防的施工方法

刘喜峰

山西建筑工程集团有限公司 山西 太原 030006

1 工程概况

背景工程为科研临床楼和全科医生临床培养基地项目B、C区，位于太原市双塔寺东街山西省人民医院院内东南角。本工程B区地上21层，地下3层，建筑高度90.20 m；C区地上5层，地下3层，建筑高度29.40 m。根据防空洞的走向及桩分布初步位置，约有97根工程桩及支护桩穿过防空洞。防空洞底标高约为－20.60 m，防空洞顶为砖砌结构，墙厚约500 mm，洞净高3 700 mm，宽2 400 mm，混凝土地面厚约200 mm，洞顶距自然地面约17 m。为确保施工安全，避免下孔作业，工程桩范围内地下有防空洞的区域，全部采用钢护筒穿越（现有地面至防空洞底向下2 m范围）防空洞的方法进行处理。

为预防多根支护桩连续在防空洞内施工时造成防空洞整体坍塌，影响周围环境和毗邻建筑物的安全，支护桩范围内地下有防空洞的区域采用钻孔填充泡沫混凝土加全长护筒的方法进行处理[1-5]。另外，采用可拆解式钢护筒施工方法，使得上节钢护筒可重复利用，降低施工成本。

2 施工工艺原理及关键技术

2.1 工艺原理

可拆解式钢护筒分2节制作，先将下节钢护筒放至孔口位置，用钢丝绳拉住，防止掉入孔内，再将上节钢护筒放至孔口位置，与下节钢护筒对正后，利用14根延伸至孔口的钢筋与下节钢护筒焊接成一个整体。用液压振动锤将钢护筒下放至防空洞底板向下2 m处，钢护筒用钢丝绳拉住防止掉入孔内，然后加入泥浆，泥浆面控制在防空洞底向下2.5 m处。再更换直径与桩直径相同的钻头，继续成孔，直至设计桩底标高处，接着清孔、下钢筋笼、下导管、浇筑混凝土。最后将上节钢护筒口上的14根钢筋割断，用吊车及配套液压振动锤将上节钢护筒拔出，实现上节钢护筒的重复利用。

根据绘制的防空洞与支护桩、支撑桩相对位置图，结合地下人防内部实际布局，以支护桩中心5 m范围内，采用机红砖封堵砌筑，使其水平方向形成一个封闭空间，以便发泡混凝土的浇筑。在支护桩位置，用钻机成孔至防空洞内，成孔直径400 mm，放入导管，浇筑发泡混凝土至封堵的人防部分填充饱满。

2.2 关键技术

2.2.1 场地准备

场地整平后，进行放样，将桩位放出，钉好十字保护桩并记录放样数据备案。

2.2.2 地面开孔钢护筒的制作及埋设

钢护筒采用厚8 mm钢板，直径大于桩直径200 mm（桩径800～1 200 mm），根据地层情况制定护筒长度（长1.5～3.0 m），钢护筒必须满足刚度、强度及防漏的要求。通过定位的控制桩放样埋设钢护筒，把钻机钻孔的位置标于孔底，同时用水平尺或铅垂球检查，使钢护筒竖直。

2.2.3 泥浆制作及其性能要求

当旋挖桩钻进至地下水位时，选用含砂量少的膨润土作为泥浆的配制材料，施工过程中做好泥浆过滤处理，确保泥浆的相对密度和稠度。在容易坍孔的土层中成孔时，泥浆相对密度应加大；当成孔至黏土层时应注入清水，以原土造浆护壁。

2.2.4 可拆解式钢护筒制作

钢护筒采用钢卷板制作，运至专业制作厂家加工，将钢卷板开卷、平直后焊接成钢护筒。

工程桩钢护筒分2节制作，上节钢护筒长度12 m（该节为厚10 mm钢板制作，以提高该节钢护筒的重复利用率），下节钢护筒长度8 m（该节为厚8 mm钢板制作）。

2.2.5 可拆解式钢护筒施工

先用50 t履带吊车下放下节钢护筒（钢护筒口上用2块300 mm 300 mm钢板焊接，与上节钢板位置错开）至孔口位置，将下节钢护筒用钢丝绳拉住，防止掉入孔内；再用50 t履带吊车吊住上节钢护筒（上节钢护筒上口用14根φ16 mm、长度13 m的钢筋均匀分布焊接，下口用8块300 mm 300 mm钢板均匀分布焊接）至孔口位置，与下节钢护筒对正后，利用14根延伸至孔口的钢筋与下节钢护筒焊接成一个整体。

2.2.6 支护桩钢护筒施工

支护桩在地下有防空洞的区域进行施工时，用直径大于桩径200 mm的钻头施工至防空洞底板向下2.0 m处，然后用50 t履带吊车及配套液压振动锤下放隔离钢护筒至防空洞底板向下2.0 m处。接着加入泥浆并将泥浆面控制在防空洞底向下2.5 m处，再更换直径与桩直径相同的钻头继续成孔，直至设计桩底标高处，然后清孔、下钢筋笼、下导管、浇筑混凝土。

2.2.7 钢筋笼的制作和安装

钢筋笼内径大于导管接头处的外径为60 mm；钢筋笼主筋外径小于冲孔设计直径100 mm；钢筋笼的主筋净保护层 50 mm。钢筋笼采取汽车吊进行吊装，吊运时应采取措施防止扭转、弯曲。

2.2.8 混凝土浇筑

混凝土浇筑必须连续作业，严禁中断。混凝土的坍落度控制在18～22 cm，首批混凝土必须保证封底成功，控制最后一次混凝土的浇筑量，不使桩顶超高或偏低过多，应控制在设计桩顶标高以上约0.5 m，从而确保桩顶混凝土的质量。

2.2.9 拔出可拆解式上节钢护筒

待浇筑混凝土完成12 h后，先将上节钢护筒口上的14根φ16 mm、长度13 m的钢筋割断，再用50 t履带吊车及配套液压振动锤将上节钢护筒拔出。由于上节钢护筒可重复利用，故在施工前，上节钢护筒只需要制作10套，从而避免浪费。

2.2.10 地下防空洞泡沫混凝土填充施工

1）根据防空洞的走向以及支护桩的分布平面位置图，在防空洞内，利用全站仪进行相应的桩位测放，并确定封堵位置。

2）因防空洞空间较大，故墙体砌筑厚度370 mm，且沿墙长通长压筋，并与两侧墙体连接牢固，砌筑砂浆采用M10，且在砌筑7 d后进行混凝土浇筑。

3）在支护桩位置，用钻机成孔至防空洞内，成孔直径400 mm，放入导管，浇筑发泡混凝土至封堵的人防部分填充饱满。

4）发泡混凝土分层浇筑，每层浇筑厚度不得大于400 mm，到初凝后浇筑上一层，直至封堵人防内灌满。

5）发泡混凝土浇筑14 d后，再进行支护桩钻孔及后续施工。

3 结语

山西省人民医院在桩基施工中遇到地下有防空洞，通过采用砌筑封堵进行泡沫混凝土填充，有效封堵了防空洞，成功防止了工程桩浇筑时混凝土溢流至防空洞内，使施工作业处于可控状态。采用钢护筒跟进穿越的方法进行处理，极大地缩短了施工工期，保证了施工安全及工程节点的顺利完成。针对采用常规方式无法有效重复利用钢护筒的弊端，采用了一系列的改进措施，创造性地提出可拆解式钢护筒施工方法，使得上节钢护筒可以拔出后重复利用，大大降低了施工费用。

本文总结出了一套简单易行、安全有效、成本较低的绿色施工技术，可为以后类似工程的施工提供借鉴。