浅析复杂地质条件下洞内机械成桩施工技术

钟磊

摘 要 洞内机械成桩技术是地下车站主体建设的新型常用方法，具有可在特殊复杂地质环境实施的优势，可减少下导洞开挖对土体的扰动次数，改善作业环境，提升作业效率，并保证施工质量与安全。本文以一具体工程为例，详述复杂地质条件下洞内机械成桩施工技术，以供行业借鉴。

关键词 复杂地质条件;洞内机械成桩施工技术;地铁车站

近些年，我国地铁车站建设频繁，对应的桩基成桩技术不断发展，有传统PBA、人工挖孔桩、洞内机械成桩等，工程实践表明，与前两种技术相比，洞内机械成桩技术具有多方面优势，应在特殊作业环境下优先应用。相关工程单位及人员要对洞内机械成桩技术进行深入探究，明晰其施工流程及关键点，保障应用效果。

1工程概况

一城市地铁地下车站，为双层岛式，总长306.74m，軌面埋深约25m，主体段宽24.6m，高20.14m，覆土约15m，站址周围规划基本实现，两侧多为高层建筑。由于车站埋深较深，受地下水位影响较大，决定采用洞内机械成桩技术针对车站中桩与边桩。

本工程中，洞内机械成桩施工技术应用流程为施工准备-钻机就位及钻进-泥浆制备-成孔清空-钢筋笼（桩基、钢管柱内）施工-液压插入机就位-灌注混凝土（桩基、钢管内），各流程要点如2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6所述。

2复杂地质条件下洞内机械成桩施工技术应用

2.1 人工破口与钻进

以人工挖孔壁为钻进护筒，进行开口段破口，护壁厚16cn、深1.8m，开口段直径1.1m，高度平齐于工作面。护壁以C25混凝土灌注，混凝土厚15cm，坍落度范围80mm～100mm，为保证孔壁具有较好稳定性，在上下护壁间搭接5cm。

破口后，以反循环工艺进行钻进，钻进过程中应注意以下要点：

谨慎查看进尺与砂石泵排除渣情况，若排量较少或水中有较多渣时，要控制钻进速度，以防循环液比重过大导致反循环中断。

钻杆加接时，要停止钻进，以冲洗液循环清洗孔底并顺便带出管道钻渣，维持2min左右后，再加接钻杆。

坍孔、涌砂是钻进过程中常出现的异常状况，本项目施工中就曾遇到。一旦此等异常状况出现，要立刻从孔底提离钻具，控制泵量，并进行冲洗液循环，将坍落物与涌砂清除，与此同时，输送合格泥浆于孔内，并维持水头压力，继续抵制坍孔、涌砂。之后再恢复钻进，此时要保持较小泵排量，以免出现孔壁坍落[1]。

泥浆成分在钻进过程中会发生一定变化，钻进过程中要良好维护与管理泥浆，每半小时对泥浆黏度与相对密度进行一次测量，若发现泥浆成分发生变化，则及时采取对应处理方法。

2.2 泥浆制备

考虑本工程地质条件，采用优质黏土制备泥浆，必要时可适量加入一定性能外加剂，如膨润土、碳酸钠等。具体制备在沉淀池完成，过程为：先在沉淀池中放入一定量水，之后将与水对量的黏土、膨润土缓慢加入其中，同时进行机械搅拌，最后将成浆放入泥浆池，且要边钻进边多次测定泥浆样品性能指标，循环不间断地向孔内补入一定稠度水泥浆。

2.3 成孔与清孔

将三翼钻与筒钻结合形成复合钻头，以适用本工程的复杂地质条件，提升成孔效率，减少塌孔发生。成孔高度达标后，继续在原处旋转钻头数圈，以免孔底出现缩孔，并检查各孔的多项参数，包括深度、直径、垂直度，孔壁等，及时对不合格孔进行针对化处理，待各孔均符合要求，则成孔完成[2]。

清孔以泵吸反循环抽浆法进行，要注意控制泥浆黏度与含砂量，以砂石泵将孔底悬浮钻渣泥浆排出，再以回流泵将净化后的排出泥浆排入孔内。钢筋笼与导管安设就位后，如若检测出孔底沉渣已超标，则还应进行二次清孔。

二次清孔时，当导管底与孔底沉渣面相距约10cm，以导管为吸浆管，进行吸泥泵反循环排渣，并慢慢下放导管，至孔底口再抽吸5min。

2.4 钢筋笼施工

首先，钢筋笼吊装以钝粗式直螺纹连为接头;

其次，钢筋笼施工中，应切实保障钢筋笼不发生变形，转运时要对其实施加固措施，竖直后要检查其垂直度，进入孔口后要扶正下放，切不可使其摆动，以免碰撞孔壁，下放过程中，应同时拆除内撑;

再者，要用套筒将后一钢筋笼与前一钢筋笼连接于同一竖直线上，并抽出支撑工字钢，方可下放，直至钢筋孔下放至与标高同样位置。最后一节钢筋孔吊装完成后，将钢筋笼以钢筋固定焊接在孔口护筒。

2.5 混凝土浇筑

钢筋笼安装完成后，进行混凝土浇筑，过程及方式为：

浇筑前应检查成孔、清孔及钢筋孔施工质量，确定合格后，以C30混凝土进行一次浇筑;

水下灌注钢管直径为219 mm，各管节应连接紧密、牢固，应用前先进行试拼，并实施隔水栓通过试验;

导管底端与孔底距离保持400±100mm，导管深入混凝土大约3m，且提升与拆除同时进行，导管活动切不可碰撞钢筋笼;

混凝土浇筑至与设计标高同位置，强度须满足有关要求，桩顶不得出现淤泥、浮渣。

2.6 后注浆施工

后注浆注浆管安装随钢筋孔分节，长度亦与之相同。注浆依据实际情况在成桩2～30天内完成，并同时进行桩端与桩侧注浆，本工程注浆期限为20天。注浆具体过程为：桩孔内共安设3根注浆管，先将地面注浆系统与第1根注浆管相连，再打开第2根注浆管堵丝，并向其压入一定清水，以冲洗桩底注浆腔室，待此根注浆管出水后，将浆液注入第1根管中，待第2根管流出浆液后，注浆即停止，用堵丝将其堵上，再继续注入浆液于第1根管中，直至压力达1.5MPa，并稳压大约15min，堵上第1根管，而后再将地面注浆系统与第3根注浆管相接，以其进行水泥二次注入，待压力达2.0MPa，并稳压大约15min，注浆完成[3]。

3结束语

洞内机械成桩施工技术应用流程多个，各流程实现过程及要点不同，需要施工单位及人员在具体地铁站工程实践中严谨、合理地把握，以避免缩孔、坍孔、清孔不善、钢筋孔变形、混凝土浇筑不符合要求、后注浆施工不良等问题，进而高质量完工。

参考文献

[1] 李栋.地铁富水大直径卵石地层隧洞内机械成桩难点及对策[J].铁道建筑，2015，（12）：59-62.

[2] 董志云，苑雪峰，杨彬.地铁暗挖车站机械成孔洞桩法施工技术[J].山西建筑，2017，43（13）：171-173.

[3] 李贺.四导洞PBA暗挖车站洞内机械成孔桩研究[J].建筑技术开发，2017，44（14）：36-37.