地铁车站基坑围护结构钻孔咬合桩施工关键技术

舒文鹏

摘    要：作为时下最为常用的深基坑围护结构之一，钻孔咬合桩具备机械化程度高、施工便捷快速、施工成效优良等众多优势，尤其是在诸如地下水富集、淤泥、流砂等不良条件地层的地铁车站基坑围护结构施工中应用极为广泛。本文结合深圳某地铁车站施工实际，就钻孔咬合桩的技术原理与施工关键技术展开全面探讨，以供众地铁施工技术人员借鉴参考。

关键词：地铁车站;基坑围护结构;钻孔咬合桩;关键技术

1  项目概况

某地铁项目位于深圳，采用明挖法施作主体结构，咬合桩支护作为基坑支护的方案，由桩径1m的A桩+桩径1.2m的B桩咬合桩组成，其中，A桩采用素砼桩，超缓凝C15水下砼浇筑，B桩采用钢筋砼桩，桩内设置钢筋笼，并采用超缓凝C30水下砼浇筑组成，相邻两桩咬合量20㎝，桩中心距90cm。

2  钻孔咬合桩的技术原理

在上述两桩钻孔咬合桩中，首先采用全套管钻机进行钻孔作业，通过设置相邻两桩进行咬合形式，并将AB桩进行间隔排列。为了便于统计及施工，可以标志为A1B1A2B2A3B3A4等，施工时用先两边后中间的模式，以B桩为中心先浇筑A桩。需要注意的是，在先浇筑桩的初凝前完成B桩的浇筑，并且还要切割掉相邻A桩相交处的砼才能开展B桩的浇筑，从而形成A、B桩之间的咬合。

3  钻孔咬合桩施工关键技术

3.1  导墙构筑

在进行钻孔咬合桩钻孔作业前应先完成修筑导墙工作，便于精确定位空口位置，从而方便钻机提升就位的精确度与效率，另外也可以减少钻机在进行作业时影响孔桩的垂直度，为下压钻机和套管提拔给予支撑。导墙建立后不仅可以进行锁口，还利于导向，方便钻孔的顺利成孔及精准度。砼导墙设在咬合桩顶部，厚度30cm，侧宽50cm，采用C20强度的钢筋砼。导墙构筑步骤为：（1）平整场地。地面管线迁移工作完成后，填平沟槽，压实。（2）测放桩位。根据设计的坐标计算确定咬合桩的中心线位置。（3）开挖沟槽。监理人员对桩位线核实无误后，以人工方式开挖导墙沟槽，并准确延伸中心线到沟槽下方，控制模板定位，避免偏差。（4）模板安装。模板采用整体自制钢模，成孔过程中要将导墙孔口直径预留一定空间，例如比管套直径大4cm，便于后续钻孔作业。安装模板时须按要求放置钢筋。（5）导墙浇筑。对模板的中线、净距、垂直度等参数核对无误后，浇筑砼。

3.2  单桩施工

单桩施工一般流程是：套管钻机就位、测量对中位置→进行首节套管吊装→确保套管垂直度→抓斗挖土、施作套管→量钻孔深度、放钢筋笼→桩芯部位浇筑砼、随即拔除套管→移开钻孔桩机。单桩具体施工步骤为：（1）钻机就位。导墙强度达标后拆模，精准定位桩孔中心，并将定位面同步镜像反转至导墙顶面，标识其为钻机定位的控制点，并将钻机移动到位置，钻机套管的中心线应与导墙孔桩中心线一致。（2）取土成孔。将首节套管吊装到桩机的钳口位置，调整垂直度，随后进行桩管下压，深度控制在1.5m～2.5m左右。之后开始进行取土作业，通过抓斗一边取土一边下压套管，确保套管的底口比该孔的开挖面超前深度大于2.5m。（3）钢筋笼制作放置。咬合桩桩芯的钢筋笼应按照国家相关规范要求进行制作，并严格按照符合设计图纸的尺寸要求进行制作，确保钢筋笼整体完整牢固，并且还要便于运输以及吊装作业，因此为了确保刚度需要每隔2m用Φ20的钢筋再加一道加强箍，以增加钢筋笼抗变形的强度。（4）砼的要求。A、B桩所用砼应依据设计、规范要求规范配制，其中，本项目的A桩使用坍落度16±2cm且缓凝时间≥60h的C15水下砼（粗骨料粒径应为5cm～20cm）;B桩使用坍落度20±2cm的C30水下砼（粗骨料粒径应为5mm～15mm）。（5）砼的浇筑。浇筑时要根据工程地点地下水的具体情况选择不同的浇筑方式，如有地下水可选择水下砼浇筑方式，浇筑导管用Φ250的法兰式钢管，控制钢管探入深度，一般以2m～6m为宜，注意最小深度不小于1m。导管不能提出砼表面，也不能插入砼内过深，在砼内一次拔出的高度不能超过4m。为了防止砼浇筑过程中发生钢筋笼上浮情况，当砼浇筑到与钢筋笼底部接近的位置（距钢筋笼底部约1m～2m）时，可以稍微提升导管，确保导管提升速率稳定，避免出现砼出料过大的情况。（6）拔管成桩。拔管应匀速进行，并保持边浇筑边拔管，注意拔管时套管底不得超出砼表面，一般应在砼下大于2.5m。在水下砼浇筑前，须按要求对拔管机进行试验，确保拔管机能够安全正常实施作业，以免后期无法拔除套管。

3.3  排桩施工

排桩施工流程如图1所示，一般为先施作两边的A桩再到中间的B桩依次进行。

由于1台钻机往往不能满足作业进度需求，因此须几台钻机同时作业，当几台钻机同时作业时，会遇到钻机分工区段端头衔接处理的问题，惯用的方法是在端头设置砂桩，施工到砂桩时，取出砂子，澆筑上砼，进行桩的连接。

4  钻孔咬合桩常见施工问题的应对策略

4.1  管涌

由于B桩浇筑要在A桩初凝之前，因此在进行B桩成孔时，往往A桩还未达到初凝状态，且具有流动性，就会产生在AB桩相交部分中流动的情况，此时可能引发管涌。克服管涌的办法有：（1）减小A桩砼的坍落度，一般以18cm以内为宜，以有效降低砼流动性。（2）为了形成阻碍砼流动的“屏障”，可以采用套管底口超前于B桩桩孔作业面相应距离。在钻机功率满足要求的前提下，该距离越大越好，且不得低于2.5m。（3）若遇有地下障碍物等特殊情况无法预留超前距离时，可以向套管内注水，通过水产生的压力来平衡从A桩流动过来的砼压力，避免管涌形成。（4）B桩在成孔时，要留意其两侧A桩顶面状况，如成孔中发现A桩砼顶面下沉，表明发生管涌现象，此时必须马上停止对B桩的成孔开挖，保持套管尽量下压的前提下向B桩孔洞内回填土或注水，阻止管涌。

4.2  钢筋笼上浮

要注意套管上拔时牵拔出钢筋笼现象，以及钢筋笼在浇筑状态下自行上浮现象。防止钢筋笼上浮的办法有：（1）B桩砼选择细骨料，粒径小于15mm为宜。（2）增加钢筋笼底部重量，可以在钢筋笼底部加焊一小块直径不大于钢筋笼直径的薄钢板，可以有效压住钢筋笼，提升其抗浮性能。（3）为钢筋笼安装导正器。（4）砼严格按操作规程浇筑。

4.3  钻进入岩

一般情况下多在软土地质条件下采用钻孔咬合桩，但施工中偶有遇硬岩等地下障碍物的情况，此时，可运用“二阶段成孔法”来处理：第一阶段，先行冲击成孔，可以用冲击钻孔设备进行作业，无论A、B桩，先冲击钻至障碍物岩面并取土，将抓斗卸下换成冲击锤，然后按照高低冲程依次交替冲击，击碎大块障碍物成孔，成孔后填土入内，且随后一边回填一边拔管，使成孔部位填满土。第二阶段，按上述钻孔咬合桩的施工流程进行施工。

5  结语

钻孔咬合桩作为一种于地铁建设项目中应用十分广泛的基坑围护结构，只要设计合理，施工过程管控得当、到位，工序细节严遵设计与规范施作，便能有效保证成桩质量，防止邻近建筑的沉降形变。实践证明，在深圳某区某地铁车站的基坑围护施工之中，实践运用钻孔咬合桩工艺既缩短了工期又降低了成本并取得了很好的施工成效。