钻孔灌注桩施工技术在地铁车站围护结构工程中的应用

王宗佺

中交第二公路勘察设计研究院有限公司，湖北 武汉 430056

1 工程概况

哈尔滨市轨道交通3号线二期工程某车站全长157.30m，标准段北侧宽42.05m、南侧宽37.95m。车站为3层（8+8）m分离岛式站台车站，中心里程结构顶覆土厚度约6.2m，基坑底所处位置为粉质黏土层，开挖深度约29.3m。围护结构使用了ϕ1000mm、ϕ800mm两种规格的钻孔灌注桩，共同组成稳定的围护结构体系，施工采用旋挖钻干成孔的方法。

2 旋挖钻干成孔施工技术

（1）旋挖钻机的设置及调整。钻进时，钥匙开关打到电源档，此时显示器将实时呈现出旋挖钻机标记画面，可根据需求切换至工作画面。钻杆起立并调节（保持垂直的状态），即调整旋挖钻机的位置，精准就位后使钻杆可以对准钻孔位置，此时显示器将呈现出钻杆的运行情况。根据工作画面，员工可及时掌握钻杆的X、Y轴的实际位置，对其是否存在偏移做出判断。通过对电气手柄的控制调整钻杆，使其提升至指定的工作状态位置，控制器采集信息，经过数学运算后，自动发出信号，在其指令作用下驱动液压油缸的比例阀，完成特定幅度的闭环起立控制操作，确保钻杆产生反应，同步平稳起立。

（2）钻杆调垂。钻杆调垂分如下两种情况考虑：钻杆相对零位在±5°以内时，可借助自动调锤按钮加以操作，根据实际情况做精细化的调整；反之，钻杆相对零位超过±5°时，自动调锤按钮将无法自动开展调节，则需借助电动按钮加以调整。此外，也可利用电气手柄做相应的调整。

（3）数据监测。钻斗着地后，执行清零操作，测定钻头位置以便掌握其实际运行情况，同时记录数据。显示器具有人机交互特性，其能够直观地呈现条形柱及相应数字等具有参考价值的信息，进而给工作人员提供数据呈现“通道”，以便对钻孔的位置做出判断，更为灵活地控制钻孔作业姿态，提高钻孔的精细化程度。设备配套虚拟仪表，其可以呈现出动力头压力、加压压力及主卷压力的实际参数。根据此类数据，能够较为客观地判断液压系统的运行情况，便于优化参数设置和调整钻孔施工安排。

（4）钻渣清理。随着钻进施工进程的推进，待钻头内充满钻渣后，将其以匀速的状态提出，转移机械设备，施工期间产生的钻渣不可堆放在钻孔周边，否则将形成集中荷载，易由于该处承载能力不足而塌陷，较为合适的是利用装载机装车，通过自卸车转运至指定堆放地点后做针对性的处理，以免影响周边环境。此后，操作自动回位对正按钮，再次调整钻机设备的作业姿态，使钻斗恢复正常钻进状态，按照该方法循环施工，直至完成钻孔作业。

（5）钻进速度的控制。地质条件对钻进施工状态的影响较为明显，不同地质条件下，钻机钻进速度存在一定差异，并且在不同地质环境发生转变时，也需要根据地质特性做针对性的分析与调整，保持最佳的钻进速度。例如，若钻机的工作环境为硬地层转向软地层时，较适宜的是加快钻进速度；反之，若钻机的工作环境为软地层转变为硬地层时，则在原基础上调整钻进速度，适当放慢钻进速度。若为砂层，以慢转速钻进的状态较为合适，并注重对泥浆比重和黏度的调整（两者可适当加大）；若为硬塑层，则以较快的速度钻进，保证钻进效率。

（6）地质检查。待实际钻孔位置达到设计深度后，捞取钻渣，对地质条件做出判断，再与前期的勘测设计资料做对比分析。对比两项资料时，如果发现实际地质情况与勘测设计资料存在较大差异，要如实记录，并及时与监理工程师取得联系，由监理工程师展开进一步的分析，详细分析钻孔情况，研究出现差异的原因，确保钻孔效果。

（7）成孔质量检查。孔位偏差、孔深、孔径等均是钻孔质量检查中需重点考虑的指标。以孔深检查为例，需对比分析设备显示值（L1）以及员工实测值（L2，采用测绳测量的方法），若存在L2＜L1的关系，则更换清底钻头，选择恰当的钻进方式持续开展钻进作业，直至钻孔深度满足设计要求。由施工人员自检，待钻孔质量检查结果满足要求且通过监理工程师的检验后，即可开展下一道施工工序，安排清孔作业，将孔内沉渣厚度减小至许可范围内[1]。

3 钢筋笼加工与吊装

钢筋笼在现场由专员根据设计图纸加工成型，严格控制各处的加工尺寸，保证其误差控制在许可范围内。钢筋笼长度达到41m左右，一次施工到位的方法存在工作量大、纠偏难度高、控制效果差等局限性，因此采取分2节加工的方法。主筋钢筋接头错开，同截面的接头数量不超过总根数的50%，在主盘外侧设置加筋箍，钢筋头不向内圈弯曲，以免影响后续的导管吊放作业。考虑到钢筋笼在吊装期间易变形的特点，对主筋与箍筋采取点焊措施，同时配套适量的铁扁担，以保证成型的钢筋笼可以顺利吊装入孔。钢筋笼与桩底保持特定的距离，经调整后使其可以精准就位，焊接笼顶加强箍，在井壁上挂设2根16a槽钢，作为横担而使用。钢筋笼吊放做到缓慢、匀速，不可扭转、弯曲。全程精准控制钢筋笼的位置，保证其可以对准孔位，垂直于孔心，以较慢的速度向下放置，待钢筋笼入孔后，必须保持原有姿态，不可左右旋转，否则容易碰触孔壁，进而影响施工效果。

吊机吊装钢筋笼，人工辅助作业，精确调整钢筋笼的姿态，使其满足居中、垂直的位置要求。根据钢筋笼的结构特点，在其外侧按200cm的间距设定位筋以及厚度为7cm的保护层，共布设4个方向，此举的目的在于给钢筋笼的固定提供便捷的条件，使钢筋笼具有稳定性。为提高钢筋笼在吊装时的均衡性，在顶部加强筋处设2个吊点；此外，于各节段中部设1个吊点，其作用在于保证翻升起吊钢筋笼操作的便捷性。钢筋笼吊装作业具有阶段性和规范性，各项工作需按顺序依次落实到位。

值得注意的是，最上节钢筋笼的吊装作业要点较多，待其下放至孔口处时，设槽钢以起到临时固定的作用，经水准仪检测后确定护筒顶部标高，根据测定数据加以计算，得到吊筋的长度，准备合适长度且质量达标的吊筋，将其以焊接的方式稳定设置在钢筋笼主筋处，随后将吊钩挂设在吊筋上，此时允许以缓慢的速度下放，直至该节段钢筋笼到达指定位置为止。向钢筋笼的顶吊圈内置入槽钢，数量为2根，两者呈平行的位置关系，并保证槽钢稳定横放在枕木上。通过槽钢的应用，将钢筋笼吊挂在方木（设置在护筒顶端的两侧）上，能够提升钢筋笼悬挂的稳定性，确保吊装效果[2]。

4 二次清孔

组织孔底沉渣检测，以设计要求为参考基准，比较沉渣检测结果与项目设计要求，如果沉渣实测结果超出设计要许可范围，则应开展二次清孔作业。清孔选择气举反循环法，严格按照技术规范开展清孔作业，清出钻孔中的泥皮泥渣，直至孔内沉渣控制在许可范围内为止（要求沉渣厚度不超过10cm）。在开展二次清孔作业时，施工人员要加强对泥浆水头高度的控制，适时补充优质泥浆，维持泥浆水头的稳定性，以免出现塌孔问题。清孔工作完成后，拆除吸泥弯头，制备混凝土，进入浇筑施工环节。

5 混凝土浇筑

（1）根据试验室提供的配比方案选择混凝土原料，粗骨料可选择卵石或碎石，确保此类材料的粒径不超过40mm；细骨料以中粗砂为宜。以设计配合比为准，制备混凝土，保证混凝土各项指标达到设计要求，坍落度为（200±20）mm。制备好的混凝土在出厂前应进行质量检验，确定质量达标后将其转运到施工现场，及时投入使用。

（2）在首批混凝土浇筑施工中，严格控制导管底部的位置，应当与孔底相距300～500mm；漏斗与储料斗装1.0m3的混凝土，不可少于该装料量要求，否则在首批混凝土浇筑时易出现材料供应不足的情况。在浇筑过程中，及时测定导管埋深并予以控制，使其可稳定在2～6m。浇筑作业进程连续推进，期间用测锤测定混凝土面的高度，进而根据数据加以计算，确定导管埋深，完整记录各项实测数据与计算数据，作为质量分析的依据。

（3）较之于导管下口，混凝土面宜高出2m，导管下端埋深不超过6m，在满足此埋深要求的前提下，方可拆除导管。在混凝土浇筑过程中，随着浇筑作业的持续开展，钻孔内的混凝土量逐步增加，期间可以逐节有序地拆除导管，具体根据浇筑速度而定，形成相协调的作业关系。待混凝土灌注落实到位后，应着重对桩头2m深度范围内的混凝土做振捣处理，提高桩头的稳定性[3]。

（4）混凝土上层形成浮浆，可以凿除的方法清理该部分。桩身混凝土超浇量约1m，超高部分在强度达标后用风镐清除。除此之外，完成混凝土浇筑作业及质量验收合格后，施工人员应及时拆除钢护筒，做无损质量检测，对钻孔灌注桩的结构质量做出判断。

6 结束语

综上所述，钻孔灌注桩的应用能够给地铁车站施工提供质量和安全层面的保障，可提高围护结构的整体使用水平，增强围护效果。文章对钻孔灌注桩涉及的关键施工要点展开了探讨，以期给类似工程提供技术参考。