暗挖地铁车站PBA工法边桩施工分析

2023-09-23吴阳

科技资讯 2023年18期

吴阳

(中铁七局集团第二工程有限公司辽宁沈阳 110000)

随着城市化进程的不断发展，城市轨道交通也在快速地发展。地下轨道交通建设多修建于城市区域，对临近建筑物、地下管线、城市交通造成一定的影响，因此出现了一种新的施工方法——洞桩法。暗挖洞桩法（Pile-Beam-Arch-method，PBA）是一种灵活多变的施工方法，可以建造具有不同结构层数和距离的车站[1-2]，能更好地适应复杂的地下环境，有效地降低施工对周边环境的影响，因此被广泛应用于环境复杂的地铁车站修建中[3]。张嘉树等人[4]通过有限元分析，对洞桩法地铁车站边桩变形进行了研究，研究表明：边桩在外侧土压力的荷载下会向车站内部发生偏移。鲍凯等人[5]对单层导洞车站进行了桩基沉降计算，提出了单层导洞洞桩法车站边桩的计算方法。袁羊扣等人[6]基于修正-荷载结构模型并结合实测数据对边桩变形进行了研究，研究表明：修正后的结构模型对边桩的计算与实测数据较为吻合。边桩施工是洞桩法施工中的重点，基于此，本文以实际工程为依托，对边桩主要施工技术进行研究，以保障施工安全进行。

1 工程概况

三好街站为暗挖岛式站台车站，车站有效站台宽度14 m，车站主体为地下双层三跨度结构，由柱、梁、拱等构件组成，采用竖向结构受力体系。车站总长220.7 m。标准段宽度为22.7 m，标准段高度为15.6 m，顶板覆土厚度约7.0 m，车站采用PBA工法施工。车站主体平面图如图1所示。

图1 车站主体平面图

2 工程施工风险源分析

1号竖井在竖井一侧有地下一层地上22层的金科大厦，为一级风险源；2 号竖井在1 号竖井周边，2 号竖井在横通道一侧有盛京医院地下停车场，为一级风险源，1、2 号竖井的分布在道路两侧，3 号竖井位于车站右侧；3号两侧均有建筑物，靠近竖井一侧的是南湖五金工具交易中心。竖井及其建筑物位置如图2所示。

图2 竖井及其建筑物位置

3 边桩安装主要施工技术

3.1 边桩施工流程

边桩采用φ1000@1400 特制反循环灌注桩施工，施工顺序见图3。

图3 边桩施工流程图

3.2 人工挖孔护壁

边桩胡同采用人工挖空护壁，厚度为10 cm，深度1.5～2.0 m，护筒内径大于钻头20 cm，护套按设计桩位中心线10 cm埋深，开孔直径1.2 m，在护筒顶部开凿出浆孔，其高度应高于小导孔的底部。因此，溢出的淤泥可以被回收到沉淀池中。

3.3 泥浆拌制

开孔使用的泥浆采用优质膨润土制作，泥浆比重如表1所示。

表1 泥浆比重、泥浆粘度表

泥浆制备与测试技术要求：对泥浆进行收集，测定样品性能标准，并进行测试，保证泥浆在钻孔中达到标准。配置好的泥浆，应进行搅拌，时间间隔为8 h，并进行记录新调配的泥浆要放一段时间，通常要放置24 h，通过检测后方可使用。

3.4 钻进

钻进时要严格控制进尺，在刀脚部位要防止缓慢地钻进，这样刀腿就会形成牢固的泥浆护壁。钻到刀底1 m 后，可根据土壤条件，以正常的速度进行钻孔。在进行打井前，要观察井面、水位，以保证井脚不漏水。在钻井过程中，要注意观察砂石的出渣量，控制钻速，保证施工的顺利进行。钻井速率的控制叙述如下。

（1）在砂质土壤或含有少量砾石的砂土地层中，进尺和转速都不能过快，以免造成钻头吸水或排渣管道阻塞。

（2）在遇到较高含水量和容易出现塌孔的粉砂土时，为了减小搅拌粉土的影响，采用低速钻孔，提高进尺速度，防止出现膨胀或崩塌。当水泵的额定流量大于实际流量时，可有效降低砂石泵的出口阀的开度，从而减少水流对孔壁的冲刷。

（3）在加接钻杆时，应先停止钻孔，将钻具从孔底拔出80～100 mm，保持冲洗液1～2 min，清理孔底部，清除管中的钻渣，再停泵，重新连接钻杆。

3.5 桩成孔质量检验

检查方法：使用工具，操作方法（与施工场地相结合），与容许的偏差应按表2的要求进行。成孔质量检验方法如表2所示。

表2 成孔质量检验方法表

3.6 钢筋笼制作

3.6.1 基本要求

（1）钢筋进场后按批次、规格分类架空堆放，标示清楚、妥善保管，以防污染、生锈。

（2）用于钢筋机械接头的套筒必须具有产品合格证书，并在证书上标明套筒类型、生产单位、生产日期、生产日期、原材料的机械性能和生产质量。

（3）根据钢筋母材的类型，选用用于钢筋笼的电极。选用E50系列焊条进行HRB400钢筋的焊接。

3.6.2 钢筋笼制作

钢筋笼按其长度在加工车间内进行分段加工。分节输送到导向孔中进行安装。钢筋笼子的每节主筋都是以直螺纹形式进行的。钢筋笼的制造是其核心工序，首先要按照规定的长度，然后在操作台上进行滚丝，确保丝口与钢筋的轴线保持一致。

（1）按照设计的尺寸制作钢筋圈（箍筋），并标明其位置。（2）将主筋置于平坦的平台，并标示出加强筋的位置。（3）利用前一次加劲筋的标志在准主筋中间加劲筋，将其扶正，使之与主筋垂直后进行焊接。按照这个步骤，将所有的钢筋焊接到一条主筋上。（4）每一根骨头都要有一人旋转，其余的主筋都要焊接。（5）将骨架隔于支架上，套入螺旋盘筋，按设计位置布好螺旋筋，然后电焊牢固。（6）由于现场施工条件有限，导洞高度为5 m，所以钢筋笼采用分节制作，每节之间主筋采用套筒直螺纹连接，每节长度3～3.5 m。

3.7 边桩灌注

钢筋笼安装完毕后，在水下进行C30 混凝土的灌注，其坍落度在180～220 mm之间。

（1）安装管道，由300 mm直径的钢管构成，接头应紧密牢固，使用之前先试拼、编号，并进行隔水管通过测试，确保管道不漏水，在底部不要设置法兰，以防钢筋笼缠绕，其余管道长度为2 m一节。导管下端与孔底之间的距离应该在30～50 cm之间。在浇注时，管道必须在2～3 m内埋深，并随升移时移，不能与钢筋笼发生碰撞。

（2）混凝土灌注时，必须测量孔深，并记录管道的埋深，并严格按技术规范要求进行管道埋入，保证管道深度在指定的范围之内，超出规范的情况下，必须立即拆除。

（3）在拆除导管之前，必须精确地测量混凝土顶部到参考平面的高度，并计算导管的深度，以保证导管不会产生超深、空等问题。

（4）混凝土浇筑至桩顶设计标高处，不得有浮渣、淤泥等。