钻孔灌注桩施工技术在地铁明挖车站中的应用

摘 要：钻孔灌注桩施工技术因具有施工成本低、施工效率高、安全有保障等诸多优势，目前已在建筑工程基础施工中广泛应用。基于此，结合厦门市轨道交通6号线西湖村站钻孔灌注桩施工实例，详细介绍了钻孔灌注桩测量放样及定桩位、配制泥浆、护筒的制作与埋设、钻机就位及钻孔、清孔、钢筋笼制作与安装、水下混凝土灌注等技术要点，通过施作后基坑围护结构承载力与抗震性得到了显著提升，为厦门市轨道交通6号线西湖村站明挖安全施工提供了重要保障。

关键词：钻孔灌注桩；施工技术；地铁；明挖车站文章编号：2095-4085（2024）08-0019-03

0 引言

钻孔灌注桩施工技术是通过在地下钻孔后，放入钢筋笼，灌注混凝土形成桩体，以供提升地基承载力和抗震性［1］。为此，结合厦门市轨道交通6号线西湖村站钻孔灌注桩施工实例，对钻孔灌注桩施工技术进行分析。

1 工程概况

厦门市轨道交通6号线西湖村站位于二环南路北侧，沿规划预留轨道交通廊道南北向敷设，为地下两层岛式越行车站。车站采用明挖顺做法施工，长344.7m，标准段宽30.1m，基坑深度为16.8～17.9m，顶板覆土2.8m，车站围护结构为A1000@1200钻孔灌注桩+内支撑方案。标准段第一道支撑为（700mm×900mm）混凝土支撑，间距7～11.2m，第二、三道为Φ=609mm、t=16mm钢支撑，间距1.8～3.7m；小里程盾构井第一道支撑为（700mm×900mm）混凝土支撑，小里程间距5m，盾构井第二、三道为Φ=800、t=16钢支撑，间距2.25～3.25m。基坑中间设置600 mm×600 mm中立式格构柱，下设Φ1200混凝土立柱基础。

2 钻孔灌注桩施工

2.1 测量放样及定桩位

根据厦门市轨道交通6号线西湖村站施工设计图进行桩位的放线、定位，基于从整体到局部原则放样，对行车路线进行科学合理规划，保障便道与钻孔位置之间具有合适距离，避免施工对孔壁稳定性产生负面影响。考虑到防水层做法，找平层厚度，桩体变形及施工误差，暂按外放150mm进行放样。首先应用坐标法借助全站仪实施实地放样，在确定桩中心位置之后，基于“十”字型明确四个桩点，作为单桩护桩对桩位进行有效控制（见图1）。单桩护桩采用木桩形式，尺寸控制在3cm×3cm，高度控制在80cm。为了保障单桩护桩的稳定性和可靠性，埋入地下需要达到45cm，并且通过砂浆或素混凝土对其进行保护。在护桩放样工作完成之后工作人员需要每天对其位置进行复测，避免发生破坏或者移位情况。经技术人员复核准确无误之后对护筒进行埋设［2］。

2.2 配制泥浆

采用实验方式来科学确定泥浆配合·项目浆配合质量比水∶粘土∶膨润土为1∶0.4∶0.08。在明确泥浆配合比之后对桩孔体积进行计算，基于两倍桩孔体积大小挖掘泥浆池，然后按照相应的泥浆配合比在泥浆池中依次加入水、粘土以及膨润土，对其进行充分搅拌，待完全均匀之后对相关参数进行检测，包括密度、粘度、含砂率以及胶体率等，如果检测结果均符合设计要求，便可以用于后续施工。孔底500mm以内的泥浆各项指标见表1。根据西湖村站施工现场的实际情况设计现场泥浆池平面布置，每个泥浆池分循环池、储浆池，中间设置泥浆通道。循环池与桩机钻孔用泥浆槽连接，泥浆在桩机钻孔与循环池间循环。

2.3 护筒的制作与埋设

通常选用钢质护筒，基于不同长度确定护筒厚度，长度不足4m的护筒，护筒钢板厚度要求大于5mm，同时在护筒顶底以及中部均采用厚度为5mm、高度为15cm的高加强圈进行加固；对于长度超过4m的护筒，护筒钢板厚度要求大于6mm，同时在护筒顶底以及中部均采用厚度为6mm、高度为15cm的高加强圈进行加固。在护筒制作过程中要求护筒钢板接头处焊接严密，严禁出现漏浆情况；同时要求护筒的内径要显著大于桩径，通常要超出20～40cm。在对护筒进行埋设时，选择挖坑法，借助吊车对其进行准确放置，要求护筒顶面较地下水位高出1.5m，较施工地位高出0.3m。在埋设护筒之前，首先对桩位进行放样并对位置进行复核，在确认准确之后通过旋挖钻机进行挖孔，挖孔直径应超出护筒直径40cm，挖孔深度等于护筒深度。在孔内回填一定粘土，并进行夯击密实。通过吊车将护筒吊起并移动到相应位置，在确保护筒中心与桩位中心重合之后，放置护筒并对其进行填土夯实。该过程中要求护筒中心与桩位中心之间的偏差不能超过3cm，护筒斜度不能超过1%，同时在进行填土夯实时应基于对称原则。在夯填结束之后，需要对护筒中心位置以及垂直度再次进行检测，确保其位置以及竖直度符合施工要求。

2.4 钻机就位及钻孔

在明确旋挖钻机位置之后，通过洒白灰线对其位置进行标记，然后将旋挖钻机移至标记位置处，对钻头中心位置进行调整，确保其严格对准桩位中心，然后对钻杆以及桅杆竖直度进行调整，在达到标准之后对其进行锁定［3］。在钻孔作业实施过程中应合理控制钻进速度，本着先慢后快原则进行钻进。在钻孔初期每次进尺控制在40～50cm，对地层情况进行判断，如果钻遇不利地层应及时采取有效应对措施；如果在钻进5m之后均正常，便可适当加快钻进速度，将每次进尺控制在70～90cm。在钻孔达到设计标高之后，停止钻进，对钻孔深度、直径以及孔壁垂直度等参数进行检查，为了确保各项检查工作顺利开展，需要提前做好各项检查准备工作。测绳通常选择钢丝测绳，测锤基于不同深度选择合适重量，通常20m以内深度选择2kg测锤，超过20m深度选择3kg测锤。将护筒顶面作为基准面，对钻孔深度进行测量，并准确记录测量结果。在进行测量时采用“五处”测量法，即对钻孔中心位置和四周护桩位置分别进行测量，基于最小原则将五个测量深度中的最小测量深度作为孔深，如果测量结果显示孔深尚未达到设计深度需要继续钻进。通过检孔器对钻孔孔径以及竖直度进行检测，将检孔器置入钻孔中心位置，依靠其自重进行下沉，如果其能够顺利到达钻孔底部，下沉过程中没有任何卡顿，表明钻孔符合设计要求；如果检孔器不能顺利到达钻孔底部，表明钻孔孔径或者竖直度不合格，需要用钻井进行扩孔。此外，钻孔倾斜度误差要求控制在1%以内，桩位误差要求控制在50mm以内。

2.5 清孔

第一次清孔，钻头钻进至设计深度之后，不再向下进行钻进，钻斗在原处旋转，有效清除孔底虚土。通常采用沉渣对钻斗进行处理，更好排出沉渣。如果沉淀时间较长，沉渣处理效果不理想，可以选择进行浊水循环来进行清孔。第二次清孔，采用压缩空气方式。将头部带有1m长管子的气管置入导管中，控制其距离导管底部约2m，然后从气管中喷出高压空气，促使导管底部在钻孔底部持续晃动，便可以有效清除沉渣。对于深度小于10m的钻孔，可以通过空吸泵来进行清孔。在有效清孔之后，才能够进行注混凝土作业。清孔过程中不断量测沉渣顶面到护筒的长度，计算孔底沉渣厚度，孔底沉淤厚度不大于100mm。

2.6 钢筋笼制作与安装

钢筋笼预先在钢筋加工场根据钻孔桩设计图纸进行钢筋笼的制作，制作好的钢筋笼放置在钢筋笼存放台座上，以便待桩孔检验合格后，及时进行钢筋笼安装。

起吊钢筋笼时，将吊钩准确勾挂在钢筋笼上，然后对其进行缓慢移动，直到准确位于孔位上方，然后缓慢下放，该过程中需要对其位置进行认真观察，保障钢筋笼中心与钻孔中心两者完全一致。将护筒顶面作为基准面，对钢筋笼高程进行准确测量，待其达到设计位置之后，通过焊吊筋对其进行固定。如果钢筋笼需要接长，通过架立筋对第一节钢筋笼进行临时固定，之后吊起第二节钢筋笼，待位置准确后进行连接，连接方式可以采用焊接方式或者套筒方式，基于现场施工情况进行合理选择。钢筋笼固定需要在主筋上焊2根直径14的圆钢吊筋，钢筋笼安放结束之后，基于对称原则绑扎十字线，并与单桩护桩进行连接，拉十字线，该过程中要求两十字交叉点完全重合。

2.7 水下混凝土灌注

水下混凝土灌注采用隔水栓式导管法（见图2）。导管安装采用吊车联合人工方式，在安装过程中工作人员需要认真观察，并扶稳导管使位置居钢筋笼中心，在位置对准之后缓慢下放，避免在下放过程中导管卡挂钢筋骨架或者碰撞孔壁。首先，用吊车将导管放至孔底，再将其向上提起50cm，然后用枕木对导管卡盘高度进行细微调整，并用卡盘将导管卡住。

混凝土采用拌合站集中拌制通过输送车运至工地，采用泵车泵送灌注。在将其运输至指定地点之后需要再次对其匀质性和坍落度进行检查，如果检查结果达不到质量要求，需要对其进行第二次拌和，之后需要再次对相关质量参数进行检查，如果检查结果依然不达标，则需要弃用。在混凝土灌注过程中，为了促进隔水栓能排出，要求导管底部距孔底40cm左右。在灌注首批混凝土之前，需要在隔水栓以上导管以及漏斗中灌入0.1～0.3m3水泥砂浆，之后灌入混凝土，借助自重排除导管内的水，使隔水栓留在孔底，灌入首批混凝土。灌注首批混凝土时，导管埋入混凝土内的深度不小于1.0m。导管埋入混凝土的深度愈大，则混凝土扩散愈均匀，密实性愈好，其表面也较平坦；反之混凝土扩散不均匀，表面坡度也大，易于分散离析，影响质量。埋入深度与浇注速度有关。为防止导管拔出混凝土面造成断桩事故，导管埋深宜为2～3m为宜，并不得小于1m，一次提管深度不大于6m，同时也要防止埋管太深造成埋管事故。首批水下混凝土灌注正常后，必须连续施工，严禁中途停顿。灌注时间必须控制在埋入导管中的混凝土不丧失流动性的时间内，必要时可掺入适量缓凝剂。本站立柱桩灌注时间宜控制在2h以内。混凝土实际灌注高度应比设计桩顶高出一定高度。超灌的高度应根据桩长、地质条件和成孔工艺等因素合理确定，其最小高度不宜小于桩长的5%，且不小于0.5m，以保证桩顶段混凝土达到设计强度。在灌注混凝土后24h后进行邻桩施工，采用隔桩施工，隔桩间距宜大于4倍桩径。

3 结语

通过对钻孔灌注桩技术在厦门市轨道交通6号线西湖村站施工中的应用分析，钻孔灌注桩施工技术低成本、高效、高质的优点得到实践证实。在西湖村站钻孔灌注桩施工过程中，通过对现场施工技术与质量管理严格控制，确保每道工序、每个环节都符合要求，钻孔灌注桩施工质量较好，显著提升了西湖村站基坑围护结构的承载力与抗震性，为西湖村站明挖安全施工提供了重要保障，值得推广和应用。

参考文献：

［1］张华伟.地铁明挖车站中钻孔灌注桩施工技术运用分析［J］.工程机械与维修，2023（2）：164-166.

［2］王宗佺.钻孔灌注桩施工技术在地铁车站围护结构工程中的应用［J］.工程技术研究， 2021，6（16）：99-100.

［3］赵明星.地铁明挖车站围护结构中的钻孔灌注桩施工技术［J］.设备管理与维修，2020（20）：167-169.