浅析地铁明挖基坑钻孔灌注桩施工质量控制要点

陈 亮

(石家庄铁道大学四方学院，河北 石家庄 050043)

0 引言

目前我国地铁明挖基坑支护结构主要采用钻孔灌注桩+钢管内支撑的结构形式，其中钻孔灌注桩会直接承受基坑土压力作用，因此其施工质量的控制攸关地铁明挖基坑施工安全，我们必须高度重视。为了确保钻孔灌注桩的施工质量，有效地消除地铁明挖基坑的安全隐患，在此结合以往地铁施工经验，拟从施工测量放线、钻进成孔、钢筋笼制作与安装、浇筑水下混凝土等主要环节对其施工质量控制要点进行较为全面、系统的分析研究，以期对同类工程施工质量的控制有所裨益。

1 施工测量放线

1.1 施工复测

一般在业主组织交接桩后进行。交接桩后，施工单位需根据业主测量大队移交的平面控制点和高程控制点及时进行复测，复测数据需提交地铁测量大队复核确认后才能正式使用。

1.2 加密点的测设

由于业主提交的平面与高程控制点较少且距离工地较远，为满足工程开工以后施工测量的需要，故施工复测以后一般要根据施工需要设置施工测量加密点。加密点应设置在基坑沉降变形范围以外，并与工地具有较好的通视条件，以便有效地进行施工测量及放线工作。

1.3 桩孔定位

桩孔定位应分三步进行：第一步测定基坑控制桩位(即测定基坑平面布置形式中阴阳角处的桩位)；第二步根据测定的控制桩放出控制桩之间的轴线；第三步根据设计明确的桩间距在桩位轴线上测定每一个桩位。桩孔定位时应注意的事项：一是需根据设计蓝图中明确的坐标值(x，y)准确测定控制桩；二是测定桩位时需考虑施工外放量，根据以往地铁施工经验，桩位外放量一般控制在10 cm～15 cm为宜；三是桩位轴线上极少数特殊桩位受管线影响难以测定时，可报请设计对桩位作适当调整。

2 钻进成孔

2.1 设备的选择

地铁工程一般位于城区，为确保施工工期与文明施工等需要，施工时采用旋挖钻机为宜。根据以往地铁施工经验，旋挖钻机的成孔功效能达冲击钻机的20倍以上，每台旋挖钻机配置一台正铲施工时，渣土基本不散落在场地之内。因此，使用旋挖钻机施工，不仅能大大缩短施工工期，而且能极大地提高围护桩施工现场的文明施工水平。

2.2 钻进成孔基本要求

1)施钻前应对旋挖钻筒的开口尺寸进行检查，钻筒开口尺寸应大于设计桩径。

2)钻机就位后应对钻机底座水平、钻杆垂直度、钻筒中心与桩位中心吻合度等进行检查，上述各项指标经检查、调整符合要求后方可开钻。

3)开钻后应慢速钻进、匀速压钻，提钻时应平稳、匀速提钻，严防钻筒提升不稳碰撞孔壁诱发塌孔事故。

4)在钻进过程中，应随时注意观察自动钻进导向系统，及时对钻杆垂直度偏差进行调整，确保成孔垂直度符合工艺要求。

2.3 终孔孔深检查

钻进进尺达到设计标高后，采用悬锤法(正锥悬锤)测定实际孔深(L1)，实际孔深应大于设计孔深。

2.4 沉渣测定

钢筋笼吊装就位且安放导管后，需测定孔底沉渣厚度(在灌注混凝土之前进行)。测定方法：采用倒锥悬锤法测定沉渣面深度(L2)，然后计算沉渣厚度，沉渣厚度d渣=L1-L2(d渣<设计沉渣厚度)。

2.5 成孔垂直度测定

成孔垂直度攸关桩身垂直度，桩身垂直度直接制约支护桩的安全。如在基坑一侧桩身垂直度不好严重侵限时，侵限部位的桩身混凝土则需要凿除，凿除量较大时桩体支护能力可能会大大减弱，甚至诱发桩体断裂事故，这势必会给基坑施工安全造成严重隐患。因此，在地铁明挖基坑围护桩成孔施工过程中，应特别注意加强成孔垂直度的检查与控制，尤其要加强基坑一侧成孔垂直度的检查与控制，以确保基坑施工安全。

成孔垂直度检查可用全自动超声成孔检测仪、全站仪测定，也可在现场用简易有效的手工操作办法测定。如图1所示，某桩成孔中心偏差8 mm符合设计要求，手工操作测定其孔斜率的步骤是：孔口拉好十字线→采用正锥悬锤法手工测定成孔深度h→稳定测绳沿着十字线用钢尺测定测绳至孔边距离a,此时孔斜率i=a-d/h(d为悬锤半径)。根据以往地铁施工经验，地铁明挖车站基坑围护桩成孔孔斜率控制在3‰以内时，开挖基坑施作侧墙时桩身混凝土基本不用凿除，基坑支护较为安全。

3 钢筋笼制安

3.1 钢筋笼加工与制作

一般情况下地铁明挖车站主体结构基坑围护桩桩径为1 200 mm、间距2 400 mm。桩长L因部位不同而异，两端盾构始发、接收段较之中间标准段来讲，其桩长要大一些(因两端结构底板需满足盾构始发或接收条件，其底板标高相对较低一些)，因此加工、制作钢筋笼之前应按照不同桩长将围护桩逐一编号，主筋下料时应按不同长度分类进行，钢筋笼加工、制作时应编号、挂牌与具体桩号一一对应，加工完成后及时按对应的笼号、桩号逐一检查验收(除需检查钢筋规格、间距，笼径、测斜管质量外，还应检查相应编号钢筋笼的长度与对应孔深是否相符)，以确保钢筋笼安装的准确性。

3.2 钢筋笼加工、制作工艺要求

钢筋笼加工、制作时，必须确保主筋长度与焊接质量；加强筋需弯制成环状按设计间距布置(一般为2.0 m)并与主筋焊接牢固，以确保加工成形的钢筋笼不得变形；环形箍筋应均匀布置，与主筋应点焊或绑扎牢固，不得松动变形。为确保水下混凝土保护层的厚度，应在钢筋笼外部焊接数量足够的耳筋(顺主筋方向间隔布置)；同时，钢筋笼上部应焊接吊耳，以满足安全吊装的需要。

3.3 测斜管的安装

为确保基坑监控量测的需要，在钢筋笼加工、制作过程中应根据设计要求，在相应桩位钢筋笼上安装测斜管。安装测斜管的基本要求如下：

1)测斜管与钢筋笼必须绑扎牢固不得松动变形；

2)安装好的测斜管，上下必须垂直不得弯曲；

3)测斜管上下两端必须封堵牢固，严防浇筑水下混凝土时浆液渗进管内堵塞管道，否则测斜将无法进行。

4 浇筑水下混凝土

浇筑围护桩水下混凝土时，应采用商品混凝土，混凝土导管应做气密性试验。为确保其浇筑质量，应从如下三个方面加强质量管控。

4.1 商品混凝土进场质量控制

商品混凝土进场时，应逐车检查供料单、坍落度，测试入模温度，查看和易性，批量制作混凝土抗压试件，检查合格后方可同意开盘施工。

4.2 首盘混凝土封底质量控制

开盘前应对储料斗容积、活动钢隔板设置、简易隔水装置安装进行检查。浇筑1 200 mm钻孔桩时，储料斗体积应大于3.0 m3(应满足封底要求)；活动钢隔板应在吊环另一端开100 mm×10 mm的小槽，以便使用固定栓、固定绳连接固定简易隔水装置；料斗底部应按活动钢隔板直径制作成圆形平面，以利安装活动钢隔板；简易隔水装置可利用编织袋及桩体同级混凝土设置(如图2所示，这种简易隔水装置为柔性混凝土袋，其实际图形可能有所出入，该图仅示意其封堵位置)，每个简易隔水装置大约需要40 kg～50 kg混凝土，用绳索捆绑好后利用固定栓悬挂在活动钢隔板上，开盘时拉动吊起钢隔板时便自动滑落与混凝土一起有效地实施封底。实践证明这种隔水装置，简便实用，现场操作很方便，可有效地阻隔孔内泥浆对首盘混凝土的侵蚀，减少桩底沉渣，确保桩底混凝土的封底质量。

4.3 后续混凝土浇筑质量控制

经检查首盘混凝土封底情况正常后，继续浇筑桩身混凝土。后续混凝土浇筑时，供料必须连续不得中断，导管拔出高度应严格控制，严防断桩现象发生。桩头混凝土灌注高度需及时检查，一般情况下，灌注高度大于桩顶30 cm～50 cm即可，不可超灌过高，以免增加后期凿除桩头的难度。