钻孔灌注桩在地铁明挖车站围护结构中的应用

单志伟

（中铁十九局集团第七工程有限公司，广东珠海 519000）

1 工程概况

某地铁车站采用明挖方式建设，车站外包长195.10 m，开挖基坑为196.10 m，项目在实际考察后，特将明挖段的开挖标准段定为宽20.7 m，深17.69 m，围护结构用吊脚桩和钻孔桩+内支撑型式共同完成，其中支护桩均采用Φ1000 mm×1200 mm的钻孔桩进行结构的围护，以保证工程质量和提高工程效率。

2 施工前准备工作

在地铁明挖段围护结构施工前，需要做一些相关准备以便后续作业的顺利展开，如对施工现场的导线点和水准控制点内容的核对与检查，如发现不良情况要及时上报并根据实际情况进行方案的修正，确保施工放样时基准点的准确位置和复测工作的顺利开展。

3 施工技术探讨

3.1 护筒埋设作业

护筒埋设是钻孔灌注桩施工的首要工作之一，作为整个围护结构的基础，埋设时要根据项目的实际情况逐一展开。首先将路面用振动锤捣碎后采用人工挖埋法展开护筒的埋设工作，并将十字交叉法运用到开挖区域内，按照埋设顺序对护筒进行编号标记，成孔后才可将护筒引回区域中心，使其与桩中心处于重合位置，并用黏土对桩顶进行填充以防止顶部坍塌。

此外，埋设护筒前还需要在桩位处挖出个别的圆坑便于护筒的放置和稳定，并在周围用黏土再次夯实回填，回填要求高于地面30 cm左右并埋入岩土的分界线以下，以降低成孔过程中出现的护筒下陷和上口溢浆等现象[1]。

3.2 钻孔作业

3.2.1 设备安放

钻机作为首要使用设备，其位置安放正确与否会直接影响到后续的钻孔作业，鉴于此，在钻机定位时要调整钻机的水平方向和垂直仪的方向，在气泡居中的情况下将钻杆进行伸缩，之后将钻头底部的导向尖对准桩位的中心位置，这样可使钻头处于自然放松的状态，便于钻头外壁距离的校核工作[2]。

3.2.2 钻孔

设备校准就位后将钻头对准桩为中心，依次将清水灌入护筒内，随后开始下放钻杆开展钻进工作，其间技术人员要随时观察和测定钻机的工作状态，控制和保证泥浆的供应并在钢机架和钻杆上用数字做出标记，为后续出现不良现象时能够及时找到问题所在位置并及时处理。

3.2.3 检孔及清孔

钻孔结束后随即开展检孔工作，需要借助专业的钢筋检孔器来完成，每钻进5～7 mm的距离即进行检孔工作，当检孔器出现不能降到最初深度情况时，要观察护筒位置是否发生位移或出现弯孔和缩孔等现象，以便随时处理。

另外，当钻至设计标高底时可按照特定要求展开清孔工作，实际操作中控制好孔底的泥浆比重以及含沙率和黏度，立柱桩的孔底沉渣厚度和抗拔桩孔底的沉渣厚度均要满足相关设计要求。

3.3 钢筋笼吊放和立柱桩施工

钢筋笼采用钻机的塔架整体吊入桩孔内，为杜绝钢骨架的变形，将吊点设置在笼顶下方的第二根钢筋上，此外还要架设一些钢材作为临时支撑以增加钢筋的刚度，做好接头依次缓慢放入桩孔内。实际操作中，还需注意钢筋笼的顶面距离要与地面标高符合初始设计要求，误差控制在±5 cm上下，并在上、下钢筋笼焊接完后再用钻孔机塔架将钢筋笼送入桩孔内，最后通过计算钢枕木的标高及笼顶标高来确定吊筋的长度，保证数据的精准度。

需要注意的是，吊放的钢筋笼骨架为分段制作并通过双面焊接的方式进行接头，连接部分要确保在下节骨架的主筋里面，上节骨架主筋则在外面，同时上下钢筋笼搭接处最好加一道环箍，以此避免导管卡挂钢筋的现象发生[3]。

为保证较高的工程质量和效率，立柱桩在施工时要严格按照初始方案逐一展开。首先是立柱桩的格构桩桩型在进行钢加工时要保证焊缝饱满且外表面无漏焊夹渣等情况，焊缝厚度≥10 mm。此外，格构型钢以Φ1400 mm的钻孔灌注桩为基础方可将型钢插入灌注桩内，还要与灌注桩的主筋部分进行焊接，格构柱插入灌注桩深度控制在5 cm以下，垂直误差控制在1/400，定位误差在2 cm以下，这样可以很好地控制因格构柱桩顶标高为-1.6 m情况下产生吊筋不稳的现象。

定位结束后开始下放格构柱，下放位置以实际钻孔桩设计的标高为准，且每侧面与两根主筋部分要进行焊接使之更为牢固，焊缝长度要在5 d以上，还要用定位钢筋将格构柱固定在桩孔的中心部位，对于加强筋的处理，需要在笼顶第一道位置用两根Φ30 mm的加强筋对易变形位置进行变形处理，随后可彻底将格构柱和钢筋笼整体下放，操作过程中还需借助经纬仪进行随时观测，确保放入的格构柱位置趋于中心部位，即使出现偏差也要控制在25 mm以内，这样才能实现一柱一桩的垂直精准度[4]。

最后是对格构柱顶标高的控制和固定工作，先用水准仪测定桩孔的原地面标高位置，再根据插入孔内的实际深度在钢立柱上用特殊颜色标出具体位置，在钢立柱下放精准时便可在格构柱两侧用吊筋将其固定在地面上，且将格构柱标高控制在±25 mm为最佳。

3.4 导管作业

钻孔灌注桩中所用的导管均属于无缝钢管制作，管壁厚度在3 mm以下且管径保持在1.5～2 cm并分节段确定导管的长度，其中底管长度尽量超过4 m，中间段控制在2 m，上部段控制在1 m为最佳，而节与节之间用双螺纹丝扣连接接头。

此外，导管使用前要先在地面进行试拼试压工作，安装结束后直接加闷盖并注入高压泥浆，随机开展二次清孔。在导管作业期间，相关技术人员要做到随测随报，定期将钻孔桩的沉渣和泥浆指数给予控制，具体可参照以下数值进行把控：①沉渣厚度＜0.1 m；②立柱桩沉渣厚度＜0.5 m；③抗拔桩沉渣厚度＜0.2 m，黏度16～22 s；④泥浆比重1.06～1.20；⑤含砂率＜4%。

以上条件具备后方可开始浇灌。灌注前还需对孔底进行扰动以此降低泥浆产生沉淀。

3.5 混凝土浇筑

本项目中，混凝土浇筑在水下完成，所用的商品原材料在到达施工现场前要进行特定的检验以确定混凝土的性能，方便后续配比试验顺利展开，配比所用的细骨料采用级配良好的粗砂，且将砂率控制在45%～55%，粗骨料则用粒径5.5～44 mm的碎石。浇筑步骤可按以下顺序展开：

（1）设置隔水栓：隔水栓用混凝土预制成圆锥形后设置在漏斗底口，之后用提升隔水栓的方式对首批混凝土进行灌注，开灌前要保证储料斗内有足够的存储量，方便将导管底端一次性埋入水下混凝土100 mm以上，且混凝土浇灌的上升速度掌控在每小时2 m之内，灌注时间根据桩的大小确定。

（2）提升和拆卸导管：该项工作可随着混凝土的上升而灵活掌握，必要时将导管底端埋入混凝土面以下3 m左右地段，最大不超过7 m的距离，且杜绝将导管底提出混凝土面层，否则会出现断桩现象，不利于后续的浇筑作业。需要注意的是，在水下混凝土灌注作业中，要派有专人对导管的埋深进行测量，确保整个灌注过程不中断、一次完成。另外，提升导管时要杜绝碰挂钢筋笼，当混凝土面上升至钢筋笼内4 m距离后方可提升灌注导管并使其高于钢筋笼底端，降低钢筋笼上浮现象的多次发生[5]。

4 结语

综上所述，钻孔灌注桩施工作为地铁明挖车站围护结构施工的关键技术之一，在保证工程质量的同时，提高了工程的经济效益，应用前景广阔。本文从埋设护筒、钻机施工、钢筋笼制作安装及水下混凝土浇筑等方面对钻孔灌注桩施工在明挖地铁车站中的实际应用予以阐述和分析，对类似项目作业具有一定的借鉴作用。