“洞内咬合桩”技术在大型PBA车站中的应用

顾广宇

北京城市快轨建设管理有限公司 北京 100000

引言

随着现代社会环保意识的不断提高，地下水资源的保护逐渐对于地铁施工提出更高的要求，传统PBA暗挖车站大多采用桩（Pile）－梁（Beam）－拱（Arch）形成的支撑体系的桩围护结构，其配套的降水措施通常会对于城市地下水资源存在一定的扰动和破坏，甚至会产生地表不同程度的沉降问题。

PBA洞内咬合桩技术则通过帷幕止水的方式，消除了对于地下水层的扰动和破坏，最大限度地保护了地下水资源，对于环保和控制城市地表沉降具有积极意义，也是未来城市地铁建设的环保新方向，具有广泛的应用前景。

1 工程概况

北京地铁16号线看丹站，位于看丹南路与看杨路交叉路口，沿看丹南路东西向布置。看丹站总长271.2m，有效站台中心里程右K20+698.600，车站有效站台中心处轨面高程29.15m。看丹站为双层三跨岛式车站，有效站台宽12m，结构宽21.3m，高16.04m，覆土约7.2m，车站东西两端均为矿山法区间。

看丹站采用长桩PBA工法，主体结构为双柱三跨双层结构，车站顶板覆土厚度约7.2～7.7m，底板埋深22.9m～23.4m。结构高度为15.69m，结构宽度为21.3m，顶板厚700mm（最薄处），侧墙厚800mm，中板厚400mm，边跨底板厚1000mm，中跨底板厚800mm，中柱采用D800钢管柱。边桩采用咬合钻孔灌注桩，桩径1000mm@1400。边桩（素桩）采用C复合塑性灌注料[1]。

图1 标准横断面示意图

表1 边桩参数表

洞桩施工区域主要处于第四纪沉积层中的卵石③层、卵石④层、卵石⑤层。地层稳定性较差，详细情况如下：主要岩性特征如下：卵石③层：D一般＝6～9cm，亚圆形，级配较好，含中砂约30%，含漂石；细砂、中砂③1层：褐黄色，密实，湿，局部含少量圆砾。卵石④层：D大＝15cm，D长＝18cm，D一般＝6～9cm，亚圆形，级配较好，含中砂约30%，含漂石。卵石⑤层：钻探揭露：D大＝15cm，D长＝18cm，D一般＝5～9cm，亚圆形，级配较好，含中砂约30%，含漂石。

2 施工工艺流程

2.1 施工顺序

边桩采用φ1000mm@1400mm咬合桩，I序桩为素桩，II序桩为荤桩。

咬合桩施工时，需采用“跳三打一”施工，施工相邻桩位时保证搭接长度为300mm。

图2 咬合桩施工顺序

2.2 人工破孔

洞内机械桩开口段利用人工挖孔护壁做为钻进护筒，护壁的厚度10cm，深度2.0m，开口段直径1.1m，高度与工作面平齐。孔位经测量放样后做好保护，施工过程中加强保护。按照测量点位用风镐或电镐以桩中心为圆心破除导洞底板初支结构混凝土，边桩破除半径为700mm，边桩开孔锁口及导坑护壁：C20。

2.3 钻进

采用反循环钻机钻进成孔，每颗桩开钻前均按桩身体积的1.5倍制备泥浆。钻机钻孔时，钻杆从桩孔内抽出的渣浆通过砂石泵排至泥浆池内。经过沉淀后，采用泥浆泵将上层的轻质泥浆抽入地面泥浆净化装置内。泥浆净化装置过滤掉泥浆中的砂及杂质，提高护壁泥浆的韧性，改善泥浆性能。经过改良后的优质泥浆排入地面泥浆储存池内，之后通过泥浆泵将优质泥浆送人桩孔内，实现孔内的泥浆平衡。

2.4 钢筋笼制作与安放

边桩钢筋笼在地面上加工完成。桩长18.44m，钢筋笼分6段，下边5段每段长3m，上边1段长3.44m。

在导洞内吊装钢筋笼，节与节之间采用直螺纹连接。第一节钢骨架下放到最后一节加劲筋位置时，穿进工字钢，将钢筋支撑在孔口工字钢上，再起吊第二节骨架，使它们在同一竖直轴线上采用套筒连接好，抽出支撑工字钢后下放骨架。如此循环，使骨架下放至设计标高，定位于孔中心上，完成钢筋笼的安装。

2.5 荤桩混凝土灌注

筋笼安装好之后应进行混凝土浇筑。边桩采用C30混凝土。混凝土运输采用泵送形式，坍落度为180cm～220mm。

2.5.1 浇灌桩芯砼前应再次清理孔底虚土、排除积水，并检查成孔和钢筋笼质量，经监理验收同意后，方可开始浇注砼。混凝土一次浇筑完成。

2.5.2 水下灌注。

2.5.2.1 安设导管，采用直径300mm钢管组成。管节连接应严密、牢固，使用前应试拼、编号，并进行隔水栓通过试验，保证导管不漏水。底节导管可适当放长，且底部不设法兰，以防止牵挂钢筋笼，其余导管为2m/节。导管底端距孔底应保持30cm～50cm。浇筑过程中导管埋入混凝土深度应保持2-3m，并随提升随拆除，导管吊放和提升不得碰撞钢筋笼[2]。

2.5.2.2 灌注水下砼：①开始灌注首批混凝土时，为了首盘混凝土方量能保证将导管内水全部压出，并满足导管初次埋入深度的需要（1m～1.5m）应计算漏斗和储料器的最小容量。②首批混凝土灌注后，应连续灌注，并尽可能缩短拆除导管的间隔时间。在混凝土灌注过程中，现场技术员应勤量孔深，掌握导管埋深情况，并严格按照技术规范要求控制导管埋深（导管埋深控制在2m～6m，并根据不同孔径、灌注速度在2m～6m范围内调整）。当导管埋深超出规定时，必须及时进行导管拆除。③灌注混凝土过程中，严格控制混凝土质量，保证坍落度控制在160mm～210mm，不符合要求的坚决不用。④导管拆除前要准确测量混凝土顶面至基准面的高度，计算导管埋深，确定拆管长度，并通过导管总长减去已拆除的导管长度，复核拆管后埋深是否符合技术规范要求。绝对不允许出现导管超深或提空的现象。导管拆除时可根据现场具体情况确定是否暂停混凝土的生产。导管拆除后，现场技术员应检查导管内情况。⑤灌注过程中，指定专人负责填写水下混凝土灌注记录。⑥整个灌注过程，请监理全程旁站。⑦砼灌注时，每根桩留置混凝土试件1组。

2.5.3 混凝土浇筑至桩顶设计标高处，不得有浮渣，淤泥等。

2.6 素桩混凝土灌注

边桩（素桩）采用C复合塑性灌注料，灌注流程同荤桩。

2.7 桩侧压浆补强措施

车站端头角部搭接部位咬合桩接缝处，为了弥补两桩在搭接部位较薄、垂直度偏差，以及后续桩施工对前序桩可能造成的损伤的缺憾，在两桩之间采取咬合桩侧压浆补强措施。

2.7.1 侧注浆管设置。荤桩两侧各布置1根注浆管（DN32×2.75钢管），位于帷幕外侧、相邻桩交点处。

桩侧注浆按要求设置注浆孔的位置和数量。根据含水层情况，侧注浆管长11m，管底以上2m设置注浆孔。注浆孔处及侧注浆管底部需包裹密实，以防止灌注过程中混凝土进入注浆管内。

需将注浆管绑扎固定在II序桩的钢筋笼上，随钢筋笼一起下放。每节压浆管随钢筋笼下放前应做闭水试验，检查压浆管是否有砂眼、丝扣连接是否密封。

2.7.2 压浆方法。一般在成桩 14天后开始压浆。正式压浆前必须做压水试验，压水试验主要目的是检查管路与单向阀的畅通状况，同时清除单向阀周围凝土中沉渣和泥浆。

侧注浆的浆液为水泥浆，水灰比0.8～1.0，压浆采用低速慢压的方法。注浆时，在孔口加设单向注浆阀，保证桩身砼浇注时浆液不会灌入阀内，注浆时浆液也不会回流，压浆完毕后立即给压浆管拧上堵头，以免因回浆而降低压浆效果。

压浆参数根据地质条件合理选择，如桩端为密实的砾石、卵石层时，可考虑采取大压浆量和较大的压浆压力，以压浆量为主要控制指标；如桩侧为密实的砂土层，可以以压浆压力为主要指标，压浆量为参考指标。

2.8 施工应对措施

2.8.1 针对坍孔的主要措施。钻进中及时添加新鲜泥浆，使其高于孔外水位；遇流沙、松散土层时，适当加大泥浆密度，进尺速度不得过快，禁止空转时间过长；严禁下钢筋笼过程中碰到孔壁；成孔完成后在条件允许情况下尽快下放钢筋笼，并及时浇筑混凝土。

轻度坍孔，加大泥浆密度和提高水位，严重坍孔，用黏土回填投入，待孔壁稳定后采用低速钻进。

2.8.2 针对孔口问题的主要措施。为保证洞内边桩孔口安全，采用配筋C25@150，尺寸1500mm×1500mm的钢筋篦子用于临时覆盖，同时在隧道侧壁悬挂警示标示，安置警示灯。

2.8.3 针对沉渣问题的主要措施。钢筋笼放置前，需要测量桩长，若沉渣量过多不能满足设计要求时，则采用二次清孔及筒钻捞渣方式，保证桩成满足设计要求。

2.8.4 文明施工措施。施工中产生的废渣、废水，不得任意排放，必须妥善处理，使其对环境的影响得到有效控制。弃土及建筑材料加强管理，适当加盖篷布等措施，施工弃土应统一运至现场指定位置。

尽量采用低噪音、低振动和节能的先进施工机具，施工机具产生的噪音及振动等指标应符合国家、北京市政府颁发约有关法律、法规及规定的要求[3]。

3 结束语

北京地铁16号线看丹站PBA工法洞内咬合桩施工区域位于砂卵石地层，由于该地层比较松散，且水位线在车站底板上方约3.5m左右，采用PBA洞内咬合桩施工技术起到了良好的止水作用。在消除了降水对于地下水的扰动的同时，工程安全质量和进度都得到了充分保障。