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地铁暗挖车站导洞内的围护桩基及冠梁施工技术探讨郑岩

发表时间：2020/5/6 来源：《基层建设》2020年第2期作者：郑岩

[导读] 摘要：地铁车站受地理位置，周边环境的影响，城区内建设多采用暗挖法施工，建设过程受工法的限制，存在工序复杂、施工周期长、作业空间狭小、设备应用率低等因素。

        中铁一局集团第二工程有限公司河北唐山 063000
        摘要：地铁车站受地理位置，周边环境的影响，城区内建设多采用暗挖法施工，建设过程受工法的限制，存在工序复杂、施工周期长、作业空间狭小、设备应用率低等因素。PBA暗挖工法车站中，边导洞内围护桩基施工时无法使用正常的旋挖、正反循环、冲击钻等设备，钢筋笼的安装，冠梁模板加固也无法使用大型吊装设备等诸多设备限制。因此，如何保证围护桩基及冠梁施工质量、提高效率也成为一个施工中的研究课题。
        关键词：地铁施工；改装钻机；新型模板；效率
        1 工程简介
        地铁车站采用暗挖PBA工法施工，地处商业繁华区，工程设计三个施工竖井，平面位置如图1所示，围护桩基施工过程中，冠梁施工，车站上中导洞初支施工，相互间存在交叉作业，合理分配每个井口的使用功能，根据进展情况进行调整。
        设计围护桩基数量399根，直径1m，桩间距1.2m，标准桩长24m。上边导洞设计为拱顶直墙，尺寸为4m*5m，桩基内边位置高度4.3m，如图1所示，导洞内空间狭小，无法按正常施工桩基组织，因此钻机的选择、泥浆制作、钢筋笼制作与连接、施工过程的吊装、临电等安全管控、桩基质量控制、冠梁施工质量效率及现场文明施工保证都成为了研究的方向点。

        图1：围护桩基平面图
        2 桩基施工实例分析
        2.1、技术方案确定
        施工前，项目收集相关类似工程的一些基本信息，结合项目所处地层情况、导洞大小条件与交叉作业影响，并经与作业队伍讨论实施方案后，确定施工顺序、设备类型及高度、泥浆参数、钢筋笼分节、文明施工保证等各项数据与标准。
        2.2、选择的基本参数
        （1）施工顺序
        首先由三号竖井做为桩基施工竖井，一、二号竖井做为中导洞暗挖施工竖井，两台钻机两侧同步施工；二号井至三号井暗挖施工完成后，桩基场地转至二号井，两台钻机施工向两侧施工，一号井施工两侧暗挖及北端横通道，三号井施工接桩与冠梁；一号井暗挖施工完成后，进场一台钻机至一号井施工端头桩基。
        （2）设备类型及高度
        钻进设备采用反循环钻机施工桩基，钻机总高度经过改装总高度为4米；吊装设备采用自制钢架加电动卷扬机组合成型，满足吊装总重要求；清淤设备采用小型挖掘机；运土设备采用自卸电动三轮车。
        （3）泥浆参数
        地质报告显示桩基所处范围内均为中粗砂或砾砂，制浆材料采用膨润土。施工中测定泥浆比重、粘度、含砂率和胶体率，并保持护筒内泥浆顶面始终高出护筒外水位。泥浆主要控制指标如表所示

        （4）根据类似工程经验，钢筋笼长度分节为2.5m*8+1.8m。
        （5）采用塑料布加砂袋围堵的方式防止泥浆外溢，同时做为泥浆池和沉淀池，沉淀池内渣土及时清除，灌注完成后清理全部残土，做到工完料清。
        2.3、过程控制分析
        （1）质量控制分析
        ①测量定位采取双检制，首先项目测量主管计算桩位坐标，编制成果书，经项目技术负责人审核后上报测量监理工程师审批，之后以交底方式下发工区技术人员。由工区技术人员按成果书现场放样，再由项目测量组对工区所放点位进行复核，复测结果合格后现场组织施工。
        ②及时采集泥浆样品，测定性能指标，对新制备的泥浆进行一次测试，使用前再进行一次测试，钻孔过程中经常进行检测，保证泥浆质量。泥浆参数严格控制，实际地层情况与勘察报告无偏差，保证孔内水头高度，施工过程受控。
        ③钻机钻进速度，首先按3m/h严格控制，施工过程中未发生任何不良情况，之后逐步提高钻机速度，最终控制钻进速度保持4-4.5m/h，直至施工完成全部围护桩基。
        ④垂直度控制通过两方面进行，一方面钻机过程中，每钻进2m，由作业班组长使用水平靠尺进行量测钻进垂直度，工区技术人员每4m使用自备水平靠尺量测；另一方面对钻机每周进行一次钻杆垂直度校正；
        ⑤钢筋笼主筋16根，采用100%一级接头工艺，所有接头均在同一断面，原计划采用标准节2.5m*8+1.8m，此方式现场连接接头多，时间长，对孔内沉渣二次清理及塌孔控制风险较大。经项目和作业班组研究讨论，对吊装设备进行改进，调整滑轮位置、减少吊钩绳索高度及降低桩边临时支撑高度，此措施节省设备自身高度0.8米。因此将钢筋笼设置调整为3.3m*6+2m形式，这样不仅减少了钢筋笼节数和连接套筒数量，同时还减少连接时间和加工时间，也合理的控制了原材下料长度，减少了废料，也降低了间隙时间长的风险。

        图2：钢筋笼接头示意图
        ⑥设计要求跳桩施工间距不小于4.8m，实际施工跳桩间距为4.8m，即为第一遍1-5-9…，第二遍3-7-11…，第三遍为2-6-10…，第四遍为4-8-12…。过程既保证了设计要求。
        ⑦灌注每根桩基约18m³混凝土，采用车载地泵设备灌注，灌注时应混凝土全部车辆到场后再进行，以防市区内同行等客观因素的发生，影响灌注质量。导管下放至距孔底0.3-0.5m范围内，首盘采用2m³大料斗进行封底，随着灌注混凝土的进行，量测灌注混凝土面高度，逐步提升导管，确保导管埋置在混凝土内的高度控制在2-6m，直至灌注完成。
        ⑧因洞内桩基不具备超灌条件，但可以直接看到桩顶灌注混凝土的表面，因此自制活动封底钢管直接取样，以确定桩顶灌注混凝土质量。
        （2）文明施工管控分析
        泥浆池及泥浆循环系统主要设置在小导洞内适宜位置，泥浆池与桩位施工区相连，在导洞一侧设置沉淀。洞内用沙袋围成高0.6m,长10m,宽3m的泥浆池及沉淀池,沉淀池与泥浆沟用铁篦子格开，用以沥干沉渣。废渣集中排出洞外，在洞外适当晾晒后清运出场，做到工完料清。
        （3）进度、工效分析
        车站洞內钻孔桩共399根，计划最多3台钻机同时施工，计划2018年3月1日开工，2018年8月21日完工，共历时174天。

        4 新型复合材料模板实用优点
        1）环保节能，废旧模板和边角材料可回收利用，做到零排放，节约木材，节约钢材。
        2）可变性强,可以根据施工现场向厂家定做各种形状、各种尺寸，甚至各种结构及强度。
        3）因自重较低，安装简易，能够降低起重机械要求，甚至在低矮地方能够完全取消起重吊装机械，节约成本，降低机械伤害及物体撞击风险；
        4）模板本身不导电，降低触电风险。适应性强，模板耐酸耐碱耐腐蚀。
        5）质量保证,模板平整，拼接严密平整，脱模后混凝土结构平整度、光洁度均超过现有清水模板的技术要求，不须二次抹灰，省工省料。
        6）利于养护，模板不吸水，不用担心鼠咬，不生虫，不腐烂，不生锈，不用特殊养护或保管。
        7）脱模简便,塑料模板与混凝土热膨胀系数相差较大，混凝土散热时能够与塑料模板脱离，且混凝土不沾板面，无需脱模剂，轻松脱模，容易清灰。
        结束语：
        综上所述，本文对PBA暗挖工程小导洞内围护桩基施工从质量、安全、文明施工、工效、对新型复合材料模板在狭小空间内的应用与钢模板进行了对比分析，实际管控中取得一定效果。
        参考文献：
        [1]GB 50010-2010, 混凝土结构设计规范
        [2] JGJ94-2008, 建筑桩基技术规范
        [3] JGJ107-2016,钢筋机械连接技术规程
        [4]何业勇，傅志强．暗挖地铁车站洞内钻孔围护桩施工技术[J]．市政技术，2009，27（4）：385-387.