硬质地层中灌注桩施工技术

王庆兵

摘要：当前地铁施工为了保证施工安全以及降低成本，车站多采用明挖法施工，而明挖围护结构大多数采用“灌注桩+钢支撑”的支护形式，围护桩在较软地层中多采用普通旋挖钻机进行成孔，但是在普通旋挖钻机在遇到较多大粒径卵石或者砾岩地层的时候，成孔难度很大。本文就十号线二期公主坟站西北盾构始发井围护桩施工工艺作了简要描述，并根据具体施工实践，介绍了一些施工体会。

关键词：灌注桩；大粒径漂石；砾岩层；全护筒钻机

1工程概况

1.1设计概况

西北盾构井围护结构外尺寸18.45×21.2m，深22.7m，为地下三层结构，西北盾构井采用“Φ1000mm灌注桩（桩间距1.8m）+4道钢支撑”围护，围护桩深27.7m。见图1。

图1 西北盾构始发井平面图

1.2工程地质

本工程范围内一般为人工填土（Qml），上部第四系主要由全新统(Q4)、上更新统(Q3)冲洪积卵砾石、砂和少量粘性土组成，已揭露的下伏基岩主要为新生代下第三纪碎屑岩。卵石层中卵石含量达到60%以上，其中粒径400～600㎜以上的卵石含量达到30%～35%（重量比），砾岩层中砾石的天然抗压强度达到100MPa以上，泥岩胶结物天然抗压强度为2～3MPa。

2钻孔机械选型

根据市场调查，普通国产旋挖钻机和长螺旋钻机在砾岩地层中无法进行开挖。公主坟站使用宝峨BG25C型旋挖钻机进行围护桩试验桩施工，可以实现在硬质砾岩层和卵石层中进行围护桩成孔作业。盾构井围护桩选择使用宝峨BG25C型旋挖钻机进行成孔。

3施工工艺流程及施工步骤

3.1钻孔桩施工工艺流程图

工艺流程图见图2。

3.2主要施工步骤

钻孔工作开始前，施工场地应整平、夯实以保证钻孔设备施工平台的平整密实。

图2 钻孔桩施工工艺流程图

3.2.1临时双壁钢护筒就位及钻进

临时护筒由单节长度2-5米的护筒组成，护筒之间由平头螺栓连接。

第一节护筒上装有护筒靴（护筒靴上配有一圈切削齿），用于贯入坚硬地层、混凝土及其他障碍物。护筒可与BG25C的动力头驱动连接器连接在一起或由摇管机夹持驱动。BG25C的操作手可利用导墙将第一节双壁钢护筒准确就位。

根据地层情况，本工程实行干成孔作业，若遇透水性高的地层时，因水头压力造成护筒内涌水、涌砂，须灌注清水或稳定液，以至少1米高的水压维持压力平衡至混凝土浇注完成。

在坚硬地层钻进应使用短螺旋钻。工地现场应预备一岩心钻头以便遇到硬地层时使用。

所有钻具应配备足够的钻齿。钻齿的质量和磨损需定期检查，当发现钻齿的磨损较大或缺失时，应加以更换以确保正常的施工进度。

3.2.2清孔及测量

只要孔内有水或泥浆存在，液体的物理特性特别是悬浮沙的含量就需要检测，以确保灌注后的桩体没有夹杂沙或任和液体。

在安放钢筋笼前，应再次检测桩孔的深度，护筒的项部水下位置可使用水平仪测量，桩深使用芯卷尺测量。

3.2.3浇注的准备

混凝土导管应直下到桩底。导管的内部不应附着有任何旧的固结的混凝土以使浇注过程快捷顺畅。导管的接头之间应使用O形密封圈以确保良好的不透水性。

3.2.4安装钢筋笼

钢筋笼的加工应按照图纸进行。为使钢筋笼具有足够的刚性以避免吊装过程中的可能发生的危险，钢筋笼的加工过程中应使用点焊。

长度超长的钢筋应裁掉以尽量避免不必要的搭接。钢筋笼之间应在孔口采取点焊或钢丝绳捆扎的方法连接在一起。较长的制筋笼在吊装时应加必要的支撑。

3.2.5混凝土浇注

混凝土导管应一直下到桩底。导管的内部不应附着有任何旧的固结的混凝土以使浇注过程快捷顺畅。导管的接头之问应使用o形密封圈以确保良好的不透水性。

3.2.6临时护筒的回收

当临时护筒内的混凝土面达到至少2米的高度时，可使用摇管机起拔护筒。

混凝土面在任何时候都需保持在护筒靴以下至少1米的高度。

4质量标准及质量控制措施:

⑴、钢筋原材强度必须符合设计要求，对每一批进场钢筋要有出厂质量证明书，每60T为一批进行钢筋原材试验。

⑵、钢筋笼加工必须符合施工规范要求，同时对主筋连接做现场取样试验。

⑶、商品混凝土必须有生产单位资质证明及相关资料，各种原材合格证等完整资料。混凝土强度必须符合设计要求及施工规范规定。施工过程中须连续供应足量混凝土，防止因灌注间隔时间过长出现事故。

⑷、为避免混凝土的碱骨料反应，要求混凝土含碱量≤3kg/m3。

⑸、混凝土灌注时，每棵桩须做三组试块，标养至28d后并送专业试验室进行抗压强度试验。

⑹、有见证取样：按相关规定执行。有见证试件按业主要求数量送指定单位进行试验。

⑺、孔深、孔径、垂直度必须符合设计要求，沉碴厚度小于20cm，严格控制笼顶标高。

⑻、实际混凝土灌注量严禁小于计算体积量，即充盈系数须大于1.0。

⑼、灌注混凝土后桩顶标高及超灌量凿除处理必须符合施工规范要求。

参考文献：

[1] 张世雄;扈其勇;;浅谈钻孔灌注桩施工控制[J];山西建筑;2010年09期.

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。