地铁车站咬合桩施工技术分析

任仕超 陈键 黎邦飞

一、前言

广州目前正在进行大规模地铁建设，其中大部分车站采用了明挖法.由于地铁建设主要位于人口密集，建筑物、交通设施稠密地带，故地铁工程的基坑开挖只能在支护结构保护下进行垂直开挖。目前地铁深基坑围护结构一般采用的形式有钻孔灌注桩加水泥搅拌桩复合结构，地下连续墙结构和SMW工法.相对上述围护结构，钻孔咬合桩在地铁围护结构施工中较少有应用。该方法在国外及国内部分地区，已具备成熟的施工经验与工法，有很多成功的工程实例。其适用于沿海地区软弱地层、含水砂层地质情况下的地下工程深基坑围护结构的施工。它采用的是钢筋混凝土桩与素混凝土桩切割咬合成排桩的型式，其围护和止水效果很好，为此，在广州地铁7号线二期萝岗站深基坑工程中引入了钻孔咬合桩工法。

二、工程概况

2.1工程概况

萝岗站位于开创大道与香雪三路交叉口处，沿香雪三路南北布置，位于既有6号线萝岗站北侧。为地下三层岛式站台车站，总长度166m，标准段宽23.1m，车站基坑开挖深度约25.2m;共设5个出入口及两组风亭，其中A、B出入口采用顶管法施工，其它采用明挖法施工，围护结构采用钻孔咬合桩+内支撑形式，

2.2设计概况

萝岗站基坑分两期实施，一期为北端基坑（长度123m），二期为南端基坑（长度43m），一期基坑及二期基坑普通段咬合桩采用直径1.2m荤桩与1m素桩咬合，咬合350mm，部分为300mm，荤、素桩中心间距1.5m（部分为1.6m），深度约32.185～34m，利用旋挖钻成孔。二期基坑加深段咬合桩采用直径1.2m荤桩与1m素桩咬合，咬合350mm，荤、素桩中心间距1.5m，深度约36～38m，利用全回钻全套管钻机成孔。

旋挖钻孔桩底嵌入地层深度分别为全风化花岗岩（6H）8m、强风化花岗岩（7H）7.5m（6m荤桩+1m素桩）。为确保既有6号线萝岗站结构安全，对靠近既有六号线部分（南端头）咬合桩在此基础加深了4～7m。荤桩混凝土等级为水下C35P8混凝土，素桩混凝土等级为水下C20P8混凝土。

三、工程地质情况

萝岗站基坑地层从上到下依次为素填土、粉质黏土、砂质粘性土、全风化花岗岩及强风化花岗岩，该区段孤石较为发育，详勘揭示率达到39%，后期进场根据“一槽两钻”孤石揭示率达75.6%，如图2-1

四、施工情况

4.1施工工艺选择

由于萝岗站临近既有地铁六号线萝岗站距离较近，水平距离最近4.2m，车站根据详勘揭露孤石较发育，孤石揭示率高达76%，施工前专家对设计方案审查时提出，车站施工期间严禁采用“冲、振、爆”等施工工艺，为了保证既有线的安全，减少对周边环境的影响，车站围护结构由地下连续墙变更为钻孔咬合桩施工，临近既有线端头为了保证咬合桩成孔的质量，采用全回转全套管钻机进行施工，其他均采用旋挖桩机施工。

4.1.1机械选型

通过调查、比选及现场试验，全套管钻机能满足成桩垂直度3 ‰ 的精度要求，同时具有定位速度快、灵活、下压力大、施工噪声小等特点。旋挖钻机在成孔过程中有泥浆护壁，无孔壁坍垮问题，且成孔垂直度能由旋挖钻机垂直度控制系统自动调整和保证，在桩身混凝土处于塑性状态下完成切割咬合过程形成的排桩围护结构整体性状好、支护强度大、防渗效果佳。

施工初期现场配备一台260回旋钻机及一台360回旋钻机，由于该施工区域处于存在大量孤石，单轴抗压强度60～135MPa，260回旋钻机成孔时间较长（约3天）。360回旋钻机成孔时间较短（约24小时）。

经项目部对比分析360回旋钻机施工机械化程度高、成孔速度快、桩机就位迅速、成桩效率明显高于260回旋钻机故决定采用360回旋钻机施工。

4.2咬合桩施工工艺流程及方法

4.2.1咬合桩施工流程

咬合桩施工内容主要有：导墙施工、咬合桩钻孔、钢筋笼制作、钢筋笼吊装、咬合桩混凝土灌注。

4.2.2导墙施工

为了保证钻孔咬合桩孔口定位的精度并提高桩体就位效率，应在咬合桩成桩前首先在桩顶部两侧施作混凝土导墙或钢筋混凝土导墙。

4.2.3单根咬合桩施工工艺流程

（1）钻机就位：当导墙强度达到100%后，移动钻机就位，重新定位桩中心位置，使钻机主杆中心和磨盘中心对应于导墙孔位中心，并调整桩机于水平。另外将点位反到导墙顶面上，作为钻机定位控制点。桩位偏差不大于5cm。本工程采用咬合桩施工，桩位钻孔顺序及其重要，开放桩前应由现场技术人员确认桩号及钻孔顺序，保证相邻桩咬合，避免出现两个荤桩或两个素桩相邻的情况。

（2）成孔：采用旋挖钻成孔作业，旋挖钻的泥浆循环系统由泥浆池，沉淀槽、泥浆泵等组成，并设置排水、排浆等设施。成孔到设计深度后进行孔深、孔径、垂直度、泥浆浓度、沉渣厚度等指标测试检查，确认符合要求后，才可进行下一道工序。

（3）吊放钢筋笼：对于B桩，成孔检查合格后进行安放钢筋笼工作，此时应保证钢筋笼标高正確;

（4）灌注混凝土：如孔内有水，需采用水下混凝土灌注法施工;如孔内无水，则采用干孔灌注法施工并注意振捣;

4.2.4排桩施工工艺流程

总的施工原则是先施工A桩，后施工B桩，其施工工艺流程是：A1—A2—B1—A3—B2—A4—B3……，如图所示：

4.4咬合桩施工质量控制要点

1、做好试桩及工艺总结，合理确定各项工艺参数。

支护桩施工前必须进行试桩，选取有代表性的工程地质地段，每种施工工艺桩数量不少于一组，每组不少于3根，其中Ⅰ序桩不少于2根，Ⅱ序桩不少于1根。萝岗站部分咬合桩进入8H、9H地层，试桩阶段共计施工4组，通过试桩，验证了施工设备适应性，确定了不同地层工艺参数。