地铁隧道内低净空钻孔灌注桩施工技术研究

谭飞飞

（中铁隧道集团三处有限公司，广东 深圳 518052）

1 工程状况

重庆轨道交通五号线土建5101标工程，里程为DK7+800～DK11+010.446，线路全长3210.446m。其中右线隧道长1152.784m，左线隧道长1158.044m（含长链5.260m），总长2310.828m。

2 隧道设计状况

区间隧道采用曲墙+仰拱的五心圆马蹄形断面，其单洞单线洞身段开挖尺寸为7m×6.87m，采用全断面法开挖支护；衬砌均为复合式衬砌。区间分A型、B型、C型、D型、E型5种断面衬砌形式，有为Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级围岩。

园丹区间其中穿越右线YDK8+464.500～YDK8+714.956、左线ZDK8+468.500～ZDK8+706.737回填土区的隧道，隧底采400mm钻孔灌注桩处理。隧道仰拱下面回填区厚度小于1m采用C20素混凝土换填，仰拱下面回填土区厚度大于1m采用，400mm桩基加固，桩横向布置4根，纵向桩间距为1.2m。其中右线施工桩基798根，长9932.08m；左线施工桩基652根，长7131.68m。 隧道底部设计见图1。

图1 隧道底部桩基横断图

3 设计优化与设备改进

园丹区间桩基设计图靠边墙两排桩距隧道拱顶垂直高度为5.86m，不能满足普通的钻孔设备的安装要求，因此将桩基向隧道中线方向偏移30cm，桩基距拱顶垂直高度为6.2m。同时尽量采用钻孔设备高度相对低，并在钻孔设备的顶端钻机自动预警装置，防止钻机与隧道发生碰撞，所产生安全隐患，保证能够正常施工运行。

自动预警装置显示屏的数字会直观的告知操作司机钻机顶部与隧道之间的距离，解决了操作司机及指挥人员肉眼观钻机顶部与隧道之间距离的误差。自动预警装置主要由摄像头、蜂鸣器、超声波探头、控制盒、显示屏等组成。

4 区间施工总体方案

区间为单洞单线隧道，回填段采用台阶法进行开挖，其余断面均采用全断面法进行开挖。区间由起点和终点两端同步向中间进行施工，小里程端由园博中心站B支通道向大里程端施工，大里程端由丹鹤站1号支通道向小里程端施工，当隧道两端开挖工作面距离接近15m时，停止一端工作面，由另一端继续施工贯通。

区间隧道每200m设置一横向通道连通左右线，后行隧道超过横向通道30～40m后施工先行隧道仰拱及衬砌，左右线开挖支护施工均通过横向通道转至后行隧道进行通行，待先行隧道仰拱施工至横向通道处后再施工后行隧道仰拱及衬砌，同时左右线开挖支护施工均通过已完成仰拱的先行隧道进行通行。

5 钻孔灌注桩

5.1 技术参数

区间隧道底位于回填层段时，隧道底设置ɸ400钻孔灌注桩，桩底嵌岩深度1.5m，同时此处的天然湿度单轴抗压强度达10.6MPa。每断面横向设置4根桩，桩纵向间距1.2m。

5.2 施工工艺流程

施工工艺流程详见图2所示。

图2 钻孔灌注桩施工工艺流程图

图3 钻孔灌注桩钻进施工

图4 钢筋笼安装施工

图5 钢筋笼验收标准

5.3 施工方法及要求

（1）施工准备

定位放样，在破除临时碾压过的隧道路面上，测定桩位以及地面标高。如地面标高过高，可以先降地面标高，防止安装设备时发生设备与隧道顶部干涉。

埋设护筒，护筒直径较桩径大10cm，壁厚6mm，长1.5～2.0m，护筒采用挖埋的方法埋设，四周采用粘土回填夯实，护筒顶高出地面不少于0.3m，护筒中心与桩中心偏差不得大于20mm。

钻机安装时，注意设备与隧道壁之间发生碰擦，产生安全事故。安装完成后，检测钻机与隧道顶部的距离，同时核对钻机报警系统显示器的数字是否一致，调整报警蜂鸣的安全距离。

（2）成孔施工

①旋挖钻进

在隧道底部位于回填层段中，钻进速度不能超过1m/min；在岩层中的钻进速度0.3～0.5 m/min之间，如果速度过大，钻机会发生上下跳动，此时及时降低钻速使之平稳。

及时观测配备的导向装置，控制钻孔的垂直度，使之在允许范围内。钻进过程中若发生斜孔、弯孔、缩径、塌孔或沿护筒周围冒浆以及地面沉陷等情况，立即停止钻进，采取措施处理，待孔壁稳定后再钻。

②清孔

当电脑上的深度显示值钻进深度达到设计深度后，采用旋挖斗清孔，原位多次旋转渣斗，利用斗齿将桩底清平底，使孔底的沉渣旋入斗内，并清除。

清渣完成后，用测仪器绳设备检测孔4个方向，如果测量深度4个方向一致，说明桩孔合格，否则再次进行作业，直到完全合格。

对孔深、孔位、垂直度、桩位偏差的检查，当各项指标均满足要求后，通知监理进行验收，验收合格后吊放钢筋笼。

（3）钢筋笼制作吊装

①钢筋笼集中制作，采用每节3m为基本长度，另一节根据孔桩的深度进行调节，满足施工需要。

②采用钢筋笼外焊T型+泡沫垫块的方法，满足钢筋笼的主筋与桩孔壁之间距离设计要求。

③钢筋主筋采用直螺纹钢套筒连接，35d范围内接头数不得超过钢筋总数的一半，钢筋笼长度露出桩顶高度不小于30d。

④钢筋笼加强箍设置三角形内撑，防止吊运时扭转、弯曲，吊装时随钢筋笼下放割除，以免影响导管上下。

⑤钢筋笼抓吊放时，注意钻机顶部报警器是否有发出警报声音。如有及时停止作业，检查并处理危险事故源。对准孔位，待钢筋笼平稳后，由专人扶着缓慢下沉，避免碰撞孔壁。

水下混凝土灌注前复测沉碴厚度，沉碴厚度不大于10cm，如超过规定值时用导管进行二次清孔，验收合格后立即进行水下混凝土灌注，其间歇时间不宜超过4h。

⑥混凝土灌注

成孔后桩孔内灌入3～5m清水，桩身采用C30水下混凝土灌注法施工。混凝土灌注采用导管灌注，灌注时混凝土输送车直接卸入料斗内灌注。

为保证孔壁的完好性，在成孔后3～4h内下完钢筋笼，并开始灌筑混凝土。成孔需要一次完成，成孔完毕至灌注混凝土的最长时间不能大于24h。

5.4 检查验收

表1 钻孔桩成孔质量标准

表2 混凝土灌注质量标准

5.5 钻机移动

钻机在隧道内移动时，先将设备朝隧道中线方向平移，再做纵向移动。

由于隧道内空间狭小，司机操作移动时，除观察显示屏，还要听从指挥人的口令和自动预警装置的预警蜂鸣声。这样才会降低桩机顶部与隧道碰撞的可能性，确保钻机安全施工。