暗挖地铁车站洞内钻孔围护桩施工技术
刘 超
【摘 要】在暗挖地铁站导洞内施工钻孔灌注桩,因场地狭窄,施工存在很大的困难。本工程通过选取适用的设备、合理布置泥浆循环及处理系统、进行有效的组织、安排以及钢筋连接新工艺的采用,使洞内孔桩施工在工效、质量等方面取得的效果超过预期的目标,并积累一定的施工经验。 【期刊名称】铁道标准设计 【年(卷),期】2008(000)002 【总页数】5
【关键词】地铁车站； 暗挖导洞； 钻孔灌注桩； 施工工艺
在城市地铁施工中,因受地面既有建(构)筑物及地下管线等因素的限制及影响,地铁车站主要采用暗挖法进行施工,在诸多暗挖法当中，PBA法(又名‘洞桩梁’法)作为新型工法在近几年北京地铁施工中得到了应用,此法对地面建(构)筑物及管线影响相对较小,且能在很大程度上减少地面的沉降量。作为PBA工法传力结构的洞内钻孔桩在施工中起着承受主体荷载的作用,在小导洞内施工钻孔桩因受空间的限制,施工难度较地面孔桩施工相对大。笔者主要介绍地铁站洞内钻孔桩施工在设备选型、泥浆处理、施工工艺等方面内容。
1 洞内钻孔桩施工概况
北京地铁劲松站设计上采用PBA洞桩法施工,即先施工导洞,后在导洞内施工钻孔围护桩,形成桩、梁、柱受力体系后进行土方开挖及二衬混凝土施工。考虑施工所处的地质条件、施工安全、混凝土回填量及设备选用等方面因素,设计施工导洞净空尺寸为4 000 mm×4 500 mm(宽×高),导洞采用钢筋格栅喷射混凝土
支护,支护厚度为300 mm。本地铁站围护结构采用φ600@1 000钻孔灌注摩擦桩,有效桩长为21 m,共600多根,从钻孔设备、桩顶冠梁施工及混凝土回填量等几个方面考虑确定孔桩与导洞内边净距离为1 000 mm(图1)。
本工程从导洞拱部至主体底板范围内地质分布主要有中粗砂层、粉细砂层及黏土层。钻孔桩上部2 m范围内为粉细砂层,在主体底板以下穿过中粗砂层,其余部分处于黏土层中。
2 导洞内钻孔桩施工特点
洞内施工钻孔桩因受导洞空间的限制,在施工组织、劳动力合理安排、设备的选用、泥浆的循环及处理、钢筋笼的吊装及混凝土的浇筑等环节上与地面施工孔桩有较大的差异。
(1)施工场地狭小,洞内作业环境较差,各工序间施工干扰大； (2)导洞高度小,一般钻机不适用,选用改型钻机； (3)钢筋笼分节加工安装,钢筋笼连接困难及时间长； (4)洞内泥浆循环、废碴处理复杂,文明施工难度大。
3 施工设备的选择
导洞内施工钻孔桩主要受空间的限制,一般钻孔设备不适用于此作业环境的施工,应在设备选型上着重考虑轻型、钻杆高度小的反循环钻孔机械。参考同类工程施工经验,有3种钻机较为适合导洞内钻孔桩施工,一是ZWY50A型自行式反循环钻机(需对钻架高度进行适当的改装)；二是SPJT-300(上海)反循环钻机,SPJT-300反循环钻机高度为3.7 m,稍加改装,即可适应导洞内施工环境；三是选用GDS-50型(北京)正、反循环钻机(电动)。比较3种钻机的性能及结合本工程地质情况(大部分处于黏土层),从施工效率、移位方便、作业环境等方面
比较,ZWY50A型自行式反循环钻机更适合本工程导洞内钻孔桩施工，见图2、表1。
4 泥浆的循环及处理
导洞内施工钻孔桩,因受导洞内狭窄施工场地的限制,所以泥浆的处理及环境的保护相对地面钻孔桩施工难度更大些。为不影响导洞内交通运输及防止泥浆大面积污染,在导洞端部不阻碍交通处砌筑泥浆池及在孔桩外侧砖砌一道挡浆墙,墙高以泥浆不溅出为宜(一般高为300 mm),泥浆池容量应不小于单根桩体积的1.2～1.5倍为宜。本工程单位根桩体积为6.0 m3,泥浆池长3 m、宽2 m、高1.5 m,容量为9 m3。
在孔桩钻进过程中,边钻进边清理反循环吸出的泥渣,用手推车拉至竖井垂直运输至地面弃土场。在施钻的孔桩与蓄渣池之间设一块铁篦挡板以隔离沉渣,保证循环泥浆的质量。泥浆循环及处理见图3所示。
5 洞内钻孔桩施工工艺(图4)
5.1 测量定位
本站钻孔灌注桩为围护结构,同时也承担主体结构传递的竖向荷载,为减小因扩孔、成孔垂直度、钻机定位等误差造成孔桩侵限的可能性,同时也考虑了主体二衬混凝土的增加量,在进行孔桩定位时按设计桩位向外移5 cm(横向移位)。 5.2 护筒埋设
孔桩测量定位后,人工破除导洞底部初支混凝土(本工程导洞初支混凝土C25,厚300 mm),为保证导洞的稳定,孔桩跳孔(跳一钻一)进行开挖及割除导洞初支格栅。本站孔桩口以下2 m范围内为粉细砂层,考虑提拨护筒及防止孔口坍塌,施工时护筒高1.5 m,埋深1.2 m。
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