地鐵車站圍護樁樁位控制關鍵技術(shù)

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摘要:進行科學合理的樁位外放和垂直度控制確保圍護樁不侵入主體結(jié)構(gòu)界限，避免基坑開挖過程中破除樁身對深基坑穩(wěn)定性造成的不利影響及工期的延誤，同時防止過大外放造成施工成本的增加。

關鍵詞:地鐵工程;圍護樁;樁位控制;垂直度控制

1圍護結(jié)構(gòu)的組成及作用

因鉆孔灌注樁具有承載力大、抗震性好、造價低、施工周期短、對環(huán)境影響較小等優(yōu)點廣泛應用在地鐵車站圍護結(jié)構(gòu)工程中，如圖1所示。車站圍護結(jié)構(gòu)主要由圍護樁、內(nèi)支撐及樁間止水帷幕三大組成部分，它不僅要能保證基坑的穩(wěn)定性及坑內(nèi)作業(yè)的安全、方便，而且要使坑底和坑外的土體位移控制在一定范圍內(nèi)，確保鄰近建筑物及市政設施正常使用。

2樁位控制及垂直度控制在地鐵車站施工中的重要性

在基坑開挖過程中，通過測量定位主體結(jié)構(gòu)外邊線確保樁身不侵入主體結(jié)構(gòu)界限，并且按照設計要求保留一定的空間用于施工樁間支護結(jié)構(gòu)。若樁身侵入主體結(jié)構(gòu)界限則需破除侵限的樁身。破樁，切割圍護樁主筋勢必會影響圍護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，對基坑安全、周邊建筑物及市政設施安全造成不利影響。當連續(xù)數(shù)根圍護樁侵限過大時，破樁無疑會對基坑安全造成巨大的不利影響。通常為保證圍護結(jié)構(gòu)安全需重新設置圍護樁。圍護樁侵限不僅影響圍護結(jié)構(gòu)的安全還會造成經(jīng)濟損失和工期延誤。若樁身遠離主體結(jié)構(gòu)界限則不會出現(xiàn)破樁給圍護結(jié)構(gòu)安全帶來的安全隱患，但圍護結(jié)構(gòu)凈空的增大會直接造成土方、內(nèi)支撐和主體結(jié)構(gòu)工程量的增加，施工成本隨之加大。圍護樁在鉆孔過程中隨著樁長的增加，由垂直度引起的樁位偏差會越來越大。樁位控制和垂直度控制的工法是保證圍護結(jié)構(gòu)安全，實現(xiàn)項目工期管理、成本管理的重要保障。

3樁位控制的關鍵技術(shù)

3．1外放尺寸的設定思路

為消除圍護樁施工偏差對主體結(jié)構(gòu)凈空的影響，需對樁位進行外放。即樁位控制的關鍵在于樁位外放尺寸的確定，樁位外放的尺寸是由鉆孔垂直度和開挖深度決定的。樁位外放尺寸L=開挖深度H*垂直度⊥+施工誤差C(測量誤差、不平整度、機械誤差、樁體最大水平位移)?！督ㄖ痘夹g(shù)規(guī)程》JGJ120-20124．4．8規(guī)定:“樁位允許偏差應為50mm;樁垂直度允許偏差應為0．5%?！倍兜叵妈F道工程施工質(zhì)量驗收標準》GBT50299-20185．2．5規(guī)定:“垂直軸線方向的樁位允偏差為0～+50mm”;5．2．9規(guī)定:“灌注樁樁身垂直度允許偏差應小于或等于1%”。規(guī)范要求的偏差相差較大，僅可作為參考，不能作為控制樁位外放尺寸的依據(jù)。要根據(jù)工程地質(zhì)條件及施工機械性能客觀的進行實測及總結(jié)以確定垂直度這一關鍵參數(shù)，從而確定“樁位外放尺寸L”。

3．2垂直度測定方法

第一，根據(jù)地質(zhì)詳勘選擇具有代表性的地層進行鉆孔，鉆孔前對鉆桿進行垂直度校核，目前鉆桿的垂直度可調(diào)精度達到0．1°，即0．17%。鉆孔時根據(jù)地質(zhì)情況實時的記錄“鉆孔偏差角度”，再通過三角函數(shù)計算鉆孔垂直度。第二，通過“鉆孔成像分析儀”可更加精確的實現(xiàn)對不同深度鉆孔垂直度的觀察和測量。

3．3樁位放樣控制

通過全站儀進行樁位的放樣，在樁中心外2m位置處并設置4個護樁，拉十字線以便對樁位進行復核。

3．4開孔控制

開鉆前先調(diào)整鉆桿至垂直，待鉆桿穩(wěn)定后對準樁中心緩緩下方鉆斗，并安排專人觀察鉆斗對中情況并指揮鉆機操作手進行調(diào)整。鉆斗調(diào)整至樁中心后進行定位，便于后續(xù)鉆孔的準確。開孔過程要緩慢低速鉆進，至鉆刃下1m且穿過填土層，避免產(chǎn)生偏移。護筒埋設后利用護樁進行護樁位的復核，偏差超過50mm時進行回填、重新開孔。

4垂直度控制的關鍵技術(shù)

4．1鉆機設備的選擇

按成孔方法不同分為正反循環(huán)鉆機如圖2、旋挖鉆機如圖3、沖(抓)式鉆機、長螺旋鉆機、錘擊、振動、洛陽鏟等。根據(jù)不同地質(zhì)條件、樁長及圍護樁直徑選擇合適的鉆機，以達到安全性好、質(zhì)量可控、方便快捷的目的。施工前應有主要施工機械及其配套設備的技術(shù)性能資料;成樁機械必須經(jīng)鑒定合格，不得使用不合格機械。由于旋挖鉆機具有適用性強、施工速度快、安全及質(zhì)量有保證、施工工藝成熟等優(yōu)點，在地鐵車站圍護樁施工中被優(yōu)先選擇。旋挖鉆機由主機、鉆桿和鉆頭三部分組成。主要有履帶式、步履式和車裝式底盤。鉆頭的選擇是鉆孔施工的關鍵點。對于一般土層選用鍋底式鉆頭，對于卵石或者密實的砂礫層則用多刃切削式鉆頭，對強度較大的巖石地質(zhì)對旋挖鉆機操作手有較高的技術(shù)要求，在巖層鉆進過程中更換嵌巖螺旋鉆頭或筒鉆。具體根據(jù)巖石的強度確定合適的鉆頭。 鉆齒是旋挖鉆機系統(tǒng)直接與工作對象接觸的部位，它的選型、布置角度、布置間距等參數(shù)正確與否對于施工效率有決定性的作用。好的鉆齒應具備:無裂紋、掰不斷、耐磨損、便拆裝等特點。目前常用的鉆齒有四類:(1)斗齒:適宜土層鉆進，齒刃鋒利，切削速度快，不能用于卵石、巖層等硬地質(zhì)。(2)寶峨齒:相對斗齒更加粗壯，不易掰斷，用于大直徑土斗，適宜中小顆粒卵石、軟巖。適用巖石強度5～12Mpa。(3)截齒:入巖鉆齒，耐磨合金點給巖石提供更大的加壓力，適宜巖石破碎。適用巖石強度12～100Mpa。(4)牙輪齒:適宜超硬巖鉆進，碾壓破碎巖石，牙輪自轉(zhuǎn)減小入巖震動，多耐磨合金延長使用壽命。適用巖石強度100～250Mpa。

4．2鉆進操作的要點

巖層鉆進時鉆孔垂直度易發(fā)生較大的偏差，施工管理人員及鉆機操作手需要注意幾個問題:(1)鉆桿遇巖出現(xiàn)“跳動”時需開啟鉆機的入巖模式，并選擇合適的鉆頭。適當降低鉆孔速度避免鉆桿過大的跳動。(2)鉆進時短進尺，以滿足垂直度偏差為要求。具體做法為:下一斗鉆進前在上一斗鉆孔位置先穩(wěn)定鉆桿，然后進行空鉆掃孔，以復核上一斗的鉆孔偏差。有偏差時及時上下掃孔糾偏，避免越鉆越偏的現(xiàn)象。

4．3鉆桿的校核

在鉆孔施工中應定期對鉆桿進行垂直度校核。

5結(jié)語

樁位控制與垂直度控制是地鐵車站圍護樁施工和主體結(jié)構(gòu)施工的關鍵，對車站施工影響長遠。樁位的外放尺寸和垂直度相互關系緊密，施工中要根據(jù)機械的選型、地質(zhì)條件、孔深等因素進行綜合考慮。科學的對樁位和垂直度進行控制，才能達到經(jīng)濟、安全、快捷的目的，促進項目的工期管理、成本管理和安全質(zhì)量管理。

參考文獻:

［1］《建筑施工手冊》第五版第一分冊1015．第二分冊553-562．

［2］《建筑樁基技術(shù)規(guī)程》JGJ120-2012．［3］《地下鐵道工程施工質(zhì)量驗收標準》GBT50299-2018．

作者：岳玉星 單位：中國建筑第七工程局有限公司