浅述地铁车站钻孔灌注桩及格构柱施工_地铁车站钻孔桩施工
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浅述地铁车站钻孔灌注桩及格构柱施工
郝旋
中铁一局集团第五工程有限公司、陕西宝鸡、721000 摘要：车站钻孔灌注桩及临时格构柱施工是一项质量要求高、施工工序多，并在较短的时间内连续完成的地下隐蔽工程。钻孔灌注桩及临时格构柱的成孔、清孔钢筋笼及格构柱的制作、吊运、安装等施工工艺。
关键词：地铁车站；钻孔灌注桩；临时格构柱；施工工法
1、工程概况
1.1工程简介
XX站位于杭州市西湖区，星洲街和星艺街之间的古墩路下南北向设置。全站总长200.8m，站台宽度12.6m，标准段净宽21.3m，主体建筑面积为11087 m。车站为地下二层双柱三跨框架结构，共设置4个出入口（其中D出入口预留，本期不实施），2组风亭。主体采用φ1200钻孔灌注桩，共38根，临时支撑格构柱共38根，采用Q345B钢制作，焊条采用E43型。附属抗拔桩采用φ800钻孔灌注桩，共35根，（A出入口2号风亭每根30～35m，共29根；1号风亭每根25m，共6根）。临时支撑格构柱共7根，采用Q345B钢制作。
21.2工程地质及水文概况
主体基坑主要位于人工填土层、（淤泥质）粘土、（淤泥质）粉质粘土层。基坑底板基本坐落在⑥1淤泥质粘土、⑦1粘土、⑦2粉质粘土层。地下连续墙底进入⑨2粉质粘土层。附属基坑底板基本坐落在④1淤泥质粘土及④2淤泥质粉质粘土层中。钻孔灌注桩底部位于中风化泥质粉砂岩。
2、主要管理人员配置
工程施工主要人员配置： 1名专业工程师、1名质检工程师、1名安检工程师、1名测量工程师、1名试验工程师、1名现场领工员、2名技术员，由项目总工和生产副经理全面负责安全、质量和进度。
3、施工工艺及施工要点
3.1施工工艺流程
临时格构柱基础钻孔桩成孔采用SR150C型旋挖钻机。旋挖成孔首先是通过底部带有活门的桶式钻头回转，并直接将其装入钻斗内，然后再由钻机提升装置和伸缩钻杆将钻斗提出孔外卸土，这样循环往复，不断地取土卸土，直至钻至设计深度。对粘结性好的岩土层，可采用干式或清水钻进工艺，无需泥浆护壁。而对于松散易坍塌地层，或有地下水分布，孔壁不稳定，必须采用静态泥浆护壁钻进工艺，向孔内投入护壁泥浆或稳定液进行护壁。
3.2钻孔灌注桩施工要点 3.2.1场地处理
根据设计要求合理布置施工场地，先平整场地、清除杂物、换除软土、夯打密实，局部土质较软部分考虑采用砖渣铺设压实。在进行场地整平后，将场地平整夯实，清除杂物；钻机的安置应考虑钻孔施工中孔口出土清运的方便。
3.2.2桩位放样
桩位放样采用全站仪放样，按“从整体到局部的原则”进行灌注排桩桩位放样，放线定位严格遵守《工程测量规范》中有关桩基施工的规定。为确保桩位准确无误，桩位经坐标计算后，必须校核，桩位采用全站仪进行放样。在复核确认控制点无误后，由专业测量人员放样桩位。
3.2.3护筒埋设
桩位确定后，利用十字线放出四个控制桩基中心位置，并以四个控制桩为基准进行埋设护筒。埋设钢护筒时通过四个控制桩控制，把钢护筒吊放进孔内，找出钢护筒的圆心位置，使钢护筒中心与钻机钻孔中心位置重合。同时用水平尺或垂球检查，使钢护筒垂直。在孔底回填夯实300-500mm厚度的粘土后，再安放护筒，以免护筒底口处渗漏塌方，夯填时要防止钢护筒偏斜，随夯填随检查。
3.2.4泥浆调制
本工程泥浆采用膨润土备制，泥浆材料配比如下：CMC：纯碱：膨润土：水=1：12：250：3120，采用泥浆搅拌机制作。由于地基岩土中夹有杂填土、粉质粘土等，且地下水位较高，调制出良好泥浆的各项性能指标尤为重要。泥浆相对密度：1.02－1.10，粘度：18－22s，砂率≤4％，泥皮厚度：＜2mm，PH值：大于7。施工过程中随时检测清孔后灌注砼时泥浆的各项性能指标，确保泥浆对孔壁的撑护作用，避免发生施工事故。
3.2.5钻机就位
钻机就位前，施工场地平整处理，保证钻机底座场地应平整、夯实，用枕木垫稳，避免在钻进过程中钻机产生沉陷。检查钻机的性能状态是否良好。保证钻机工作正常。钻机钻头相对桩位中心偏差不得大于20mm。
3.2.6钻孔施工
钻机就位后，调整钻杆垂直度，注入调制好的泥浆，然后进行钻孔。当钻头下降到预定深度后，施加压力，将土挤入钻斗内，仪表自动显示筒满时，钻斗底部关闭，提升钻斗将土卸于堆放地点。钻机施工过程中保证泥浆面始终不得低于护筒底部，保证孔壁稳定性。通过钻斗的旋转、削土、提升、卸土和泥浆撑护孔壁，反复循环直至成孔。
3.2.7成孔检验
对孔深、孔径、孔位、孔形和斜度等进行检查，孔径和孔深必须符合图纸要求。
3.2.8清孔
清孔是钻孔灌注桩施工保证成桩质量的重要一环，通过清孔确保桩孔的质量指标、孔底沉渣厚度、循环液中含钻渣量和孔壁泥垢等符合桩孔质量要求。可采用泵吸反循环抽浆的方法清孔。灌注桩桩孔因有较厚的易坍土层，清孔后不能立即终孔，而在孔内下入钢筋笼，安装好灌浆导管后施行二次清孔作业，以使砼灌注前孔底沉渣厚度符合要求，保证砼成柱质量。
3.2.9钢筋笼加工
钢筋笼所用原材料严格执行双控，有出厂质量证明书，且经复试合格后方准使用。钢筋笼制作前，铺设钢筋笼制作平台，安装钢筋笼制作胎具，依据钢筋笼制作大样图，按设计图纸及规范要求制作，钢筋笼几何尺寸允许偏差须满足设计规范要求。钢筋笼加工完成后方可进行下道工序。
3.3格构柱施工要点
3.3.1立柱桩格构柱构造
临时格构柱应插入钻孔灌注桩（桩顶）以下3.0m。缀板间距均不应大于800mm、700mm。个别特殊部位间距不应大于900mm。
格构柱采用Q345B钢制作，焊条采用E43型。因此钢板进场前按照图纸设计尺寸及数量要求钢板厂家用机械冲切成片，保证缀板边角顺直。按设计要求尺寸调整摆放好，用100*100方形混凝土垫块及铁楔子初步控制平整度，并用水平尺和卷尺微调后固定好。通过三片缀板点焊固定后，开始进行“半边”格构柱剩余缀板的点焊，为避免焊接过程中钢结构受热产生的变形，需对固定后的格构柱仍需要使用卡具及手动调紧器固定。要求控制好格构柱整体平整度、整体顺直度、整体设计尺寸以及断面方正度（偏差±1°内）。
格构柱制作好后应整齐堆放在平整干净场地内，且格构柱端头位置焊接4根直径28mm吊筋（带吊耳），吊筋长度应根据场地标高计算确定；分别与4根角钢端头双面焊接15cm，焊缝质量必须满足要求。
格构柱间对接焊接时接头应错开，保证同一截面的角钢接头不超过50％，相邻角钢错开位置不小于50cm。角钢接头在焊缝位置角钢内侧采用同材料短角钢进行补强。
3.3.2钻孔灌注桩钢筋笼及临时格构柱吊放安装
钢筋笼吊装采用一台50t汽车吊分节吊起钢筋笼，吊点位置和数目按正负弯矩相等的原则计算确定，在型钢柱离地面一定高度后，再由50t的履带吊垂直起吊，成竖直方向后，用大吊车一次进行起吊安装就位。
将吊起的格构柱缓慢放入钢筋笼内，格构柱进入桩顶3m，尽量避免碰撞钢筋笼。钢格构柱下部与钢筋笼焊在一起，在钢格构柱上部设吊环。钢格构柱吊装到设计位置后，用φ100mm圆钢横担于护筒上，将钢格构柱吊住，稳定在设计标高位置，防止其上浮。然后采用导管法灌注水下砼成桩。
3.3.3格构柱定位 格构柱安装工程质量控制工序如下：
确定定位点→定位器就位→格构柱就位→格构柱与钢筋笼焊接→垂直度控制→（导向架）格构柱定位→垂直度复测→下导管。
3.3.4格构柱的固定
将用定位的四个点引测至型托梁上，垂直方向用两台全站仪进行位置控制，标好位置，同时报请监理人员根据观测记录再次进行复核，在钢筋笼入孔后，格格柱位置安装定位导向架，架高1500mm，架体为14#槽钢对拼焊接，导向架中部定位孔每边与格构柱大50mm，便于螺检连接和柱位调整，格构柱顶至导向架设置与格构柱同规格导柱，导柱与下部格构柱四边通过Φ28螺栓连接，格构柱在下落过程中用靠尺进行检测，最终保证格构柱中心及方位符合设计要求。
3.4砼灌注成桩
灌注桩实际灌注高度应比设计桩顶高出1.5m，保证桩顶标高以下砼强度符合设计要求。实际浇灌的水下砼强度比设计的砼强度提高一级。水下砼用的水泥、集料、水、外掺剂以及砼的配合比设计、拌和、运输等必须符合规范的规定。现场取样制作试块（150mm*150mm*150mm），标准养护28天。
导管采用直径30cm钢管，每套70m。接头应具备装卸方便，连接牢固，并带有密封圈，保证不漏水不透水。导管内壁光滑、圆顺，内径一直，接口严密。导管直径与桩径及混凝土浇筑速度相适应。使用前进行试拼、承压和接头抗拉试验。导管组装后的轴线偏差，不超过钻孔深得0.5%。
导管长度按孔深和工作平台高度决定。漏斗底距孔上口大于一节中间导管长度。导管安装后，其底部距孔底有250mm-400mm的空间。导管安装完毕后二次测定孔底沉渣厚度，达不到规定要求时二次清孔，达到规定要求时，立即灌注砼。
水下混凝土灌注过程中，应经常测探井孔内混凝土面的位置，及时地调整导管埋深，导管埋深宜控制在2～6m。严禁导管拔出混凝土面，安排专人测量导管埋深及管内外混凝土面高差。在灌注过程中宜使导管在一定范围内上下窜动，防止混凝土凝固，增加灌注速度。为确保成桩桩顶砼质量，在桩顶设计标高上超灌1.5米砼，防止浮浆过多，影响桩头质量，技术人员计算剩余砼数量，然后通知搅拌站需要的砼数量，以免造成浪费。
4、进度安排
根据业主对总体工期和各节点工期的安排计划，为了确保任务圆满完成，结合现场的实际施工情况和上道施工工序的完成时间，在基础施工中，必须增加各项投入（物力、财力、人力、机械设备等），加大力度，组织好各项施工。
在现场各项准备工作就绪，具备钻孔灌注桩及临时格构柱开工条件后，每台钻机一天完成成品桩2根。
5、资源配置计划
专业有同类经验的桩机施工队，根据施工进度与工程状况按计划分阶段进退场，保证人员机械的稳定和工程的顺利展开。根据工程量，确定分阶段施工人员数量及需用计划。检查施工人员资质情况，确保各工种持证上岗。
根据地质勘察报告提供的场地地质、水文情况和本工程桩的设计要求，经比较各种钻机的技术性能及优缺点,决定工程选用QY150G219反循环钻机。组织桩机及配套机具进场组装调试，并完成施工机械检验工作。
6、施工保证措施
钻机操作人员，要经过专门的培训，取得操作合格证后才能上岗。成孔机械操作时应安放平稳，防止成孔作业时突然倾倒，造成人员伤亡或机械设备损坏。地质条件和孔内情况变化，认真控制泥浆密度、孔内泥浆高度、护筒埋设深度、钻机垂直度、钻进和提钻速度等，以防塌孔，造成机具塌陷事故。所有成孔设备，电路要架空设置，不得使用不防水的电线或绝缘层有损伤的电线；电闸箱和电动机应有接地装置，加盖防雨罩；电路接头应安全可靠，开关应有保险装置。
6.1泥浆制备、贮存
泥浆池四周要加防护栏杆，防止机械、人员掉入泥浆池。使用泥浆泵应注意接线柱盖要密封，不得漏进泥浆。
6.2钢筋笼制作及吊装
钢筋加工时非操作人员不得擅自动用机械，切断钢筋时应让刀口与钢筋垂直，防止切飞伤人。钢筋笼吊装前认真检查吊具及吊点的安全性，起吊时注意钢索受力情况，避免不均匀受力及扯挂现象。吊臂工作半径内不准有人走动或停留。夜间起吊钢筋笼，要有足够的上、下照明，并要有经验的起重工指挥。上下钢筋笼对接时，人员应站在两端协助定位，无关人员禁止站在笼边。焊接上下钢筋笼时，吊车司机应集中精力并绝对保证刹车安全可靠。不准用小吨位的吊车吊偏重的钢筋笼。钢筋笼起吊后，应用拖绳控制其稳定，不准用手扶。
6.3混凝土浇筑
混凝土灌注时，装、拆导管人员必须做好安全防护；拆卸导管时，其上空不得进行其他作业，导管提升后继续浇灌混凝土前，必须检查其是否垫稳或挂牢。后压浆桩高压注浆时，浆液应过滤；高压泵应有安全装置，当超过允许泵压时，应能自动停止工作。注浆人员应戴防护眼镜、手套等防护用品；注浆结束时，必须坚持泵压回零，才能拆卸管路和接头，以防浆液喷射伤人。
6.4其他
施工机械设备应按操作规程进行操作。所有电器设备要有接地装置，雷雨天要停止操作。灌注桩成孔后在不灌注混凝土之前，应用盖板封严，以免掉土或发生人身安全事故。恶劣气候应停止成孔作业，休息或作业结束时，应切断电源总开关。
7、文明施工及环境保护措施
施工组织设计中突出对环保施工、文明施工的管理，施工方案按照技术可靠、措施完善的原则编制，把“景观施工”、良好生产秩序、良好生活秩序作为总平面布置、施工顺序安排的前提和原则，尽力创建文明、环保的施工环境，维护市政府形象。施工前充分调查了解工程周边环境情况，施工紧密结合环境保护、文明施工进行。施工中实施文明施工，减少废气、振动、噪声、扬尘污染，杜绝随意排放污水、胡乱丢弃垃圾等对环境的污染，维护交通运输，注重“景观感”。施工过程实施环境管理体系标准，建立环境管理体系和控制程序，进行环境管理。建设“绿色工地”，实施“环保施工”。
结束语
自2015年1月钻孔灌注桩及临时格构柱开始施工后，通过本施工工艺指导，施工过程中未出现安全责任事故与不良行为，确保了工程节点工期，使其质量达到设计要求。
参考文献
[1]《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299-2003）。[2]《建筑基坑工程技术规范》（YB9258-97）。[3]《建筑桩基技术规范》（JGJ 94-2008）。[4]《钢筋焊接及验收规程》（JGJ18-2012）。[5]《钢筋机械连接通用技术规程》（JGJ107-2010）。[6]《混凝土外加剂应用技术规范》（GB50119-2003）。
[7]浙江省工程建设标准《建筑基坑工程技术规范》（DB33/T1096-2014）。国家、部委颁发的其他相关规范和标准及省、市有关规定。
作者简介：郝旋，男，汉族，1987年生，2010年毕业于西安铁路工程职工大学，籍贯：陕西省周至县，助理工程师，主要从事高速铁路施工、地铁施工。通讯地址：浙江省杭州市西湖区杭州地铁2号线二期工程SG2-20标项目部。
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