地铁车站围护桩桩位控制关键技术

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摘要:进行科学合理的桩位外放和垂直度控制确保围护桩不侵入主体结构界限，避免基坑开挖过程中破除桩身对深基坑稳定性造成的不利影响及工期的延误，同时防止过大外放造成施工成本的增加。

关键词:地铁工程;围护桩;桩位控制;垂直度控制

1围护结构的组成及作用

因钻孔灌注桩具有承载力大、抗震性好、造价低、施工周期短、对环境影响较小等优点广泛应用在地铁车站围护结构工程中，如图1所示。车站围护结构主要由围护桩、内支撑及桩间止水帷幕三大组成部分，它不仅要能保证基坑的稳定性及坑内作业的安全、方便，而且要使坑底和坑外的土体位移控制在一定范围内，确保邻近建筑物及市政设施正常使用。

2桩位控制及垂直度控制在地铁车站施工中的重要性

在基坑开挖过程中，通过测量定位主体结构外边线确保桩身不侵入主体结构界限，并且按照设计要求保留一定的空间用于施工桩间支护结构。若桩身侵入主体结构界限则需破除侵限的桩身。破桩，切割围护桩主筋势必会影响围护结构的稳定性，对基坑安全、周边建筑物及市政设施安全造成不利影响。当连续数根围护桩侵限过大时，破桩无疑会对基坑安全造成巨大的不利影响。通常为保证围护结构安全需重新设置围护桩。围护桩侵限不仅影响围护结构的安全还会造成经济损失和工期延误。若桩身远离主体结构界限则不会出现破桩给围护结构安全带来的安全隐患，但围护结构净空的增大会直接造成土方、内支撑和主体结构工程量的增加，施工成本随之加大。围护桩在钻孔过程中随着桩长的增加，由垂直度引起的桩位偏差会越来越大。桩位控制和垂直度控制的工法是保证围护结构安全，实现项目工期管理、成本管理的重要保障。

3桩位控制的关键技术

3．1外放尺寸的设定思路

为消除围护桩施工偏差对主体结构净空的影响，需对桩位进行外放。即桩位控制的关键在于桩位外放尺寸的确定，桩位外放的尺寸是由钻孔垂直度和开挖深度决定的。桩位外放尺寸L=开挖深度H*垂直度⊥+施工误差C(测量误差、不平整度、机械误差、桩体最大水平位移)。《建筑桩基技术规程》JGJ120-20124．4．8规定:“桩位允许偏差应为50mm;桩垂直度允许偏差应为0．5%。”而《地下铁道工程施工质量验收标准》GBT50299-20185．2．5规定:“垂直轴线方向的桩位允偏差为0～+50mm”;5．2．9规定:“灌注桩桩身垂直度允许偏差应小于或等于1%”。规范要求的偏差相差较大，仅可作为参考，不能作为控制桩位外放尺寸的依据。要根据工程地质条件及施工机械性能客观的进行实测及总结以确定垂直度这一关键参数，从而确定“桩位外放尺寸L”。

3．2垂直度测定方法

第一，根据地质详勘选择具有代表性的地层进行钻孔，钻孔前对钻杆进行垂直度校核，目前钻杆的垂直度可调精度达到0．1°，即0．17%。钻孔时根据地质情况实时的记录“钻孔偏差角度”，再通过三角函数计算钻孔垂直度。第二，通过“钻孔成像分析仪”可更加精确的实现对不同深度钻孔垂直度的观察和测量。

3．3桩位放样控制

通过全站仪进行桩位的放样，在桩中心外2m位置处并设置4个护桩，拉十字线以便对桩位进行复核。

3．4开孔控制

开钻前先调整钻杆至垂直，待钻杆稳定后对准桩中心缓缓下方钻斗，并安排专人观察钻斗对中情况并指挥钻机操作手进行调整。钻斗调整至桩中心后进行定位，便于后续钻孔的准确。开孔过程要缓慢低速钻进，至钻刃下1m且穿过填土层，避免产生偏移。护筒埋设后利用护桩进行护桩位的复核，偏差超过50mm时进行回填、重新开孔。

4垂直度控制的关键技术

4．1钻机设备的选择

按成孔方法不同分为正反循环钻机如图2、旋挖钻机如图3、冲(抓)式钻机、长螺旋钻机、锤击、振动、洛阳铲等。根据不同地质条件、桩长及围护桩直径选择合适的钻机，以达到安全性好、质量可控、方便快捷的目的。施工前应有主要施工机械及其配套设备的技术性能资料;成桩机械必须经鉴定合格，不得使用不合格机械。由于旋挖钻机具有适用性强、施工速度快、安全及质量有保证、施工工艺成熟等优点，在地铁车站围护桩施工中被优先选择。旋挖钻机由主机、钻杆和钻头三部分组成。主要有履带式、步履式和车装式底盘。钻头的选择是钻孔施工的关键点。对于一般土层选用锅底式钻头，对于卵石或者密实的砂砾层则用多刃切削式钻头，对强度较大的岩石地质对旋挖钻机操作手有较高的技术要求，在岩层钻进过程中更换嵌岩螺旋钻头或筒钻。具体根据岩石的强度确定合适的钻头。 钻齿是旋挖钻机系统直接与工作对象接触的部位，它的选型、布置角度、布置间距等参数正确与否对于施工效率有决定性的作用。好的钻齿应具备:无裂纹、掰不断、耐磨损、便拆装等特点。目前常用的钻齿有四类:(1)斗齿:适宜土层钻进，齿刃锋利，切削速度快，不能用于卵石、岩层等硬地质。(2)宝峨齿:相对斗齿更加粗壮，不易掰断，用于大直径土斗，适宜中小颗粒卵石、软岩。适用岩石强度5～12Mpa。(3)截齿:入岩钻齿，耐磨合金点给岩石提供更大的加压力，适宜岩石破碎。适用岩石强度12～100Mpa。(4)牙轮齿:适宜超硬岩钻进，碾压破碎岩石，牙轮自转减小入岩震动，多耐磨合金延长使用寿命。适用岩石强度100～250Mpa。

4．2钻进操作的要点

岩层钻进时钻孔垂直度易发生较大的偏差，施工管理人员及钻机操作手需要注意几个问题:(1)钻杆遇岩出现“跳动”时需开启钻机的入岩模式，并选择合适的钻头。适当降低钻孔速度避免钻杆过大的跳动。(2)钻进时短进尺，以满足垂直度偏差为要求。具体做法为:下一斗钻进前在上一斗钻孔位置先稳定钻杆，然后进行空钻扫孔，以复核上一斗的钻孔偏差。有偏差时及时上下扫孔纠偏，避免越钻越偏的现象。

4．3钻杆的校核

在钻孔施工中应定期对钻杆进行垂直度校核。

5结语

桩位控制与垂直度控制是地铁车站围护桩施工和主体结构施工的关键，对车站施工影响长远。桩位的外放尺寸和垂直度相互关系紧密，施工中要根据机械的选型、地质条件、孔深等因素进行综合考虑。科学的对桩位和垂直度进行控制，才能达到经济、安全、快捷的目的，促进项目的工期管理、成本管理和安全质量管理。

参考文献:

［1］《建筑施工手册》第五版第一分册1015．第二分册553-562．

［2］《建筑桩基技术规程》JGJ120-2012．［3］《地下铁道工程施工质量验收标准》GBT50299-2018．

作者：岳玉星 单位：中国建筑第七工程局有限公司