摘要：随着我国经济的快速发展，国家对各种基建工程的大量投入，继工程质量、安全、成本后，工程对周边环境（构筑物、管线）的“零影响”又成为了工程施工的又一目标。同时，随着城市管线布置及城市交通建设的日益完善和饱和，越来越多的交通纽带和管线系统呈现出交叉式、立体式的建造建设，这对相互紧邻的城市市政工程（桥梁、道路、地铁隧道、管道管线等）施工的“低影响、抗干扰”提出了更高要求。基于这种情况，本研究课题提出了复杂条件下地铁隧道边桥梁桩基础施工技术研究，以解决工程中遇到的难题。
关键词：地铁；桩基础；施工技术
1 工艺原理
“复杂条件下地铁隧道边桥梁桩基础施工技术”的基本原理为：
1）采用逆作法人工探孔至一定深度（至沙层为准），同时结合管线探测仪，排查桩基础施工范围内深层管线；2）排除管线后，采用单层钢护筒跟进，先回旋钻进成孔穿过地铁影响区域（地层），钻孔至岩层（且尽量确保在地铁线路深度以下10m范围以外）再改用冲孔施工破开岩层至设计要求深度，减小与地铁的相互影响；3）根据桩孔周边及地铁隧道地表水平、沉降位移的测量监测和数据综合分析，调整泥浆循环指标，同时采取回旋钻头低转速钻进、冲锤小冲程冲击等措施减小影响，确保顺利完成在密集埋地管线及紧邻（地下）构筑物桥梁灌注桩基础施工。
2 施工工艺流程及操作要点
2.1施工工艺流程
施工流程：测量定位→逆作法人工探孔（至砂层）→（人工摸查结合探测仪排查管线）→（回旋）钻机就位→钻进施工（护筒跟进过隧道地层）→（遇岩层）转换冲击钻机→冲孔施工（破开岩层）→一次清孔（至设计要求深度）→安装钢筋笼→安装导管→二次清孔（验收）→灌注混凝土（桩头保护）。
（注：以上桩基施工过程全程进行桩孔周边地表位移、沉降测量监测，加强桩头穿过地铁隧道影响区域地层的测量监测频率）
2.2具体操作要点
2.2.1逆作法人工挖孔结合探测仪探管
挖孔桩采用人工开挖，小型卷扬机起吊土石方，分节开挖及灌护壁混凝土成孔，分节开挖深度视地质情况采用0.5～1.0m，护壁混凝土采用自拌混凝土。
由于施工场地地处城市交通支线，桩基成孔过程可采用全封闭施工作业方案进行作业。
（1）逆作法探孔施工工艺流程：
（2）逆作法施工方法
挖孔桩采用人工开挖，小型卷扬机起吊，分节开挖及灌注钢筋混凝土护壁成孔。施工中根据地质情况按0.5～1.0m循环进尺进行施工，护壁混凝土采用自拌混凝土。挖孔桩施工技术措施如下：
1）、平整挖孔桩施工场地，桩位均位于原有开创大道行车主干道上，封闭施工桩位并布置好材料布置及作业区场地，布设挖孔桩桩位测量控制点，并编制桩位编号及坐标表，经复核无误后现场测放桩中心点，在桩位四周引测桩中心控制护桩。
2）、由人工逐层用镐、锹进行开挖。挖土顺序为先中间，后周边，第一节桩孔开挖完成后，进行护壁钢筋混凝土施工。护壁模型采用组合式钢模板，模板用U型卡连接，上、下由两半园组成的钢圈顶紧，并用桩心点校正模板位置。护壁混凝土采用≥C20早强混凝土，现场灌注，插入式捣固器振捣密实。
3）、于孔口安装半圆形防护罩，孔口周边设临边防护，高度≥1.2米并满挂安全网，安设垂直提升架、起重卷扬机、活底吊土桶及排水、通风、照明等设施，并检查其安全性能。在使用过程中，施工现场所有设备、设施、安全装置、工具、配件以及个人劳保用品等必须经常进行检查，确保完好和使用安全。
4）、开挖土石方由小型卷扬机配吊土桶起吊出孔外。采用分节开挖及灌注护壁混凝土成孔，护壁竖筋用φ16＠150沿周边布置，φ12＠200沿环向布置。护壁混凝土需振捣密实，防止渗漏水，桩孔分段开挖完成后应尽快灌注护壁混凝土，且同段必须一次灌注完毕。挖孔所出土石方用运泥车运至指定弃土场。挖孔桩通过地质较差层时，采用0.3m～0.5m短进尺、加厚护壁、增加护壁钢筋、护壁主筋超前等措施通过。孔内渗水用污水泵抽排，排出泥水经沉淀池沉淀后再排放至城市下水道。
5）、为保证护壁稳定性及整体性，护壁分节灌注成形时节与节之间要保证5cm搭接长度并预留连接钢筋，钢筋通过绑扎连接。护壁施工图如下所示。接头搭接时先进行凿毛处理，下节护壁灌注时，在接头处加强振捣，以确保接头连接质量，增强整体性和封水性能。
6）、挖孔人员上下井须使用固定钢爬梯（不得使用软绳）及挂安全带。
7）、每日开工下人前用专门设备向井下送风，风量不小 25L/S。送风 5～10 分钟后再下人作业。
8）、桩芯土应随挖随运，不得在孔口位置堆放。
2.2.2钻孔施工接冲孔施工技术工艺
（1）回旋钻进成孔
针对本工程的地质情况，并考虑桩基附近地铁盾构施工相互影响，决定采用钢护筒跟进钻进成孔，穿过地铁线路影响区域（地层），钻孔至岩层（且尽量确保在地铁线路深度以下10m范围以外）再改用冲孔施工破开岩层至设计要求深度，钻孔施工及冲孔施工均采用泥浆护壁，泥浆循环清孔。钻（冲）孔过程中进行泥浆参数指标的测定并及时调整循环泥浆的指标。
1）测量定位
2）埋设护筒（护筒跟进至地铁隧道深度地层）
护筒采用8mm厚的钢板加工制成，每一节高度1.5m，内径D（桩径）+20mm，校核桩位中心后，护筒采用人工挖埋及锤击方法逐层逐节埋设，护筒跟进钻进施工埋设至地铁隧道深度地层，以减少土体扰动和对地铁隧道盾构施工的影响，最顶部护筒上部开设1个溢浆孔；在护筒上部四周用粘土分层回填夯实，筒上部高出地下水位或孔外最高水位1.5~2米以上，并高出地面至少0.3米。护筒中心应与桩中心重合，用水平尺校核护筒的垂直度，平面偏位允许误差小于20mm，倾斜度的偏差小于1/150。
3）泥浆循环系统
①泥浆
由于地层上部为淤泥质粘土层，可利用粘土自然造浆，同时为了保证在钻进过程中泥浆的性能指标，施工时应注意控制泥浆比重、粘度、含砂率等指标，以确保成孔钻进时孔内泥浆比重控制在1.15～1.25、粘度18~26S。
②泥浆循环系统布置
配备沉淀池、循环池进行泥浆净化后流回孔内，确保终孔后灌注前孔内泥浆各项指标的要求。根据施工要求，及现场实际条件布置泥浆循环池
4）钻进成孔
1、桩机就位
护筒埋设好后，钻孔桩机就位，测量员复核护筒的偏差情况，以指导钻机的摆放。钻机就位底座应垫牢，用水平尺对机座底架进行水平调整，直至钻架垂直地面，天车吊轮、回钻盘和钻头与桩位四点中心到同一铅垂线上。钻机就位完毕，当班机班长量取机身高度，报施工员或质量员核准。
（2）冲孔施工（冲击岩面）
钻孔施工至岩层岩面并根据岩样确认后，改用冲孔施工冲击岩面至设计桩底标高。冲孔桩机替换钻孔桩基就位，使冲击锤中心对准护筒中心，要求偏差不大于±20mm。
冲击岩面时，为减小施工震动的影响，冲锤保持较小冲程，勤清渣，并定时补浆，直至设计深度，如发生斜孔、塌孔或护筒周围冒浆时，应停机。待采取相应措施后再进行施工。每钻进100～200mm要取一次岩样，并妥善保存，以便终孔时验证。冲击过程中，为防止跑架，应随时校核钢丝绳是否对中桩位中心，发生偏差应立即纠正。成孔后，应用测绳下挂0.5kg重物测量检查孔深，核对无误后，经监理工程师终孔验收后，进行下一道工序。
2.2.3过地铁（地层）区域施工保护措施
（1）钻进施工技术保护措施
为减小桩基施工在穿越地铁（地层）区域的过程中对邻近地铁产生（震动）影响，采用钻孔施工，取地铁隧道底标高深度以上/以下10m深度为地铁影响区段，并采取以下施工技术措施：
①适当增大泥浆比重（拟取1.5）及泥浆粘度等；
②孔内浆面须高于孔外（地下）水位1.5～2m，确保孔内压力，防止坍孔；
③保持低速钻进且避免空转时间过长，减小施工震动；
④桩基施工至隧道上下各2m范围时，加强观察监测情况并做好监测数据记录，根据实况及时调整施工参数，确保钻孔垂直度，避免偏孔偏钻现象；
⑤待钻至岩层岩面且在地铁影响区域深度之外时，采用冲孔施工，进行小冲程（冲锤冲程尽量不超过1m）冲孔施工；
⑥安排有丰富经验的施工人员随时注意观察桩孔内浆面升降及泥浆变化，判断钻（冲）进施工情况。
⑦加强与地铁隧道施工单位沟通，随时了解桩基施工过程中隧道变形情况。
（2）测量监测、监控
测量监测、监控目的确保桥梁桩基的稳定安全性，确保施工影响区域内的地铁隧道安全稳定，为控制施工对地铁及周围环境的影响提供判断数据，及时为桩基施工提供反馈信息，通过测量数据的分析，掌握桩基周边土体稳定性的变化规律，随时根据监测资料调整施工进程，消除安全隐患。
3 质量控制
3.1施工中所用的计量器具如经纬仪、水准仪必须经过计量部门检验并登记注册，没有计量合格证不得使用。有专人检查各种桩位的定点，定期派专人校核基准点，各种测量检查均需认真填写成果记录及附图，测量结果应准确可靠。
3.2成孔开始前应充分做好准备工作，桩机定位应准确水平、稳固，桩机冲击钻与护筒中心的允许偏差应不大于±20mm，成孔施工应一次不间断地完成，不得无故停机，施工过程应做好施工原始记录。
3.3确保桩的入岩深度，当冲击至中（微）风化岩岩面。经过取样鉴定为中（微）风化岩面（报监理、设计或勘探单位认可），再钻至设计入岩深度，必须满足设计要求，得到监理工程师或钻探单位验收合格后方可终孔。
3.4钢筋笼制作严格按图纸设计和规范要求加工，下放前，须加砼保护块，确保钢筋保护层。钢筋连接采用套筒连接，接头应符合规范要求，同时做隐蔽工程验收。
3.5钢筋笼在起吊、运输和安装中应采取措施，防止变形。安装入孔时，应保持垂直状态，对准孔位徐徐轻放，避免碰撞孔壁，下笼中若遇阻碍不得强行下放，应查明原因，酌情处理后再继续下笼。
3.6灌注混凝土前，须进行二次清孔，清孔后的泥浆浓度控制在1.10以下，同时利用测绳测量沉渣厚度，确保沉渣厚度小于5cm。
3.7混凝土灌注是确保成桩质量的关键工序，导管应连接平直可靠，密封性好，隔水塞砼强度不低于桩身砼强度，外形规则光滑并配有橡胶片。灌斗容量应能满足混凝土的初灌量的要求，混凝土灌注要连续紧凑地进行，严禁将导管提出砼面，导管埋入砼面的深度2～6m为宜，混凝土灌注中应经常测定砼面上升情况，在灌注将近结束时，应核对砼的灌入数量，以确定所测的混凝土的灌注高度是否正确，当砼灌注达到超灌标高时，经监理工程师确认符合要求方可停止灌注，同时做好水下灌注砼的隐蔽工程验收。
4 安全措施
4.1准备高扬程抽水机，除每天作业前用来抽取地下渗透的积水外，还作为平时防止地下水位急涌时的防范之用。每天作业前，对已完成的桩孔进行探测，探测其是否存在有毒气体，用空气压缩机向井内送风不少于15分钟。探测方式采用常用的放置活鸽子一段时间，看其在桩孔内的反应。另为保证完成的桩孔不给工作人员或者其它人员造成坠落，桩孔只要是在非作业时间则采用厚度不小于5厘米的木板掩盖，并采用重物压住。
4.2在挖孔过程中严格按施工要求护壁，一护到底，特别是第一层护壁必须牢固，位置必须精确，还应高出地面50CM，第一层厚度不小于20CM，护壁砼强度等级≥C20。浇注时必须用锤、铁钎将混凝土振捣密实，砼的坍落度、和易性、均匀性和密实度都必须达到设计要求。严格控制拆模前护壁质量要求，认真检查护壁砼强度达10Mpa以上方可拆模。
4.3挖孔运到地面的土石应暂时堆在距孔口边缘1米以外，堆放高度不应超过1米，并应及时运走，但载重车辆不得进入施工场内。
4.4挖孔过程应经常检查净空尺寸和平面位置，保持孔壁垂直和圆度，使孔壁受力均衡，免于塌方。挖孔时如遇透水应及时排水、及时护壁，以利防止水润土质变软面造成塌方。
4.5人员在井下作业不超过2小时、必须每班不少于2人（一人井上，一人井下）、施工期间定时井上人员呼喊井下人员，沙、石、水泥的投料人员应佩戴口罩，防止粉尘对人体的危害。
4.6由于施工场地地处城市交通支线，桩基成孔过程可采用全封闭施工作业方案进行作业，并在围蔽边界处设置警示标志及警示灯，作业期间禁止车辆通过。
4.7井口外围2-3m处设置不小于1.2m高的围圈，工具应放置在围圈之外。
4.8井口四周近处严禁堆放料具，井口工作人员禁止携带易掉入孔内的物品、工具等，以防掉入孔内伤人，孔口四周设置围栏及醒目的夜间能反光的安全警示标志，围栏留合理作业口，3m之内不许有重车通过和堆放渣料；夜间现场设专人值班。
4.9卷扬机钢丝绳锁扣采用双扣，经常检查和保养，与各杆件结合部涂上润滑剂。
4.10钻机作业中，电缆应有专人负责收放；如遇停电，应将各控制器放置零位，切断电源；如遇卡钻，应立即切断电源，停止下钻，未查明原因前，不得强行启动；严禁用手清除钻杆上的泥土，发现紧固螺栓松动时，应立即停机重新紧固后方可继续作业。
4.11作业后，应先清除钻杆上的泥土，再将钻头下降接触地面，各部制动住，操纵杆放到空档位置，切断电源，清理打扫完现场，方可离开。
4.12遇到六级以上大风，钻杆要下钻2米进行加固。
4.13进入现场的所有人员必须戴好安全帽。
4.14施工机械一切服从指挥，人员尽量远离施工机械，如有必要，先通知操作人员，待回应后方可接近。
5应用实例
实例1：广深公路—开创大道立交工程土建一标施工总承包
该工程在萝岗区南部边缘与黄浦区交界处，其中广深公路为一级公路，是广州市中心城区与新塘、东莞、深圳连接的重要交通要道，呈东西走向；开创大道为城市主干路，是进出开发区的主要道路，呈南北走向。
一标段工程规模：广深公路路段 565.591m、开创大道路段 990.722m；桥梁工程主要包括开创大道主线高架桥、B、C匝道、人行天桥一座等。本工程开创大道主线桥主跨Za7、Za8轴（桩径2m）及人行天桥TZ2、TZ3轴（桩径1.2m）桩基础设计平面位置邻近地铁13号线。
论文作者:华佳才
论文发表刊物:《基层建设》2019年第16期
论文发表时间:2019/8/30
标签：泥浆论文; 冲孔论文; 地铁论文; 作业论文; 混凝土论文; 桩基论文; 隧道论文; 《基层建设》2019年第16期论文;