地铁车站柱下端承桩施工技术研究.docx

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杨兵
（中铁六局集团有限公司交通工程分公司，北京100036）
1 工程概况
孖岭站是深圳轨道交通10号线工程的第7个站,为地下四层岛式换乘车站,车站主体结构采用现浇整体式框架结构，车站左线起点里程ZDK7+，右线起点里程DK7+，车站有效站台中心里程为DK7+，终点里程为DK7+，，。，-（），-，、。（图1）
、、、、、、、、、微风化混合岩。（图2）
车站采用1000mm厚地连墙+内支撑系统；车站标准段采用五道支撑，其中第一、第四道为钢筋混凝土支撑，第二、三、五道为钢管支撑；车站南端头采用五道钢筋混凝土支撑。
其中支撑及混凝土腰梁截面为800*1000mm，底板厚1300mm。
2 柱下端承桩施工情况
在主体结构双数轴线位置设置柱下端承桩桩，，柱下端承桩采用钻孔灌注桩施工，应确保每根桩桩端进入中风化层中H不小于4m，。车站柱下桩嵌固深度见下表。
表1 车站柱下桩嵌固深度表
底板预留位置：（图3）
图1
图2
图3
3 影响地铁车站柱下端承桩施工的原因排查及分析
柱下端承桩成桩工艺分析
结合施工条件，拟采用柱下端承桩施工工艺分2种，包含人工挖孔桩和冲击钻机成桩。
人工挖孔桩是一种采用人工挖孔成桩的灌注桩基础，其具有使用机具设备简单，占用施工场地小，施工操作方便，施工质量可靠，对周边建(构)筑物影响小，可全面开展施工，达到缩短工期，降低造价等优点。因此得到广泛应用。人工挖孔桩适用于土质相对较好、地下水位较低的黏土和亚黏土层(含少量砂卵石)。人工挖孔桩可用于公用建筑、水工建筑、高层建筑做桩基础，可承担挡土、支承、抗滑等作用。对软弱土层、流砂地质层以及地下水位较高(涌水量大)的土层则不宜采用人工挖孔灌注桩基础。
冲击钻机是一种以垂直往复运动凭借冲击力进行钻孔的工程钻机设备，其工作原理类似于凿岩的锤子。都是依靠冲击力进行钻孔作业。
优点：具有良好的钻孔性能，对较硬的地层可以有效的进行钻孔作业，且钻孔效率十分得高。适用于硬度较高的岩层、风化的岩层以及各种硬脆的地质环境中。
缺点：排屑较为困难，且对软地质以及粘度较大的土层地质钻孔有非常大的难度。使用有一定的局限性。
施工现场土方开挖至基底后，1小时左右已出现少量渗水，并降水井水量大，围护结构设计降水井深度为底板下6米，现设计柱下桩长度均超过6米，且车
站水位为地面下2日左右，人工挖孔桩深度超底板下6米后会出现大量地下水，超过连续墙深度后，土压力过大，易发生坍塌危险。
影响端承桩竖向承载力的主要因素
岩层的性质、嵌岩深度、孔壁的粗糙程度、土的强度参数、桩底沉渣、成桩工艺、桩端软弱下卧层。桩长、桩径、桩身混凝土强度等对嵌岩桩的竖向承载力都有重要的影响。
桩端持力层为花岗岩基岩且其中存在“中风化层+强风化层+中风化层”夹层，下层中风化岩层完整，上层中风化岩层破碎，并且下层中风化岩层的强度大于上层中风化岩层的强度。对地铁车站柱下端承桩而言，极易导致桩基入岩段偏斜的现象。
柱下端承桩桩端存在软弱下卧层，如土洞、溶洞、灰岩地质等；桩端岩层承载力不足，此时在竖向荷载的作用下，桩端岩层极易产生剪切、冲切、弯拉等脆性破坏；此时需对端承桩桩端阻力进行专门的验算。
对于地铁车站柱下端承桩，不管以什么岩层作持力层，若现场施工控制不当，桩底沉渣厚度超过规范要求，均出现持力层承载力不足现象。
4 针对地铁车站柱下端承桩施工风险采取的具体措施
成桩工艺的选择
结合现场实际情况以及保证安全施工，采用冲击钻机施工。
柱下桩可采用旋挖钻、冲击钻进行施工。从施工工艺、泥浆需求、对周围环境影响进行考虑，定位采用冲击钻进行施工。分析见下表。
图4
图5
表2
底板预留位置的确定
①2-2轴：2-2轴柱下端承桩在第一段底板底板施工完成后进行施工。，由于东西两侧预留位置较近，进行贯通预留处理。预留位置具体尺寸下图。
②4-4轴至26-26轴：4-4轴至26-26轴在底板施工完成后进行柱下桩施工。4-*。（图4）
底板预留孔洞位置处理
由于底板位置存在预留孔，在柱下桩施工时，桩机前段处于悬空状态，采取措施为悬空位置底板顶面上及桩机后面采用现有钢围檩沿基坑方向横铺，保证桩机稳定性。（图5）
2-2轴底板预留位置处理
①柱下桩处理方法：柱下桩处理方法，参照降水井处理进行。
a凿毛后位置高底板垫层10cm；（考虑防水保护层5cm，）
b防水铺设采取降水井处理方式，加强层40*40mm，防水铺设高度100mm，防水卷材与桩侧壁接触位置采用密封胶密封；
c柱下桩凿毛后，采用水泥基涂刷2-3次。
②底板：按照施工缝进行处理。（图6，图7）
图6 钢边橡胶止水带大样图
表3
图7 施工缝防水构造
监测：在施工柱下桩期间，实施进行对基坑进行监测，并在地面提前准备拼装好的钢支撑，若基坑监测数据异常，在垫层上按3m/道架设钢支撑，保证基坑稳定性。
泥浆池位置选择：第一段底板位置设置废水泵房，拟采用废水泵房作为柱下端承桩泥浆池，**（长*宽*高），可存放泥浆50m3。****2=，为满足施工要求，在原有沙袋封堵位置进行沙袋加高至纵梁顶面，同时在2-2轴位置加设2层沙袋封堵泥浆。3-11轴柱下端承桩施工均采用此临时泥浆池，泥浆管沿左线纵梁腋角位置铺设。（图8）
图8
桩机移位：由自带装置进行移位。由于第五道钢支撑距基底低于桩机高度，移位前需将桩机钢结构塔架提前卸掉。
桩机摆放位置：每次桩机摆放位置需避开第五道钢支撑、临时立柱及抗拔桩位置。
第五道钢支撑调整：未满足柱下端承桩空间要求，对第五道钢支撑有影响的进行适当调整，同时准备好备用钢支撑，对支撑轴力变化大的位置进行加密架设。具体需进行调整钢支撑位置见附件2。