钻孔灌注桩在快速公交枢纽项目中的应用
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摘要：乌鲁木齐市三屯碑快速公交枢纽基坑地势南北两侧高中间底，位于一近东西向冲沟内且东侧有一水库，基坑开挖域内地下水位仅为3～6m。结合工程实际介绍了钻孔灌注桩在潜水位基坑围护中的应用。
关键词：基坑；钻孔灌注桩；施工工艺
中图分类号：TB 文献标识码：A 文章编号：16723198（2012）20018202
0 引言
钻孔灌注桩是指在桩位上就地成孔，然后在孔内安放钢筋龙骨灌注混凝土形成的桩基。施工过程中振动小、噪音低、施工速度快、承载力和横向钢度大等优点，由于钻孔灌注桩能适应各种底层，故在工程地质情况较复杂，地下水位较高且需要护壁的工程中广泛应用。
1 工程概况
乌鲁木齐市三屯碑快速公交枢纽中地铁始发站位于乌鲁木齐市天山区胜利路、新华南路、三屯碑路及燕窝路交汇处的燕窝路下，为地下一层侧式站台，紧邻地铁站东侧、原水上乐园地下停车场为地下二层框架结构的社会停车库；地下停车库地面为公交系统综合发车场。结构主体采用明挖法施工，基坑围护采用钻孔灌注桩加内支撑的支护方案，利用旋喷桩止水帷幕固沙截水。主体采用现浇钢筋混凝土箱型框架结构，结构外设全包防水层。
2 地质及水文情况
2.1 地质情况
三屯碑综合交通枢纽施工区位于剥蚀丘陵区，结构主体所处地势南北两侧高中间底（56年黄海高程系925～928m之间），东侧150m为水上乐园水库（938m）。场地原为一近东西向冲沟，后由于修建三屯碑水库（原青年水库）及市政工程不断回填平整，形成目前地形。施工区域主要分布在粉土层、圆砾层、中风化层、砂岩层，由上到下依次为（1）杂填土、（2）粉层土、（3）砂类土、（4）圆砾、（5）泥岩、（6）砂岩。本次施工基坑深度为10.03m～13.37m，施工区域主要分布在粉土层、圆砾层、中风化层、砂岩层。
2.2 水文情况
地下水位在923.3m（地下3～6m）。地下水可分为松散岩类孔隙潜水、承压水和碎屑岩类裂隙水。
2.3 不良地质及特殊地质问题
（1）场地内填土由杂填土组成，主要为卵砾石、建筑垃圾和少量生活垃圾，分布不均，厚度差异较大，一般都在1～8.6m。地下水位附近有较高的含水量。杂填土的极不均匀性是其最大的特点、且物理力学性质差异，对施工建设有很大影响。
（2）当基坑位于地下水位附近或者砂层中时，砂层的渗透系数较大。尤其是基坑范围内分布有粉砂圆砾层，在基坑开挖和降水时极易产生管涌，涌沙事故。
3 钻孔灌注桩施工方案
由于主体结构范围内地下水位仅为3～6m，实挖探坑水位为1.5～2m，渗透系数较大，在基坑开挖时对施工具有很大的危害。基坑开挖维护采用钻孔灌注桩+钢管内支撑结合的支护体系，承担施工期间全部的侧向土压力。围护结构采用直径800mm，桩心间距1500mm钻孔灌注桩，局部区域采用直径800mm，桩心间距1200mm钻孔灌注桩。钻孔桩要嵌入中风化岩层中。钻孔桩施工采用旋挖钻机成孔，分为四序成桩、泥浆护壁、钢筋笼在加工平台整体预制、吊机吊放，商品砼导管法水下灌注一次成型。为防止钻孔桩施工时由于相邻两桩施工距离太近或间隔时间太短，容易造成塌孔或桩身质量受损，采取分批跳孔施作，钻孔桩施工时按四序成孔。
4 钻孔桩灌注桩施工流程
施工准备桩位放线桩位复测旋挖钻机就位护筒埋设制备泥浆旋挖钻井、成孔向孔内注水及粘土清孔成孔检查测量孔深、垂直度、直径钻机移位吊装钢筋笼下导管灌注前准备（制作灌注混凝土）灌注水下混凝土拆、拔管套孔口回填桩头剔凿清处理桩体检测。
5 钻孔桩灌注桩施工工艺
5.1 施工准备
清除设计桩位范围内场地的杂物、障碍物，平整施工场地，保证旋挖钻机底座场地平整、夯实，避免在钻进过程中钻机产生沉陷。
5.2 测量放线
采用导线与三角测量相结合的方法建立控制网，所有控制网点都要作好精心保护，在施工中要经常复测，一旦出现偏差应及时进行修正恢复。场内使用的临时水准点，依据城市水准点和高程引入场内并认真加以保护。
5.3 机械就位、护筒埋设
桩位确定后，利用十字线放出四个控制桩位，并以四个控制桩为基准进行埋设护筒。护筒埋设：护筒由厚度4～6mm钢板制成，护筒直径比桩基孔径大100-150mm，每节护筒长度1.5-3.0m，护筒至少高出地面30cm。以防止杂物、泥水流入孔内。在护筒的上口边缘开设2个溢浆口，便于泥浆溢出流回泥浆池，进行回收和循环。
5.4 护壁泥浆调制
钻孔灌注桩成孔过程中，需要穿透较厚的圆砾层、粉土层，容易在钻进过程中因泥浆护壁方面的缺陷导致成孔过程中出现塌孔、缩颈等问题，此外泥浆还具有冷却机具和等作用，故优质的泥浆稳定液护壁是钻孔灌注桩成孔的关键之一。护壁泥浆配置选用优质钠膨润土作为主要材料，投入水中搅拌均匀，适当加入必要的化学处理剂（纯碱及CMC纤维素）存放24小时以上，使膨润土充分水化后方可使用。
5.5 旋挖成孔
旋挖钻机采用筒式钻头，标准筒式钻头长度为1.8m，重1吨。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，旋转钻斗并施加压力，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。入岩时改用牙轮钻头继续施工。
5.6 清孔
桩孔成孔后，开泵进行第一次清孔，清孔时保证泥浆液面标高。当钢筋笼、导管下好后，用导管进行第二次清孔。
5.7 钢筋笼安装
吊放钢筋笼采用两点起吊法一次性下放。下笼时由人工辅助对准孔位，保持垂直、轻放、慢放，避免碰撞孔壁。吊装过程中采取措施防止变形，起吊点设应在加强箍筋部位。在骨架主筋外侧设置控制保护层厚度的垫块。吊入后固定牢靠，防止混凝土浇筑过程中钢筋笼上浮。
5.8 桩身混凝土灌注
灌注使用隔水塞，并保证导管底口埋入混凝土中不小于1.0m，灌注过程中混凝土浆面应高于导管下口2.0m，每次拆除导管前其下端被埋入深度不大于6.0m。
6 钻孔灌注桩施工要点及技术要求
（1）钻孔灌注桩混凝土等级采用水下C30；（2）钢筋采用HPB300级、HRB400级热轧钢筋；（3）桩纵筋搭接采用焊接，搭接长度10d，定位加筋采用Φ16，间距2000mm，与纵筋全部焊接，箍筋与纵筋交界处均应焊牢；（4）施工过程中主筋间距偏差不大于10mm，箍筋间距偏差不大于20mm，钢筋笼直径偏差不大于10mm，长度偏差不大于50mm；（5）钻进过程中每掘进2～3m，应检查钻孔直径和垂直度。检查工具可用同直径钢筋笼（3～5m）吊入孔内，是钢筋笼中心与钻孔中心重合，如上下均无挂阻，则说明钻孔直径和垂直度符合要求；（6）钻进过程中随时清理孔口积土，遇到塌孔、地下水、缩孔等异常情况要及时处理；（7）钢筋笼吊装完毕后应该进行二次清孔并检查孔位、孔径、垂直度、孔深、成渣厚度，合格后立即灌注混凝土，孔底沉渣厚度不大于100mm。
7 施工注意事项
（1）由于钻机设备较重，施工场地必须平整、宽敞，并有一定硬度，避免钻机发生沉陷。（2）钻机施工中检查钻斗，钻斗封闭不严时必须及时整修。（3）泥浆初次注入时，垂直向桩孔中间进行注浆，避免泥浆沿着护筒壁冲刷其底部，致使护筒底部土质松散。（4）因粘土层中钻进过深易造成颈缩现象，在钻机施工时应严格控制每一次的钻进深度。（5）将钢筋笼向孔内放置时，应由吊车吊起，将其垂直、稳定放入孔内，避免碰坏孔壁，使孔壁坍塌，在混凝土浇筑时出现废桩事故。（6）根据不同地质情况，必须检测清孔后灌注混凝土时泥浆性能指标，确保泥浆对孔壁的撑护作用。
8 结语
在乌鲁木齐市三屯碑快速公交枢纽项目中基坑维护结构采用钻孔灌注桩，其作为一种基坑保护形式或者基础形式，以其适应性强、成本适中的特点已相当普及。但关注过程中都是在隐蔽条件下进行的，施工过程中任何环节出现问题都将直接影响整个工程的施工质量和安全，带来巨大经济损失和不良的社会影响。故在施工中必须对钻孔灌注桩进行严格的质量控制和检测，发现问题要及时采取补救措施，避免施工事故发生。