地铁车站钻孔灌注桩跟进式护筒旋挖钻孔施工技术研究

摘要：靖城路站处于青岛城阳区，地勘资料揭示地表水系发达。冲击钻、旋挖钻、正（反）循环旋转钻等钻机在钻机过程中遇地表水系发达区域无法满足泥浆护壁效果，易造成扩孔、塌孔邓现象。采用正（反）循环钻泥浆护壁效果好，但在强风化、中风化及微风化地层无法钻进，且配备泥浆池等设施所需场地较大，并且现场文明施工要求较高。跟进式护筒施工工艺是全护筒施工工艺的一种，都是在特定地质条件下，比如富水砂层，此时传统泥浆护壁达不到理想的护壁效果，而且成桩质量也得不到保证，跟进式护筒施工工艺的优点和传统全护筒施工工艺一样，具有很好的护壁效果，能避免塌孔，同时，跟进式护筒依据地质条件合理调节护筒长度，节约成本，提升效率，而且跟进式护筒只需在传统旋挖钻机上安装一个跟进式即可，不需要配备特定的护筒打拔设备，方便快捷。

关键词：跟进式护筒；特定地质；提升效率；方便快捷；

0 引言

关于钻孔灌注桩跟进式护筒旋挖钻孔施工技术研究与应用。随着城市建设的快速发展，使得施工场地周边环境愈发复杂多变，在各种地质因素制约下，钻孔灌注桩施工质量对后续基坑开挖进度起决定性作用。泥浆护壁施工技术是目前桩基施工最常见的施工工艺，但在复杂地质情况下，仍不能完全满足施工需要，造成桩基塌孔、扩桩、断桩等问题，从而导致基坑围护结构受力不均，在凿除扩桩等问题时给基坑带来较大的安全隐患、进度带来很大风险，基于此种情况，采用跟进式护筒旋挖钻孔施工，可以有效避免钻进过程中的塌孔情况且能保证施工稳定，降低施工成本。

1 工程概况

1.1 工程简介

青岛地铁15号线靖城路站是青岛地铁三期规划体量最大、施工难度最大、周边环境最复杂的车站，同时也是15号线全线的关键制约点，车站建成后，9号线、15号线、17号线均在此实现无缝换乘。靖城路站车站东西长172m，南北长485m，是青岛市北岸城区最大在建地铁车站；

施工难度大，15、17号线车站形式为地下三层框架结构，开挖深度为23.5m；9号线车站形式为地下四层框架结构，开挖深度为31.75m。15/17号线车站部分围护桩嵌固深度为3.0m，17号线明挖区间部分围护桩嵌固深度为4.0m，9号线车站换乘节点段围护桩嵌固深度为4.5m（标准段3.5m）。根据钻探揭示地层情况，本工点场区范围内存在富水砂层、构造破碎带及不均匀风化岩等不良地质。

1.2 地质情况

靖城路车站主要位于素填土、粉质黏土、中粗砂、粗砾砂、泥岩。车站所处地层中素填土占比6.2%，粉质黏土占比34.2%，中粗砂占比5.8%，强风化泥岩占比20.5%，中风化泥岩占比33.3%。

2 风险分析及应对措施

风险分析：（1）软弱底层中孔内容易产生负压，增大旋挖钻机体上拔负重的同时对孔壁稳定性有不利影响，容易形成孔壁缩径及塌孔现象。（2）钻进过程中地表水封堵不住无法满足泥浆护壁效果，易造成扩孔、塌孔现象。

应对措施：（1）采用跟进式护筒进行护壁，跟进式护筒依据地质条件合理调节护筒长度，避免孔壁缩径及塌孔情况，节约成本，提升效率；（2）对于软弱、易垮塌及地表水丰富地层，能保证周边建（构）物的沉降、周边管线变形控制等不稳定性事件发生，大大减少了塌孔、缩径、“大肚子”、断桩等问题的发生。

3 施工工艺流程及操作要点

3.1 施工工艺流程

施工准备→埋设护筒→护筒定位及钻机定位→成孔→清孔→钢护筒的拔升

3.2 操作要点

3.2.1 施工准备

钻孔灌注桩施工前，需探明地下管线埋设情况，再整平施工场地，并夯填压实，防止再钻孔过程中钻机因失稳发生安全事故。对于较软地面，要换填夯实后在钻机作业处铺设2cm厚钢板，防止钻机倾斜。

根据总平面布置做出钻机行走路线、作业区域、钢筋笼吊装、混凝土浇筑作业等明确要求。

3.2.2 埋设护筒

选择跟进式护筒施工，施工前对场地进行清理、整平，并保证承载力满足要求，为钻孔作业提供作业平台。护筒用20mm厚钢板加工成筒状，内径为1.06m，高度2、3、4m不等，形状规范，焊接牢固。采取同护筒直径相符的旋挖钻头，中心对正后吊装护筒，埋设后顶面高出地面0.5m。护筒中心竖直线应与桩中心线重合，平面允许误差50mm，竖向的倾斜度不大于3‰。钻进过程中每10m采用JJC-1EG型灌注桩孔径检测系统进行桩基垂直度检测检查，若发生偏移并及时纠正。护筒埋好后在四周埋设四个护桩以便定位钢筋笼，采用定型化护栏进行孔口防护。

3.2.3 护筒的定位及钻机就位

采用全站仪对桩位进行精确放线，并钉入木桩和钢钉作为标记，监理工程师验收后开始跟进式护筒安装，通过已安装好护简驱动器与钢护简的旋挖机将钢护筒吊起，利用已校准好的钢护筒中心（即旋挖钻仪表上的中心）与放样的孔桩中心对齐即可完成护筒的定位工序。

在钻机就位前，测量人员需对桩位进行复测并报监理工程师复查。钻头中心与钻孔中心位置偏差控制在2cm以内。设备就位时必须平正、稳固，以免造成孔的倾斜。

3.2.4 成孔

利用旋挖钻上的跟进器逐节安装护筒，每节护筒采用铆钉连接，边安装护筒边进行钻孔作业，降低护筒下压摩擦力。

钻进过程中，保持护筒底部大于钻进深度1.5m的距离。当护筒有效围挡住上部易坍塌的砂层，旋挖钻机继续作业，不再加置护筒。待其达到护壁要求后继续钻进，直至钻至设计标高。

3.2.5 清孔

清孔质量对钻孔灌注桩而言至关重要，孔底沉渣厚度直接影响到灌注桩的地基承载力。当钻孔深度达到设计孔深后，将钻头留在设计深度处钻头旋转数圈，将沉渣带入钻头内，保证沉渣厚度满足要求。

3.2.6 钢护筒的拔升

在混凝土浇筑完毕后，钢护筒的拔升利用旋挖机跟进器向上提起，在跟进式护筒拔升的过程中桩身外表面自动形成泛浆收面，保证桩身外表面光滑平整，在拔升过程中需保持平稳，速度缓慢，因现浇筑的混凝土对钢护简具有一定的吸附力，如果提升速度过快，会导致桩身连同钢护筒一起拔出，破坏桩身完整性。

4 质量控制

4.1 相关标准及规范

《地下铁道工程施工及验收规范》（GB/T50299-2018）、《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2018）、《混凝土结构工程施工质量验收规范》（GB50204-2019）、《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）、《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2014）、《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）、《钻孔灌注桩施工标准》（DJ/TJ08-202-2020）进行检验。

4.2 垂直度控制和质量控制要点

4.2.1 钻孔灌注桩垂直度控制要求

根据《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）中对钻孔灌注桩成孔施工允许偏差描述，采用泥浆护壁的钻、挖、冲孔桩垂直度允许偏差为孔深的1%，考虑本工程为地铁车站地下结构工程，对围护结构垂直度控制要求较高，故拟将垂直度控制在0.3%左右。

4.2.2 质量控制要点

1 场地平整度控制

（1）就位前先平整场地，保证钻机平稳、牢固，以防钻机倾斜或位移。对于回填部位，采取优质的回填土分层回填进行压实，可以考虑对桩机站位部位进行硬化处理，由于本工程围护结构边线在靖城路主路面上，具备硬化条件，但是路面存在横、纵坡，故要求局部部位进行垫平。

（2）在保证场地承载力的情况下，用水准仪对桩机站位的正下方及四周选取几个点进行测量，在钻孔过程中，及时对桩机平稳情况复测与调整姿态。

2 钢护筒埋设控制

（1）由测量工程师对本工程的围护结构桩在平面位置进行施工放样，然后确定围护结构的中心线，中心线应考虑围护桩施工允许偏差、基坑位移、主体外防水的厚度和外墙的施工偏差。护筒的埋设也很重要，护筒内径应比钻头直径略大。

3 钻进过程控制

（1）操作人员应注意的问题：钻机操作手是控制桩垂直度的第一关，除了按规定填写《钻孔桩钻进记录》外，对出现的异常情况要第一时间通知分管施工员；现场施工员是控制的第二关，在开始钻进的第5-10m要检查一次成孔的垂直度，遇到土层复杂的地质，应1-2m要检查一次，如发生偏斜应立刻停止钻进，采取措施进行纠偏，并做好相关施工记录，钻进平稳后，钻至孔深1/3进行一次垂直度检查，保证实时纠偏。

（2）由于测量人员有限，故每个旋挖钻机每天施工的灌注桩随机抽取一根按上述要求进行检测。

4 桩位外放控制

（1）为避免在施工过程中，仍有少数灌注桩垂直度偏斜超过0.3‰，可能导致灌注桩桩身与主体结构产生冲突，考虑将灌注桩边线朝结构边线外侧多放10cm，即使后期垂直度偏差无法控制在0.3‰以内，主体结构施工仍不受影响。

5 结论

跟进式护筒施工工艺是全护筒施工工艺的一种，都是在特定地质条件下，比如富水砂层，此时传统泥浆护壁达不到理想的护壁效果，而且成桩质量也得不到保证，跟进式护筒施工工艺的优点和传统全护筒施工工艺一样，具有很好的护壁效果，能避免塌孔，同时，跟进式护筒依据地质条件合理调节护筒长度，节约成本，提升效率，而且跟进式护筒只需在传统旋挖钻机上安装一个跟进式即可，不需要配备特定的护筒打拔设备，方便快捷。

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