地铁工程施工技术解说

地铁工程施工技术解说

根据地铁施工工程技术管理人员对地铁施工涉及的有关施工技术较为生疏，且经验不足的现状，经商议，平时抽少许时间对全体施工技术管理人员，针对本工程实际发生的较为生疏的施工技术进行集体学习讨论，以求提高各施工技术管理人员的技术水平，达到工程施工安全、质量可靠、成本降底，不出工程事故，为地铁工程熟练施工垫定基础。

一、什么是地铁车站

地铁车站就是地铁列车在地下营运中每600～1200m（通常）设置一个由地面人员下到地铁站台、乘地铁人员下车厢后上升到地面、再或乘地铁人员下车厢后再换乘到另一地铁线路继续运行而所设置的与地面沟通的地下空间，叫地铁车站。根据其功能，地铁车站包括通行地铁车厢的上下行地下铁道、人员上下车厢的站台、站台上层的互通及管理层、地面与互通平台的进出口、车站必须的通风井变电所等。

因此，地铁车站一定是一个狭的空间，一般车站根据人员流量、地面交通状况，常为200m～300m、宽为18～20m的空间（本车站为400m，局部宽度超过20m，是本车站担地铁列车从地面进入地下，地下走到地面进行保养修理任务，需要上下行换轨等特种任务），其埋入地下深度通常为－12～-18m之间，不能太深，深了上下人员极不方便，浅了地铁车站二层结构加复土厚度不够了。（复土4m、站台2×5m=10m），除非二线三线经过换乘车站达地下30m甚至40m。

由于地铁车站还担了施工期间车站之间的盾构施工时盾构机进出洞及盾构施工时土方外运和材料进洞等，所以车站两端还设置了为盾构工作的端头井，施工完毕，端头井也没有用了。

这就决定了地铁车站是一个狭深度18m、两头有端头井、边上

有上下通道和通风井等附属设施的一个地下结构物。

二、什么是深基坑

所谓深基坑，必定要有①周围的围护结构，如：地下连续墙、连排咬合桩、钻孔排桩、SMW工法、水泥土重力式挡墙、连排钢桩、组合档土结构（门式、弓型）、冻结法、沉井、复合土钉墙等等。地铁工程由于深度较大常采用地下连续墙，像本车站采用钻孔咬合桩在地铁施工中也很少（同样地质条件上海不用，一般土地区基坑深超过14～15m大部用地下连续墙，因为深度大的基坑，开挖时土压力水压力大，地下墙整体性好，接缝少，基坑相对变形小、渗漏少，30m、40m超深基坑都能用，工艺成熟，应用广泛。而咬合桩整体性差，接缝多，在强大土压力和水压力作用下，相对变形大渗漏多。据说咬合桩开挖深基坑最大16m，而现在我们端头井开挖深度达19m，想必施工难度很大）；②基坑内和基坑外有土体加固；③必定有支撑（钢或钢筋砼，）或拉锚体系；④分层分段土方开挖；⑤工程降水，以减少土压力减轻渗漏水：⑥进行环境监测（包括围护结构、地面、房屋沉降，周围地下管线）。所以深基坑开挖施工都是围绕这些必须做的工作而展开。

既然知道有这些工作要做，我们就以次展开来谈谈这些工作是怎么做，施工流程、施工方法、机械设备、一般规定、常见问题、应注意什么等，来和大家一起讨论探讨，以求大家有一个理性认识，在今后工作中进一步扩展成熟、熟炼。不辜负大成公司领导对我们的期侍。

从实际出发，就以本车站所涉及到的工作逐一讨论提高。

三、全套管咬合桩是如何施工的

全套管钻孔咬合桩，是通过桩与桩之间的咬合而形成一个连续的围护挡土桩墙。通常它们排列形式为一根A桩，为素混凝土结构，或者是矩形钢筋笼的钢筋混凝土桩，另一根是钢筋混凝土的B桩。A桩

和B桩相互咬合（搭接），并在混凝土初凝前连续施工，因此，混凝土是连续的，只要保持垂直度，搭接充分，就会形成挡土、止水的连续体。这种围护方法是从钻孔排桩＋水泥搅拌桩围护方法、地下连续墙围护方法、SMW工法围护方法以后发展起来的一种围护新方法。

全套管钻孔机是采用专门的液压摇摆机，夹住套管作左右摇摆，在摇摆同时对套管向下加压，使套管切入土中。同时在管的上口用专用抓土斗，不间断从套管中取土，边沉边抓直至终孔。

1、咬合桩的施工工艺流程：

施工时先打一根A1桩，灌入超缓凝的（一般要求60h后初凝）素混凝土或带方钢筋笼的混凝土，再跳一根打A2桩，要求同A1桩，第三根打A1和A2桩之间的B桩，B桩在套管成桩时，不但从套管中取土，还要切割二边与A1、A2桩接触咬合部分尚未初凝的混凝土，直到终孔，再放入钢筋笼、导管，灌入混凝土，边灌边拔拔出套管，使B桩混凝土与二边A桩混凝土形成整体。其步聚如下：

平整场地——测放桩位——施工混凝土导墙——套管机组装就位——第一节套管就位——测控垂直度——压入第一节套管——校核垂直度——抓斗取土套管跟进——压入第二节套管并取土、核控垂直度——测量孔深、终孔——清除孔底浮碴——量测孔深（终孔确认）——（制作钢筋笼）安放钢筋笼——隐蔽验收—放混凝土导管—（混凝土搅拌车）——混凝土灌注（试块制作）——确认混凝土面标高——钻机移位到下一桩孔。

2、咬合桩的特点：

①、不会塌孔，不会超灌，因为用套管护壁钻进，就避免了孔壁坍塌，且成桩过程中对周边土体的扰动可减少到最小程度，适用于对环境保护要求高的场所；

②、成孔垂直度高，由于套管在压入过程中随时可以用经纬议或线垂校正垂直度，保证每根桩垂直度≤3‰，30.0m深桩，其垂直度

≤90mm，保证桩的咬合不开叉；

③、基本无泥浆，除了砂性土地层，由于土的渗透系数大，在成孔过程中，有可能地下水渗入取土孔内外，一般地层套管内取土均在干土状态下完成，不会产生泥浆污染；

④、施工时振动及噪音小，人们易接受。

3、咬合桩的工艺要点和技术措施：

①、导槽施工：咬合桩有一道很重要要点也跟地下连续墙相似，要预先制作导槽，导槽作用用来控制咬合桩的平面尺寸和成桩咬合精度。在场地平整压实基础上，做成宽4.0m、厚0.3m导槽，导槽内配Φ12@200mm双向双排钢筋、混凝土强度等级C25。

导墙形式图

导墙制作质量指标：排桩与设计轴线偏差：±10mm

内墙面垂直度：0.3％

内墙面平整度：3mm

顶面平整度：5mm

②、钻进成孔：当导槽混凝土强度达80％后，即可钻机就位，吊起套管，对准孔位成孔。步骤是，下压钻进，套管内抓斗取土，边压边取土，在第一节套管离地1.2～1.5m时停止抓土，吊起第二节套管，连接好后再重复以上操作。要注意的是，套管底超前开挖面的深度要保持2.5m以上，套管底部形成一定深度土塞，防止了套管周围地下水和泥砂从管底涌入管内；

③、垂直度控制：垂直度好是保证咬合桩底部不开叉的重要条件。《建筑桩基技术规范》JGJ94—94规定桩的垂直度为1％，适用于各种型号的工程桩，为保证咬合桩底部不开叉的要求，咬合桩的垂直度控制参照《地下铁道工程施工及验收规范》GB50299－1999规定，严格控制在3‰以内。

成孔过程中，必须动态检测双向控制套管垂直度，发现偏差立即纠正。最常用方法是在地面上选择二个相互垂直方向，用经纬仪或大型吊线锤，监测地面以上套管的垂直度，发现偏差立即纠正，随压、随测、随纠正，此过程贯彻在成孔全过程中不间断；

④、垂直度纠正方法：可以细分为以下几种情况：其一，套管入土较线时，入土不超过5.0m时发现套管偏差，可直接利用磨桩机的顶升油缸，进行推拉调节套管垂直度，使套管纠偏；其二，A桩纠偏，因为A桩先行施工，对邻近桩没有影响，当桩管入土超过5.0m，利用磨桩机顶升油缸无法纠正时，向套管内回填砂或粘土，拔出套管，再重新定位；其三，B桩纠偏，与A桩纠偏相同，不过回填桩孔时不能用砂或粘土，而是用混凝土填入，再拔出套管重新开始，以确保A、B桩之间没有土夹层出现；

⑤、终孔后清孔：分二种情况，第一种当套管内没有水，或只有极少量水时，即可下放钢筋笼、导管，灌入混凝土，不存在清孔问题；第二种在砂性土地层成孔时，不可避免有地下水渗入桩孔中，也不可

避免形成沉碴，当沉喳厚度大于10cm时须进行清孔。如果不清孔而直接浇灌混凝土，就可能造成夹泥，由于泥团随混凝土上翻而沉积在A、B桩之接触面时，就有可能造成止水失效，形成渗漏。清孔方法常采用捞碴桶，捞出沉碴直至小于10cm以内。

4、咬合桩的混凝土控制：

①混凝土的缓凝时间：咬合桩的成桩次序是先A1桩，次A2桩，再B1桩，当B1桩成桩结束后才允许A1桩的混凝土初凝，同样要到B2桩成桩结束才允许A2桩混凝土初凝，也就是说，第一根桩所灌混凝土要等到第三根桩成桩结束后才可以初凝。其缓凝时间为：T＝3t＋K T—素桩混凝土的缓凝时间（初凝时间）

t—单桩成桩所需时间

K—储备时间，一般取10～15小时

而单桩成桩时间，根据工程地质情况和设计桩长、桩径及钻机钻孔能力等有直接关系，如果t＝15小时，那么T＝55～60小时；

②、防止A桩混凝土涌入B桩桩孔内：由于B桩成孔时，其左右边的A1桩和A2桩混凝土均未初凝，具有流动性，当B桩套管切割A1、A2桩混凝土时，有可能未初凝混凝土会流入B桩桩孔内，而使A桩混凝土流失，造成事故。为防止这种情况发生，常采用如下方法：其一，A桩混凝土坍落度可小一些，采用16cm±2cm，以降低A桩混凝土的流动性，而B桩采用20cm±2cm较大坍落度；其二，B桩成孔时，套管底口应始终保持超前于开挖面一定距离，使开挖面以下形成一段土塞，阻止混凝土的流动；其三，时刻注意相邻A桩混凝土面有否下陷情况发生，如果产生下陷，应立即停止抓土，采取措施后再继续施工。

5、咬合桩常见问题的处理方法：

①、A桩混凝土超过终凝时间，且初凝后时间较长，混凝土强度超过10Kpa，B桩成孔无法切割A桩时，B桩就不施工，跳开该桩继续施工能切割的桩。不能施工的B桩造成空缺，可参照第⑤点处理；

②、咬合桩施工的流水作业中断时，应迅速移机，对末端桩进行切割，单侧咬合成孔，再在孔内灌入砂子，形成砂桩，待后续咬合桩施工至该桩时重新在砂桩内成孔，完成连续咬合桩的施工；

③、当成孔垂直度＞3‰时，Ａ桩采用灌砂后重新成孔，Ｂ桩则灌入混凝土后再重新成孔，直至达到施工精度；

④、工程施工中需要多台咬合桩机同时施工时，存在段与段之间接头问题，常采用砂桩连接形式。即在先施工段的端头设置一个砂桩（成孔后用砂灌满）待后继施工段接上时，再在砂桩位置上重新成孔成桩，为保险起见，可在其外侧施以旋喷桩补强；

⑤、缺陷桩的补强措施：其一，当Ｂ桩施工时，一侧Ａ桩已凝固而不能切割时，可采用平移Ｂ桩，单边切割Ａ桩，在未切割Ａ桩与平移Ｂ桩之外侧增加一根旋喷桩作防水处理；其二，在Ａ1、Ａ2桩已成桩情况下发生机械故障而无法成Ｂ桩时，故障排除后可在未打的Ｂ桩背后增补Ｂ桩，并再增加二根Ａ桩，再在增加二根Ａ桩的左右与围护结构相近处增设二根旋喷桩作止水处理。当基坑开挖时，去除未打Ｂ桩位置上夹土，再喷上混凝土或抹上砂浆；其三，当在Ｂ桩成孔时，发现邻近Ａ桩混凝土有早凝倾向时，不能再按正常流水施工Ａ桩，而应该马上在有早凝倾向Ａ桩另一边Ｂ桩位置上打一根砂桩，而后再按正常次序施工，以避免打不成Ｂ桩事故。然后砂桩与Ａ桩交接处外侧增补一根旋喷桩作防水处理。

6、工地上常出现质量事故事例：

①、钢筋笼带起：其原因一是钢筋底口叉开与套管接口突出处咬合而被套管带起（应把钢筋笼底部向内弯折50～80mm，并注意经常检查套管内部光滑性）；二是导管带起钢筋笼，是导管接头不顺畅，且导管不置中而偏向一侧（应捡查导管接口肩部平滑流畅，导管确保安置正中）；三是混凝土抬升钢筋笼，是导管埋置太深，使混凝土整体从底向上抬升时带动钢筋笼上抬（应确保导管埋深在2～6m范围