地铁深基坑中格构柱、抗拔桩兼作降水井三合一施工技术

赖杨岚

浙江五洲工程项目管理有限公司 浙江杭州 310051

摘要：本课题主要针对格构柱、抗拔桩及降水井三种构件合而为一的技术原理、工艺流程，以及施工质量和安全控制等进行研究。以形成一套完整高效的地铁深基坑中格构柱、抗拔桩兼作降水井三合一施工技术。

关键词：深基坑、格构柱、抗拔桩、降水井、三合一、施工技术

前言

随着经济高速发展，我国迎来了城市地铁的建设大潮。深基坑工程在地铁建设中得到了大量的应用，地铁深基坑支护方法中围护结构+内支撑体系应用较为广泛。当深基坑超过一定规模时，需要设置格构柱、抗拔桩及降水井等构件，以减少内支撑变形，实现主体结构抗浮的同时进行降水。本文将格构柱、抗拔桩、降水井三种不同形式及作用的构件充分整合利用，从而达到单桩(柱)多用的功能。这在深基坑施工过程中，极大地简化施工流程，提高施工质量，减少或避免降水井、抗拔桩、格构柱等构件在挖土路线上的相互交叉影响，有利于格构柱及降水井的保护。地铁深基坑中格构柱、抗拔桩兼作降水井三合一施工技术具有良好的经济效益和节能环保效益。

地铁深基坑工程普遍采用格构柱解决横向跨度多大时的支撑设置问题，采用抗拔桩解决车站主体结构的抗浮问题，以及采用降水井解决深基坑内降排水问题。传统的做法为三种桩(柱)分开施做，成桩(柱)后各司其职，这不仅造成了机械设备、劳动力的浪费，又降低了功效，施工成本较高，而且对基坑土方开挖操作影响较大。采用地铁深基坑中格构柱、抗拔桩兼作降水井三合一施工技术可有效解决以上问题，节约施工成本，提高施工效率。

1.工艺原理

地铁深基坑中格构柱、抗拔桩兼作降水井三合一施工技术原理即将三种构件的施工工艺相通部分进行整合，达到单桩多用的效果。格构柱、抗拔桩及降水井都需要成孔。其中抗拔桩与格构柱基础位于车站主体结构底板以下，均需要浇筑混凝土，其结构形式均为混凝土灌注桩，可整合到一起施工。施工前需力学验算后调整混凝土基础的尺寸。车站主体结构底板以上的抗拔桩/格构柱与降水井相整合。抗拔桩/格构柱基础以上部分为型钢组合构件，其平面形状为中空正方形，竖向间隔留孔，可以代替原降水井钢筋笼。在型钢组合构件外围裹钢丝网及密目滤网，并回填滤料，抗拔桩/格构柱便兼具降水井功能。在车站主体结构施工前，车站底板以下5m的桩体不浇筑混凝土，在其外裹滤网的格构柱外围回填滤料，形成集水井。降水完成后，施做车站底板前，清理该桩体滤料及桩头，再将此部分桩体混凝土与车站底板一起浇筑，以保证抗拔桩设计桩长，实现抗浮作用。在施工前需要验算抗拔力，以确定三合一桩体是否可靠。

2.施工技术要点

2.1施工准备

施工准备包括：搭建施工用水、施工用电等临时设施；进行场地平整；修筑泥浆池、沉淀池、准备造浆粘土等。

2.2井位放样

测量桩位并做好标记，测好的桩位必须复测，误差控制在5mm以内。

2.3埋设护筒

采用挖坑法埋设护筒，开挖前用十字交叉法将桩中心引至开挖区外，作4个标记点，保持到成孔后，埋设护筒时再将中心引回，使护筒中心与桩中心重合。护筒周围回填土并夯实，对于土质较差的孔口，可以在护筒下部灌注30cm的C20级混凝土，上部用红粘土夯填密实，以防冲击成孔时护筒底部塌孔。

2.4钻机就位

钻机就位前对钻机坐落处进行平整加固，检查机具、配套设施、水电等准备情况。就位时要保持钻机摆放水平，钻机底盘的前后支腿下整好模梁及主纵梁，并搁置水平尺，随时观测及时调平。钻机就位后，底座和端座平稳，在钻进运行中定期用仪器检测和校正，确保钻机不产生位移和沉陷。

2.5钻孔、成孔

根据车站地质条件特点，选用旋挖钻或冲击钻成孔。钻孔前需准确定位桩位，按规范要求埋设护筒；钻孔时需保证中孔内泥浆稠度、泥浆含砂率、钻进速度等各项指标符合规范要求，并经常清碴，保持孔内泥浆性能；成孔后检验孔深、孔径、孔底沉渣等各项指标，符合设计及规范要求后及时进行下一道工序施工，避免造成塌孔。

2.6成孔验收

钻机钻至设计标高后，将钻头提到孔口，测定孔深、孔径及垂直度，符合规范要求后方可吊放钢筋笼。

2.7清孔

清孔利用反循环抽浆法进行。钻孔达到设计标高后，将钻头提升20-30cm，低速旋转，不间断向孔内供新制泥浆，然后向钻杆内送风抽取钻渣清孔。清孔时防止坍孔，当孔内取出的泥浆测试值的平均值符合指标，测量孔底沉碴厚度不大于设计规定，即停止清孔作业，放入钢筋笼进行碎灌注。

2.8钢筋笼制作

钢筋笼在现场加工场制作，采用架力环筋成型法，为确保钢筋笼保护层厚度，在主筋外侧设置导向筋。制作过程中箍筋与主筋间焊接牢固，同一截面上主筋焊接接头数不得多于主筋总数的50%。

2.9型钢立柱制作

格构柱在现场加工场制作，格构柱间对接焊接时接头应错开，保证同一截面的角钢接头不超过50%，相邻角钢错开位置不小于50cm。角钢接头在焊缝位置角钢内侧采用同材料短角钢进行补强。

2.10外裹钢丝网

格构柱制作完成后外包钢丝网及密目滤网。钢丝网及密目滤网应封闭严密，避免其破损造成封堵。滤网用12号铁线@500缠紧。每隔4米设一排扶正器。笼底用Φ18交叉钢筋封闭并包网。

2.11下放型钢立柱及钢筋笼

钢筋笼入孔时应避免碰撞孔壁。待下部基础(抗拔桩)混凝土浇注完成后，立即用吊车将格构柱下口对准孔位中心，利用其自重慢慢插入到支撑桩混凝土里。钢管插入到设计深度后，用钢扁担将钢格柱上端固定在地面上。

2.12灌注基础(抗拔桩)混凝土

抗拔桩/格构柱基础采用C30水下混凝土，并用直径250mm导管灌注。灌注时导管先下到孔底，然后再将导管提高离孔底40cm左右。导管在使用前做密闭试验，在下导管过程中逐节检查导管并做好记录。灌注水下混凝土前检查沉碴厚度，其符合要求后下浮球灌注混凝土。在灌注中，导管的埋置深度不得大于6m，并不得小于1.5m，以防止钢筋笼上浮或断桩。混凝土灌注到三合一降水井底面，以保证降水需求。

2.13填滤料

钢筋笼与格构柱滤网下入桩孔后，对混凝土基础以上滤网周边进行填砾。格构柱滤网与井壁间用5～15mm圆形、亚圆形砂卵石滤料填至距地面500mm，然后用水冲洗滤料，使其下沉密实。为防止泥浆及地表污水从管外流入井内，井口地面以下1500mm范围用粘土回填夯实。

2.14洗井

在抗拔桩(格构柱)基础混凝土灌注后终凝前(成井8小时内)进行洗井作业，以保证渗水效果。将潜水泵放入井底反复进行恢复性抽洗，抽洗次数不少于3次，直到水清不含泥砂为止。如出水不畅可在井中加入少量分离剂破坏护壁泥皮。

2.15埋设排水管路

在孔内及时放入潜水泵、排设排水管道、电缆等。要对电缆与管道系统进行标识，以避免在抽水过程中电缆与管道系统被机械碰撞、碾压、损坏。

2.16抽降水

降水阶段的时间较长。抽降水施工时井点系统安装完毕后需进行试抽，坑开挖前半个月左右开始抽水，降水工作开始后应随时了解水位变化。降水期间不得随意停抽，发现出水、涌砂情况，应立即查明原因采取措施。井点废除后，立即回填并封孔。降水不应导致围护结构的不均匀沉降(倾斜)。

2.17二次浇筑混凝土

降水完成后清理孔内泥渣，凿除桩头松散混凝土，将空桩部分桩体与车站底板一起浇筑。

结束语：

地铁深基坑工程中采用格构柱、抗拔桩及降水井三合一施工技术在保证临时支撑、结构抗浮、降水作用的同时减少了钻孔桩成孔数量，简化了施工步骤，对加快工程施工进度非常有利。采用该施工技术能够有效减少地铁深基坑工程在土方开挖阶段施工机械的相互影响，提供较为宽敞的工作面，这有利于施工场地部署、作业面流水施工安排。

参考文献：

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