洞桩法施工技术

1、洞桩法施工技术洞桩法施工方法简介修建浅埋暗挖大跨度地铁车站选择合理、安全、可靠的施工方法至关重要。在修建北京地铁王府井车站时，遇到了砂类土层、地下水丰富等不良因素，首次采用了洞 桩法，即是利用水位线以上的地层开设小导洞，在小导洞内施工钻孔桩，然后经过一系列 的受力转换来实现三拱两柱结构。1、工程实例王府井站简介北京地铁“复一八”王府井站位于东长安街与王府井大街交叉路口东长安街下面，车站全长为241. 40m,净宽24. 4m,总高度14. 22m, 16m岛式站台。覆土 层厚67m。王府井站施工竖井桩孔钻0。层 喷层水防墙王府井站断面图杂埴上层“ 几.mrwm.-I y b* - /.,. -

2、 T7JXZ .I i订潜压水f、一细砂王府井站水文地质图2、施工程序框图施工从总体上可分为竖井、横通道及车站主体（不含出入口、风道）3、暗挖桩柱法施工步骤序号南北导洞内施工边墙直径为600的护壁桩，间距为1米，中导洞施工直径为1250的中桩柱，间距为3米。在车站上半断面的无水地层，分南、 中、北开挖桩柱作业导洞，导洞釆用 小导管注浆固结地层和格栅喷碗。导 洞为4米宽，5米施作桩、柱顶纵梁，连接桩、柱顶 端，并预埋边、中孔的初期支护格 栅。模筑边、中孔预埋格栅磴，导洞内 回填碗。在横通道处打设第一排大 管棚，开挖边孔上弧，格栅 与边、 中孔预埋格栅连接，喷射磴。1施作底板防水层2、进行底板、底

3、梁施工上弧开挖完毕后，南、北边孔各下一台挖掘机，进行机械开挖下 弧土方，并辅助架设由两根28槽钢组成的第一道钢支撑，间距为3米。继续向下开挖，即时架设由两根50工字钢组成的第二道钢支撑， 间距为6米，然后开挖到底，而 后进行接地和底板垫层施工。1、拆除第二道钢支撑2、施作边墙防水层及边墙衬砌3、第二道钢支撑换撑至边墙处4、施作第一节钢管柱及浇注碗2、3、1、2、3、1、2、1、2、3、1、施作车站中层板及中纵梁在临时中柱位置，预留孔洞和预留板的搭接钢筋架设第二节钢管柱及浇注碗施作上边墙防水层和上边墙次衬砌施作钢管柱顶纵梁施作边孔拱部防水层及二次衬砌开挖中孔拱部土体，施作初期支护破除临时中间柱和

4、中孔顶纵施作中孔拱部二次衬砌施作站台板及整体道床完成车站全部结构洞桩法施工的主要施工程序及每道施工程序的施工工艺1、竖井及横通道施工：横通道与正洞立体交叉结构正洞横通道纵面图中孔打4根桩，桩顶设承台，类似4根桩及边墙支承坡屋顶，横通道处留弧型门进料， 东南风道处设钢支撑，预留柱、承台后破除。其优点有4条：施工简单，工期短；破除量小；施工交通、通风条件好；下步工序做中 层板边拱比较容易。2、小导洞施工小导洞是为桩柱施工开辟作业面而设，洞净宽4米，净高5米，初期支护0.3米，分南、 北、中三孔。为保证横通道的安全，在开口处设置封闭的钢筋磴加强环，以承受开口处拱顶的土压力。小导洞采用上下台阶法施工，

5、上、下台阶高均为2. 5米，上、下台阶相距35米，每次 开挖0.5米，架立一棍格栅，上弧掌子面留1米见方的核心土并封闭掌子面。下掌子面按 10: 1放坡，并封闭掌子面。42小导管沿导洞上部周边布置，间距3根/米，长2.5米，搭接1米，开挖有效长度 为1.5米，小导管周边钻10圆孔，并注水玻璃浆液加固地层。三个小导洞之间要留联通道，根据小导洞的长度、施工围护桩钻机的数量、工期和围 护桩碗、钢筋笼的运输线路，一般除横通道和端洞外，小导洞中部至少要留一个以上联通道。3、围护桩及顶纵梁施工施工程序：在原导洞底板碗上开口一埋设护筒一钻机就位一钻孔一清孔验收一下钢筋笼 及导管一灌注水下混凝土。开口及埋设护

6、筒：经专业测量人员施测定位并放出护桩后用风镐破除原导洞底部钢筋碗, 开挖尺寸合格后埋入钢护筒（护筒巾=1400mm$ =10mmL=1500m）护筒外回填粘土、分层夯实,护筒高出地面10cm也可以采用15c m厚现浇碗护筒，这样护筒可以连续施工，以提高施工进度，避免钢护筒 拔不上来。钻机就位：钻机顺序为隔孔施钻，防止邻孔新灌碗受强力振动而破坏。钻头要严格对位， 误差要小于10mm钻架支撑牢固，不允许摆动、产生偏斜。钻机选用62-22改进型冲击反 循环钻机，钻头为专用配套笼式钻头。钻孔：钻孔前，应将护筒内泥浆调至适当稠度，开孔时钻头对准孔中心，采用紧大绳、 小冲程、不间断冲击，以确保开孔垂直、圆

7、顺，待钻头冲击平 稳后再加大冲程，连续冲凿。 造孔作业时，严格操作，经常检查、测孔，按规定取样；及时补水、投泥，保持浆面标高及 适当的稠度，以防岀现掉钻、卡钻、塌孔、斜孔等故障。护壁泥浆及钻磴处理：o造孔用泥浆采用孔内填粘土，利用冲击钻头的往复冲击作用进 行造浆。反循环钻头中间设有巾120mm由浆管，并配套砂石泵，边钻边抽泥浆，抽出的含 確泥浆采用JHB-100改进型泥浆净化处理机进行分离，净化后立即返回孔内，不间断循环， 废磴集中排除洞外。清孔：钻孔深度达到设计标高后，立即进行清孔，清孔釆用与钻机配套的抽浆管、砂石 泵将孔底淤积物直接抽至泥浆净化处理机进行分离净化，泥浆稠度为105、粘度为1

8、9S含 砂率小于4%沉渣厚度小于30cni后为清孔合格。钢筋笼的制作与安装：钢筋笼在地面按每节3.3m长加工，主要接头错开50%错开长度 35d。下钢筋笼时，采用钻架吊装，上、下钢筋接头密贴后，焊接10d （焊缝按规范要求）。 接头所有钢筋焊接完毕，经现场技术人员检查合格后，再继续下一循环的操作。下导管、浇注水下碗：o各节导管的连接应牢固、紧密，导管放入孔内必须垂直，导管 底标高控制在距桩底0.4m处。磴采用拌合，输送泵配合输送 管直接将栓送入料斗。首盘 应拌合一定数量的高标号砂浆，以免堵塞碗输送管。第一次灌注碗数量应经计算，确保钻孔 桩内的碗埋住导管下口 03m以上。灌注采用球内胎法排除导管

9、内泥水。浇注过程中应经 常测量碗面的标高，使导管保持埋入碗深度1. 5-0. 8m ,核对碗面的上升速度与实际浇注 磴量是否一致。浇注应连续施工，不得中断，发现问题及时分析原因，采取相应的措 施。 最后取出钢护筒，清除桩顶表面泥浆。南、北、中孔各安排一个钻孔桩施工队。南、北孔各布置4套钻机，每个队60人，三 班倒作业，主要工作内容包括埋设护筒、钻机就位，钻孔，下钢筋笼、灌注碗等，每个队平 均每天完成一根桩。中孔布置2套钻机，40人，三班倒作业，平均2天完成一根桩。钻 孔桩施工工期270天。4、土方开挖施工上弧采用人工开挖，手推车运输。下弧采用挖掘机分两步进行开挖，顺序由西向东，采 用矿斗车运输

10、，设斜坡道卷机牵引。边挖边进行边墙支护、架立钢支撑。在开挖过程中，地 层中部分剩余地下水顺边墙流出，处理方法：a）挖深坑抽水；b）在边墙渗水处理巾15mm 塑料软管引流，并在该处基底以下设巾50cm深2m滤井；c）渗水量较小处采用网喷碗圭寸 堵。边墙支护：沿边墙设巾14、间距0.7 X 0.7ni钢筋骨架并焊在护壁桩上凿出的主筋上， 然后挂巾4、间距0.1 X 0. Im的钢筋网，喷10cm厚碗进行护壁，以防止桩与桩之间的土 体掉落，并为下一步的防水层施作提供整齐的基面。另外，上部每隔3m,下部每隔6m设两 排临时钢支撑，钢支撑端部在钻孔上用冲击钻打眼，每处锚两排（4根）巾28钢筋固定钢 支撑

11、（支撑截面通过计算确定）。封端墙施工：车站东、西端宽24. 4m,高14.22m,在施工钻孔桩之前，就要考虑圭端墙的 施工方法。采用封端桩法施工，即先在端部南北开设小导洞，在小导洞内施工钻孔桩，在桩 顶设横梁，横梁与南、中、北桩顶纵梁联成整体。梁上部内侧设30cm厚钢筋碗墙，墙 外进行导洞回填。土方开挖后，钻孔桩表面挂网喷5-10cm厚C20磴进行封闭。此法 主要由钻孔桩抵抗土体侧压力，由桩顶将侧压力传 到横梁，再由横梁传到南、中、北 孔桩顶纵梁上，结构安全可靠。施工顺序：施工端部小导洞；施工钻孔桩；施工横梁；施工横梁 上部圭寸 端墙；导洞回填；开挖土方，网喷碗圭寸闭端墙土体；施作端墙 防水、

12、二衬， 做法同主体。5、防水层及二次衬砌施工结构外侧施做ECE柔性防水层，从下至上分别施工底板、边墙、下层钢管柱、中层 板、上层钢管柱、顶纵梁和边拱。在施工边墙之前，第二道钢支撑 割掉1米，边墙施 工完毕后恢复第二道钢支撑。在中层板施工完毕后，拆除第一道钢支撑。底板、中层 板遇到中桩处进行预留。二次衬砌边墙釆用钢三角支撑支撑体系，木胶板模板。上层边墙和拱部釆用整体简 易钢拱架，异型曲线钢板，一次成型。最后一棉拱架不拆除，确保 接缝圆顺。6、中孔挑高施工边拱与中拱交界处位置低，又是二衬的接缝处，其作业面狭窄，施 工难度大，特别是破除初期支护时极易损坏防水板，引起渗漏。施工方法是在该处4m范围内铺

13、两层ECB防水板（施工边拱时预留1. Oni宽搭接长度）。 在防水板上铺l.Oni宽、3mm厚石棉板，在石棉板上铺张0.5m宽、1. 2mm厚钢板两块（钢板搭接0lm,靠近中拱一侧的钢板在上，便于拆除）。在防水板下面碗伸出巾22 钢筋接头。在钢筋头上套塑料帽，以防扎破防水板。用此法在初期支护破除时，保护 防水板接头。中孔上弧掘进采用小导管注浆后进行开挖，格栅网喷妊支护。架设中孔钢 支撑。破 除初期支护及中桩，在中拱与边拱初期支护连接处，两侧埋设注浆管，进行初期支护 背后注浆，严格控制地表下沉。三、洞桩法施工的主要机具设备序号名称规格型号数量序号名称规格型号数量1竖井提升架自制1座13碇输送泵1

14、0m3/h2台2空气压缩机20m3/min4台14履带式挖掘机1. 0m32台3喷射磴机HPZ 510台15卷扬机双筒快速3t2台4注浆机ZJGZ-603台16轮胎式装载机1. 5m31台5交流电焊机30KVA12台17轴流式通风机30KW2台6钢筋切断机 40mm6台18边墙大模板12m自制2套7弯筋机 40mm6台19中层板模架24m自制3套8冲击式钻机62-2210台20边拱模架12m自制4套9泥浆净化机JBH-10010台21中拱模架12m自制2套10砂石泵 120mm10台22管棚钻机882型4套11电动多级清水泵 50mm2台23插入式振捣器2N-5020台12导管、料斗 等水下碗

15、 设备自制3套24四、 施工中易岀现的问题及处理措施1、桩顶纵梁预埋格栅位置控制小导洞小导管预埋钢格栅纵梁小导洞内预埋的格栅是大弧初期支护重要部分，如果预埋的位置不准确，一方面影响到大弧拱部间距，另一方面降低了大弧初期支护承受压能力。采用 42钢管控制连接端的位置。沿小导洞方向布置一排42钢管，由于大管棚施工需 要大弧断面局部抬高，钢管并不在同一标高上，在小导洞的边墙壁上凿孔埋设钢筋， 控制钢管标高，通过经纬仪控制钢管在一个纵断面上，然后分别在钢管和纵梁钢筋上 画出每棉格栅断面的位置，与格栅焊接牢固，固定钢格栅。如果大管棚采用分段施工，在小导洞预埋格栅和大弧开挖格栅架设时，都要提前考 虑大弧断

16、面分段挑高。在斜面段格栅统一按最大断面加工，中间采用焊接连接。如采2、大弧挑高段控制:179.80. 7 米。用土星系列钻机施工大管棚，挑高可考虑为3、土方开挖及残留水的处理上弧土方开挖由于空间限制采用人工开挖，下弧土方开挖采用机械开挖，在竖井和 横通道施丄时，考虑所需挖掘机净空尺寸。挖掘机采丿I100吨的吊车下放和提升。两侧大弧各放一台挖掘机，根据地下通风条件，考虑采用有 轨和无轨运 输。在土方开挖过程中，如渗水层下面为不渗水层，在渗水层中可能有残留水流出，如 不渗水层厚度较薄，可考虑挖渗井穿透不渗水层，使残留水通过排水沟流向渗水井， 排至渗水层，再由地面降水井排出。如渗水层过厚可采用 挖掘

17、机挖集水坑，通过水泵 集中排水。4、钢管柱架设：钢管柱架设要控制好两个方面，一是钢管柱的水平位置，另一是钢管柱的垂直度。钢管柱水平位置预埋钢板通过定位锚固螺杆控制，采用测量仪器定准钢管柱水平位 置，通过焊接把预埋钢板固定在底梁钢筋上。钢管柱垂直度采用两个大力磁性垂球控制两个垂直方向。把两个5米长垂线的大力磁性垂球靠其自身吸铁石吸在钢管柱相互垂直的两面侧壁上，精测垂线与钢管柱的距离，采用两台小型挎顶不断调整钢管柱底端，使垂线上下端距钢管 柱的距离相等，即钢管柱垂直与水平面。5、中桩破除施工：采用风镐破除1250中柱，效率极低。可考虑采用风镐凿出中柱钢筋笼的箍筋，气 割烧断。然后风枪打眼，装入膨胀

18、剂，进行静态破碎。6、车站主体与岀入口、风道交叉处结构施工预埋初期支护上弧格栅上I 1亠LLLLLUJriLLL预留二衬钢筋 全封闭防水采用平板跨越法施工，即在施工顶板纵梁、预埋格栅、导洞回填时，将出 入口结构宽度预留（仅在预留处桩顶做03ni高的纵梁），提前施工出入口二衬顶板，靠二衬顶板来支承上部荷载。在导洞外侧出入口外轮廓线打管注浆 以利下步开挖。顶板两端各加长2. Om,坐落在两端的桩顶纵梁支座上，板底 跨度内适 当设钢支撑。顶板与拱、边墙接茬处预留甩筋。顶板外侧周边及支座处应采用EVA柔 性防水卷材全封闭，接茬处预留0. 5-1. Om宽。顶板防水层上部内侧预埋短格栅、外 侧绑扎1.0

19、 X 1.0m圈梁钢筋、回填C20碗，通过短格栅来连接并支承上弧拱脚的压 力，通过圈梁钢筋磴将开挖出入口后上弧 产生的侧压力传递到支座上，以保持结构 的稳定。待车站主体防水、二衬及出入口开挖完毕后施工出入口底板、边墙。施工顺序：导洞外侧打小导管、注浆；施工桩顶纵梁及支座；支座及支座以 上做防水层、保护层；施工底板钢支撑；立模板、安设顶板外侧止水带；绑扎 及预埋钢筋；灌注顶板碗；顶板上部做防水层、保护层；顶板预埋短格栅、绑 扎圈梁钢筋；顶板上部回填C20磴，釆用输送泵输入；（11）车站主体防水、二衬施工及出入口开挖；（12）施工出入口底板及边 墙防水、二衬。五、质量安全及监测措施1、质量控制措施边桩定位时预留15cm富余量，防止因施工误差侵入二衬碗内。在施工中重点控制 桩的垂直度，要求孔底沉渣小于30cm不坍孔、不断桩、不侵限。成桩后采用浅埋地 震反射法进行检测。上弧控制线拱顶外放7cm,拱脚外放5cm,防止沉降、变形后侵入二衬碗内。上弧跨 度大，承受压力大，要重点控制钢格栅连接质量、喷碗的早期强度、厚度、拱顶密实 度，要求尺寸准确，表面平整，不允许前一棉格栅碗未凝固时开挖第二棍，防止拱部 受压变形。初期支护期间严格进行监控量测，重点控制地表沉降、净空收敛、拱顶沉降，将总沉降量控制在30mn以内。做好施工防水以及结构防水层施工，对于初衬后的渗漏