新型装配式复合围护桩高效施工技术

（中铁三局集团第五工程有限公司，山西 晋中 030600）

近年来，地铁凭借其安全、准时、快捷、舒适、环保等优点成为当今城市交通发展的主要方向。目前，地铁施工中基坑围护结构主要以钻孔桩+钢支撑、钻孔桩+锚索、地连墙为主。在现有围护结构施工的经验基础上，济南市地铁施工基坑围护结构结合环保、渣土利用、节约资源等方面，将传统的基坑围护结构改为内插式预制混凝土方桩新型复合基坑围护结构，该围护结构还与车站主体结构叠合，对桩体的方向与高程有了更高的要求。

目前，内插式预制混凝土方桩新型复合围护结构作为一种新型基坑围护形式，其安装施工尚无成熟的工艺，如何在保证施工质量的前提下，提高插装配式预制方桩沉桩精度，实现插式预制混凝土方桩新型复合围护结构的优质高效施工，是摆在建设者面前的一大难题。

1 工程概况

济南市轨道交通R3线一期土建工程孟家庄站，是地下双层岛式车站，车站主体基本为南北走向，全长为300.9m，结构顶板呈阶梯形布置，车站底板埋深约17.69m，顶板覆土约2.63～3.93m，主体埋深17～19.7m，采用明挖法施工。在国内施工中首次采用了内插式预制混凝土方桩新型复合围护桩结构，新型复合桩之间设新型高压旋喷桩，旋喷桩与复合桩共同组成支护体系及止水帷幕，是全线的重点工程。

2 工程特点

1）国内施工中首次采用内插式预制混凝土方桩新型复合围护桩结构，后期与侧墙结合成整体结构，增强主体结构强度，提高资源的使用率。

2）开发了特制水泥土拌合配套工装及施工工艺，利用现场开挖粘土作为原材料，采用开挖粘土和水，水泥和水分开进行搅拌再混合拌合的方法，提高了流动性能。

3）自主设计应用了预制桩接桩、沉桩施工平台，利用液压系统通过调整接桩平台支腿高度进行设备调平，同时在接桩平台送桩口安装液压系统，利用液压系统在预制桩接桩过程中固定下节桩体，进行接桩施工，同时通过预制方桩限位装置对整个桩体的沉桩作业进行精确控制。

3 工艺原理

基坑支护体系及止水帷幕采用内插式预制混凝土方桩新型复合围护桩+新型高压旋喷桩(桩间)。新型复合桩间距1.5m，桩直径1.1m，采用钻机成孔后注入预搅拌水泥土浆液，然后插入70cm×70cm预制混凝土方桩（图1）。

新型复合围护桩灌注水泥土利用现场开挖粘土作为原材料，采用开挖粘土和水，水泥和水分开进行搅拌再混合拌合的方法（图2），提高了流动性能，同时在生产过程中，采用水泥土生产监督和管理系统，对水泥土的加工质量进行严格控制。

图1 新型复合围护结构示意图

图2 特制水泥土拌合设备

图3为自主设计的预制桩接桩、沉桩施工平台，使用时，在行走轨道基础上安装行走轨道，孔桩成孔、注水泥土浆完成后，使用履带吊将接桩平台滚轮置于行走轨道上，同时将轨道限位装置扣在行走轨道上，利用平台操作系统通过调整平台支撑液压支腿进行下平台调平，调平过程中确保支腿底座与地面紧密接触，在下平台调平后利用液压调平杆进行上平台调平，接桩平台对位、调平完成后，利用下桩孔进行预制桩第一节桩体沉桩作业，第一节桩体下送在接桩平台上部剩余1～1.5m时，利用预制方桩夹紧装置对第一节桩体进行制动固定，吊装第二节桩体进行接桩施工，施工人员在施工平台上完成接桩作业，接桩完成后，过预制方桩限位装置对整个桩体的沉桩作业进行精确控制。

图3 预制桩接桩、沉桩施工平台

图4为设计一种可固定式送桩设备，送桩设备通过“蘑菇头”与预制桩顶进行连接（图5），通过液压系统进行固定，送桩前根据桩顶标高，对送桩器外露高度进行测量，最后利用震动锤，对预制方桩标高进行控制，确保送桩质量。

图4 加工制作好的可固定式送桩设备

图5 连接“蘑菇头”

4 关键工序施工技术及操作要点

4.1 接桩、沉桩平台固定导轨施工

施工前对接桩平台定位导轨进行施工（图6），方便后期钻机定位，有效提高了孔桩定位精度。

图6 定位导轨安装定位

图7 接桩平台就位

图8 接桩作业

4.2 孔桩钻进、提钻注浆

1）钻进时螺旋钻机孔口反土，需使用小挖机配合将粘土清理。

2）钻至设计深度后，边提钻，边注浆。使用砼地泵进行注浆，水泥土浆的泵送速度与钻机提升速度相匹配。水泥土浆液需提前制备，并满足每孔桩的需用量。

4.3 接桩平台就位

1）注浆完成后，钻机后移，使用履带吊将接桩平台下部的2个卡槽扣在钢轨上（图7）。

2）通过操作杆对接桩平台4个液压支腿进行调平、固定。

4.4 第一根方桩吊运

1）第一节方桩吊运时，使用卡环与方桩上吊装孔连接，然后起吊。

2）送至高于接桩平台上1m左右，通过接桩平台液压装置将方桩夹住。

4.5 第二根方桩吊运、接桩

1）第二根方桩顶部特别加工起吊连接件，桩身留有预埋件，需内外侧做好标记；

2）接桩时将上下两接头清理干净并涂上润滑脂，同时保证桩体整体顺直（图8）。

4.6 送桩器送桩

1）桩顶标高位于地表以下3m时，需使用送桩器进行送桩。

2）送桩器底部液压钳与桩顶蘑菇头连接，最后利用震动锤，对预制方桩标高进行控制，确保送桩质量。

5 资源节约效果

1）在预制桩施工过程中采用水泥土浆代替混凝土或砂浆，利用其它工程开挖土方，制备水泥土浆，形成土方利用，减少资源浪费。同时在水泥土浆拌制过程中，加强节水管理，施工用水进行定额计量。建立用水节水施工台帐，并进行分析对比，提高节水率。

2）预制桩采用在预制场统一预制，现场装配式拼装，极大地提高了施工效率和预制方桩对接精度，节约传统现浇湿接缝施工时的支模、混凝土运输、浇筑等过程中的能源消耗。

3）主体结构采用桩墙叠合工艺，减少侧墙厚度，节约混凝土及钢筋资源。

6 结 语

该项目依托济南市轨道交通R3线一期土建工程孟家庄站项目，取得了一系列技术创新成果，解决了新型装配式复合基坑围护结构施工技术难题，研发了精准定位接桩平台设备和特制水泥土拌合设备，实现了内插式预制混凝土方桩围护结构的高效施工、精准定位，后期预制方桩与主体结构叠合成整体，提高资源的使用率。该技术具有施工速度快、操作简单、施工安全、绿色环保等优点，推广应用前景广阔。

[参考文献]

[1]杨 飞，刘 凡，申胜利，等．预制组合技术在大型装配式冷库围护结构中的应用[J]．施工技术，2017，46(4)：33-36.

[2]杨益铨，孙亚民，刘春霖．水塔水柜装配式模壳施工工艺[J]．建筑机械化，1992，(2)：10-12.