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地鐵明挖車(chē)站底板微型抗拔樁施工技術(shù)

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中國(guó)建筑一局（集團(tuán)）有限公司科技創(chuàng)效推廣應(yīng)用技術(shù)名錄
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（一五五）地鐵明挖車(chē)站底板微型抗拔樁施工技術(shù)
1 技術(shù)背景
地鐵明挖車(chē)站一般都存在于地下富水區(qū)域，地下水會(huì)造成車(chē)站結(jié)構(gòu)上浮，當(dāng)浮力超過(guò)車(chē)站自重、
覆土重和土層的摩阻力時(shí)，車(chē)站就會(huì)失穩(wěn)上浮，并且產(chǎn)生結(jié)構(gòu)底板應(yīng)力增大等不利的情況，給車(chē)站
安全帶來(lái)極大威脅，因此，需要對(duì)車(chē)站進(jìn)行必要的抗浮措施設(shè)計(jì)。近幾年，也發(fā)生過(guò)由于車(chē)站抗浮
措施失效而導(dǎo)致的車(chē)站結(jié)構(gòu)上浮、結(jié)構(gòu)拉裂、軌道錯(cuò)位等情況，導(dǎo)致地鐵運(yùn)營(yíng)中斷、重新返工增加
抗浮措施。因此，有效的抗浮措施是明挖車(chē)站設(shè)計(jì)及施工不可或缺的內(nèi)容。
目前，明挖車(chē)站抗浮措施主要有配重法、抗拔樁法、壓頂梁法、抗浮錨桿法，而采用最普遍、
最有效的還是壓頂梁法及抗拔樁法。其中，抗拔樁法主要是利用樁身自重和樁身的側(cè)摩阻力來(lái)提供
抗拔力，該方法抗浮效果是上述方案中最好的，但同時(shí)缺點(diǎn)也比較突出：首先，常規(guī)抗拔樁樁身尺
寸較大，設(shè)備進(jìn)出基坑費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且樁體在底板結(jié)構(gòu)上為集中荷載，不利于結(jié)構(gòu)受力。微型抗拔樁
是一種新型的、采用化整為零的原則將常規(guī)抗拔樁優(yōu)化為若干個(gè)均勻分布的小樁，從受力及施工的
層面解決了一系列難題。
2 技術(shù)簡(jiǎn)介
以車(chē)站基坑地質(zhì)及水文情況，建立車(chē)站抗浮模型，對(duì)抗拔力進(jìn)行模擬計(jì)算，以常規(guī)抗拔樁所能
滿(mǎn)足的條件為基準(zhǔn)，采用化整為零的原則將常規(guī)抗拔樁進(jìn)行優(yōu)化：首先將常規(guī)抗拔樁樁徑（1000mm）
優(yōu)化為若干個(gè)樁徑400mm 的微型抗拔樁，其次，對(duì)常規(guī)抗拔樁樁身長(zhǎng)度（一般為6-8m）優(yōu)化為4m，
取得對(duì)標(biāo)效果，從而獲得與常規(guī)抗拔樁抗浮力對(duì)標(biāo)的微型抗拔樁設(shè)計(jì)參數(shù)。其次，由于微型抗拔樁
分布均勻，不需要像常規(guī)抗拔樁一樣設(shè)置底縱梁作為抗拔力分配節(jié)點(diǎn)，通過(guò)計(jì)算，優(yōu)化微型抗拔樁
分布間距，使得樁頭所產(chǎn)生的抗拔荷載均勻布置，底板結(jié)構(gòu)所承受的荷載為均布荷載，彎矩分布較
平緩，故而不需要設(shè)置底縱梁，從而減少了底縱梁施工所帶來(lái)的一系列弊端。
另外，經(jīng)過(guò)優(yōu)化的微型抗拔樁在施工實(shí)施階段的優(yōu)勢(shì)主要為成孔、鋼筋籠加工及吊運(yùn)功效高，
基于微型抗拔樁尺寸小、樁身短的特點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)采用小型雙動(dòng)力潛孔鉆機(jī)成孔，通過(guò)壓縮空氣驅(qū)動(dòng)鉆
機(jī)的雙動(dòng)力鉆頭，使鉆頭產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)扭力和沖擊動(dòng)力，在扭力和沖擊力的雙重加持下，形成較高的工
效。
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圖2-1 常規(guī)抗拔樁
圖2-2 微型抗拔樁
3 適用范圍
本技術(shù)適用于基底巖層較好的明挖車(chē)站基底抗拔樁施工。
4 施工工藝流程及操作要點(diǎn)
4.1 施工工藝流程
設(shè)計(jì)優(yōu)化、確定微型抗拔樁參數(shù)
測(cè)量放樣
鋼筋籠加工
鉆孔、清孔
鋼筋籠安裝
混凝土澆筑
樁頭防水施工
檢測(cè)
圖4.1-1 微型抗拔樁施工流程圖
4.2 操作要點(diǎn)
4.2.1設(shè)計(jì)優(yōu)化、確定微型抗拔樁參數(shù)
針對(duì)車(chē)站具體水文及地質(zhì)情況，進(jìn)行抗浮水位取值分析，確定抗浮水位值。建立車(chē)站結(jié)構(gòu)模型，
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采用Mylonakis 法計(jì)算。將車(chē)站自重、覆土重和土層摩阻等具體情況作為邊界條件進(jìn)行計(jì)算，首先
取得常規(guī)抗拔樁抗浮條件下的結(jié)構(gòu)組合彎矩；其次計(jì)算微型抗拔樁抗浮條件下的結(jié)構(gòu)組合彎矩，二
者精確對(duì)比之后，確定與常規(guī)抗拔樁相對(duì)標(biāo)的微型抗拔樁參數(shù)。
圖4.2.1-1 常規(guī)抗拔樁基本組合彎矩圖圖4.2.1-2 微型拔樁基本組合彎矩圖
以車(chē)站一軸（縱向長(zhǎng)度9m）為一點(diǎn)進(jìn)行對(duì)標(biāo)：車(chē)站一軸常規(guī)抗拔樁根數(shù)為2 排，每排2 根，計(jì)
4 根，樁徑1000mm，樁長(zhǎng)7000mm；微型抗拔樁為4 排，每排6 根，計(jì)24 根，樁徑400mm，樁長(zhǎng)4000mm。
圖4.2.1-3 車(chē)站局部微型抗拔樁建模分析
4.2.2測(cè)量放樣
采用徠卡TS09plus 全站儀進(jìn)行放樣。根據(jù)測(cè)量放樣點(diǎn)，引出樁頂4 個(gè)校驗(yàn)點(diǎn)，現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)校驗(yàn)點(diǎn)
掛上線(xiàn)繩，兩條線(xiàn)繩相交點(diǎn)即為樁中心位置，以此對(duì)樁位進(jìn)行校驗(yàn)，校驗(yàn)、復(fù)核無(wú)誤后鉆機(jī)就位。
4.2.3鋼筋籠加工
采用自制鋼筋籠滾焊機(jī)進(jìn)行加工。簡(jiǎn)易滾輪轉(zhuǎn)軸采用φ80mm 鋼管制作，轉(zhuǎn)盤(pán)卡具采用鋼板切割
制作，并設(shè)置卡槽，將主筋精確固定在卡槽內(nèi)。電動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)減速箱對(duì)滾軸進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，帶動(dòng)鋼筋骨架
旋轉(zhuǎn)，在旋轉(zhuǎn)的同時(shí)，纏繞焊接螺旋箍筋。
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圖4.2.3-1 自制小直徑滾焊接示意
4.2.4鉆孔、清孔
鉆機(jī)進(jìn)場(chǎng)后檢查鉆頭直徑并應(yīng)及時(shí)對(duì)鉆頭進(jìn)行修正，施鉆過(guò)程中檢查鉆桿垂直度，發(fā)現(xiàn)偏差及
時(shí)調(diào)整。鉆進(jìn)過(guò)程按照每鉆進(jìn)500mm 提渣一次的循環(huán)進(jìn)行，鉆孔完成后及時(shí)進(jìn)行第一次清孔，清孔
完成后進(jìn)行孔深及孔底沉渣厚度測(cè)量，如沉渣厚度超過(guò)設(shè)計(jì)要求（10cm）時(shí)，應(yīng)進(jìn)行二次清孔，清
孔完成后再次進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量無(wú)誤后檢查孔徑及垂直度，待數(shù)據(jù)無(wú)誤并滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求后方可進(jìn)行下
道工序。
4.2.5鋼筋籠安裝
鋼筋籠吊裝采用汽車(chē)吊一次放入孔內(nèi)，起吊點(diǎn)設(shè)在鋼筋籠兩端，鋼筋籠入孔時(shí)輕放、慢放，如
遇阻礙可徐起徐落使其順利放入孔內(nèi)，鋼筋籠到位后檢查其標(biāo)高及軸線(xiàn)偏位是否符合要求。檢查合
格后將鋼筋籠頂部的四根吊筋對(duì)稱(chēng)焊接在主筋上，吊筋端頭做成一個(gè)圓環(huán)，另外采用4 根Φ20 鋼筋
焊接成一束，穿過(guò)圓環(huán)做成“扁擔(dān)”形式，以此控制鋼筋籠標(biāo)高并防止其掉落。
4.2.6混凝土澆筑
混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C35 水下混凝土，采用PVC 管+料斗灌注。直至高于設(shè)計(jì)標(biāo)高0.5m。
4.2.7樁頭防水施工
首先將抗拔樁頂部鑿毛并清理干凈，涂抹水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料，外露鋼筋底部涂抹止水
膠；其次，抗拔樁側(cè)面先在混凝土墊層上圍繞抗拔樁一周施作50*50mm 的防水砂漿倒角，然后在倒
角上涂抹密封膠，在密封膠上預(yù)鋪防水卷材加強(qiáng)層，底板的防水卷材鋪設(shè)在抗拔樁一周，包住抗拔
樁5-10cm，然后用金屬箍將防水卷材固定在抗拔樁上，最后澆筑防水保護(hù)層。
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圖4.2.7-1 樁頭防水示意圖
4.2.8檢測(cè)
抗拔樁應(yīng)進(jìn)行單樁抗拉承載力和樁身完整性檢測(cè)?？拱螛犊拱纬休d力檢測(cè)樁數(shù)不應(yīng)小于總樁數(shù)
的1%，且不應(yīng)小于3 根。采用低應(yīng)變動(dòng)測(cè)法檢測(cè)樁身完整性，檢測(cè)數(shù)量為總樁數(shù)的100%，并采用聲
波透射法對(duì)部分受檢樁進(jìn)行樁身完整性檢測(cè)，檢測(cè)數(shù)量不小于總樁數(shù)的10%。
5 材料與設(shè)備
5.1 材料
微型抗拔樁施工所需材料見(jiàn)表5.1.1。
表5.1.1 主要材料表
序號(hào)材料名稱(chēng)規(guī)格單位用途
1 螺紋鋼筋HRB400φ28 t 主筋
2 螺紋鋼筋HRB400φ20 t 加勁箍
3 光圓鋼筋HPB300φ10 t 螺旋箍筋
5.2 設(shè)備配置
機(jī)械設(shè)備配置見(jiàn)表5.2.1。
表5.2.1 機(jī)械開(kāi)挖設(shè)備配置表
序號(hào)設(shè)備名稱(chēng)規(guī)格技術(shù)指標(biāo)用途
1 雙動(dòng)力潛孔鉆機(jī)JR500 鉆孔、清孔
2 汽車(chē)吊25t 三一重工鋼筋籠調(diào)運(yùn)安裝
3 小型滾焊機(jī)自制鋼筋籠加工
4 二保焊機(jī)鋼筋籠加工
5 風(fēng)鎬電風(fēng)鎬樁頭破除鑿毛
6 混凝土輸送泵
6 效益計(jì)算分析
6.1 經(jīng)濟(jì)效益分析
6.1.1 常規(guī)抗拔樁需要的費(fèi)用
以車(chē)站一軸為例，常規(guī)抗拔樁每軸設(shè)置4 根，樁徑1000mm，樁長(zhǎng)7000mm。
（1）人工費(fèi)
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鉆機(jī)司機(jī)3.5 個(gè)（工·日）、鋼筋工5 個(gè)（工·日）、混凝土工0.5 個(gè)（工·日）、其它雜工
2 個(gè)（工·日），人工費(fèi)合計(jì)：300 元×3.5+250 元×5+200 元×0.5 元=2400 元。
另外，底縱梁施工需：鉆機(jī)司機(jī)2.5 個(gè)（工·日）、鋼筋工4 個(gè)（工·日），混凝土、防水層
與底板同時(shí)施做，不額外產(chǎn)生成本。人工費(fèi)合計(jì)：300 元×3.5+250 元×4=2050 元。
人工費(fèi)總計(jì)4450 元。
（2）原材料
單根鋼筋籠重765kg，合0.765t，按每噸單價(jià)5100 元計(jì)算，鋼筋成本為0.765×5100×4=15606
元；
單根混凝土（C35）為5.5m³，單價(jià)為450 元/m³，混凝土成本為450×5.5×4=9900 元。
原材料費(fèi)用總計(jì)：25506 元。
（3）設(shè)備臺(tái)班費(fèi)
一般情況下采用360 旋挖鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔，每成孔一根需要0.875 個(gè)臺(tái)班，每個(gè)臺(tái)班按照9600 元
計(jì)算，旋挖鉆機(jī)費(fèi)用為9600×0.875×4=33600 元
下翻梁槽口開(kāi)挖需要挖機(jī)一個(gè)臺(tái)班，費(fèi)用為1000 元。
汽車(chē)吊為常規(guī)周轉(zhuǎn)設(shè)備，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需要調(diào)配，因此不計(jì)入成本比較中。
設(shè)備費(fèi)用總計(jì)：33600 元+1000 元=34600 元
（4）合計(jì)成本
常規(guī)抗拔樁每軸施工費(fèi)用為：4450 元+25506 元+34600 元=64556 元。
6.1.2 微型抗拔樁施工需要的費(fèi)用
以車(chē)站一軸為例，常規(guī)抗拔樁每軸設(shè)置24 根，樁徑400mm，樁長(zhǎng)4000mm。
（1）人工費(fèi)
鉆機(jī)司機(jī)2 個(gè)（工·日）、鋼筋工5 個(gè)（工·日）、混凝土工0.5 個(gè)（工·日）、其它雜工2
個(gè)（工·日），不設(shè)置底縱梁施工，不產(chǎn)生費(fèi)用。
人工費(fèi)總計(jì)：300 元×2+250 元×5+200 元×0.5 元=1950 元。
（2）原材料
單根鋼筋籠重216kg，合0.216t，按每噸單價(jià)5100 元計(jì)算，鋼筋成本為0.216×5100×24=26438
元；
單根混凝土（C35）為0.5m³，單價(jià)為450 元/m³，混凝土成本為450×0.5×24=5400 元。
不設(shè)置底縱梁施工，不產(chǎn)生費(fèi)用。
原材料費(fèi)用總計(jì)：31838 元。
（3）設(shè)備臺(tái)班費(fèi)
采用JR500 型雙動(dòng)力潛孔鉆機(jī)，24 根連續(xù)作業(yè)需要2 個(gè)臺(tái)班，按每個(gè)臺(tái)班12000 元計(jì)算，鉆機(jī)
費(fèi)用為12000×2=24000 元
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不設(shè)置底縱梁施工，不產(chǎn)生費(fèi)用。
汽車(chē)吊為常規(guī)周轉(zhuǎn)設(shè)備，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需要調(diào)配，因此不計(jì)入成本比較中。
設(shè)備費(fèi)用總計(jì)：24000 元
（4）合計(jì)成本
微型抗拔樁每軸施工費(fèi)用為：1950 元+31838 元+24000 元=57788 元
6.1.3 節(jié)省費(fèi)用
以車(chē)站一軸為例，微型抗拔樁施工比常規(guī)抗拔樁施工每軸節(jié)約施工費(fèi)用為：64556 元-57788 元
=6768 元。一般車(chē)站為27 軸26 段，可節(jié)約費(fèi)用175968 元。
節(jié)約費(fèi)用詳見(jiàn)表6.1.3.1
表6.1.3.1 經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比分析表
序號(hào)施工方法
每軸
（元）
與微型抗拔樁對(duì)比
（每軸節(jié)約·元）
與微型抗拔樁對(duì)比
（整個(gè)車(chē)站）
1 常規(guī)抗拔樁施工64556 6768 175968
2 微型抗拔樁施工57788 / /
6.2 社會(huì)綜合分析
以車(chē)站一軸為例：微型抗拔樁能節(jié)約時(shí)間為273 小時(shí)，計(jì)11.4 天。
表6.2.1 工效耗時(shí)對(duì)比分析表
序號(hào)施工方法鉆孔（h） 鋼筋籠安裝（h） 混凝土澆筑合計(jì)耗時(shí)（h）
1 常規(guī)抗拔樁28 4 1 33
2 微型抗拔樁16 6 0.5 22.5
另外，常規(guī)抗拔樁需要在底板上設(shè)置底縱梁，用以分配抗拔樁所產(chǎn)生的集中荷載，而微型抗拔
樁平均分布于底板下，其樁頭拉力分布更為均勻，近似于均布荷載，不會(huì)產(chǎn)生比較大的集中荷載，
因此，底板上不需要設(shè)置底縱梁。傳統(tǒng)底縱梁均為下翻梁，需要開(kāi)挖下翻梁槽口，另外還需進(jìn)行槽
口墊層模板及混凝土施工，以車(chē)站一軸為例，下翻梁開(kāi)挖施工需要額外耗時(shí)18 小時(shí)，鋼筋施工更需
要額外耗時(shí)12 小時(shí)，因此，從底縱梁施工角度分析，采用微型抗拔樁施工每軸省時(shí)30 小時(shí)，常規(guī)
車(chē)站一般為27 軸26 段，則能節(jié)約時(shí)間為780 小時(shí)，計(jì)32.5 天。
綜上所示，微型抗拔樁是一種新型的抗拔樁，不但可以?xún)?yōu)化底板結(jié)構(gòu)受力，還能節(jié)約工期，具
有常規(guī)抗拔樁不具有的優(yōu)勢(shì)，且適用于基底地層較好的明挖車(chē)站，值得推廣，具有良好的社會(huì)效應(yīng)。
7 應(yīng)用實(shí)例
7.1 工程概況
徐州軌道交通3號(hào)線(xiàn)一期工程07標(biāo)南三環(huán)站位于三環(huán)南路與北京路交叉口，為3、4號(hào)線(xiàn)T型換乘
站。3號(hào)線(xiàn)車(chē)站沿北京路南北向布置，4號(hào)線(xiàn)車(chē)站沿三環(huán)南路東西向設(shè)置。3號(hào)線(xiàn)車(chē)站為地下三層局部
四層島式車(chē)站，設(shè)備區(qū)為單柱雙跨結(jié)構(gòu)，公共區(qū)為大跨無(wú)柱結(jié)構(gòu)。車(chē)站頂板上部設(shè)有北京路下穿隧
道，車(chē)站范圍內(nèi)下穿道與車(chē)站頂板同寬共板建設(shè)，共設(shè)4個(gè)出入口和兩組風(fēng)亭。車(chē)站主體基坑采用明
挖順筑法施工。
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在南三環(huán)站基底微型抗拔樁施工過(guò)程中，通過(guò)高效的小型成孔設(shè)備，以及小尺寸的鋼筋籠，在
施工過(guò)程中降低了施工風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)減少了底縱梁作為分配抗拔力的施工，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社
會(huì)效益。
7.2 現(xiàn)場(chǎng)照片
圖7-1 測(cè)量放樣圖圖7-2 雙動(dòng)力頭鉆機(jī)就位
圖7-3 鉆孔作業(yè)圖7-4 鉆頭清理
圖7-5 鋼筋籠加工圖7-6 鋼筋籠驗(yàn)收
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圖7-7 鋼筋籠安裝圖7-8 工序驗(yàn)收
圖7-9 澆筑混凝土圖7-10 微型抗拔樁成型工
圖7-11 樁頭及底板防水施工圖7-12 后續(xù)底板鋼筋綁扎
8 技術(shù)咨詢(xún)服務(wù)單位聯(lián)系方式
技術(shù)提供單位中建市政工程有限公司
主要完成人楊繼輝、張亮亮、王貞、龐征、周師逸
技術(shù)咨詢(xún)聯(lián)系人楊繼輝聯(lián)系電話(huà)18581461532

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