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地铁车站论文参考文献：
微型抗拔桩在微风化岩层地铁车站抗浮中的设计与应用
徐华生隗志远
（中铁四局集团有限公司第七工程分公司,安徽 合肥 230022）
摘 要：扩底抗拔桩是明挖地铁车站常见的抗浮设计之一,在微风化花岗岩地层中一般采用人工爆破的开挖方式,施工难度较大,且爆破后对岩石节理破坏严重,影响抗浮效果.采用机械钻孔的微型抗拔桩在花岗岩地层中成孔快,施工机械小型化占地小.文章通过工程实例介绍了某地铁车站首次采用微型抗拔桩的设计与计算及其施工方法.
关键词：微风化花岗岩；机械钻孔；微型抗拔桩；地铁建设；抗浮设计文献标识码：A
中图分类号：U231文章编号：1009-2374（2016）02-0015-03DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.02.007
随着城市地铁修建进程的加快,全国各大城市迅速掀起地铁修建热潮,地铁车站抗浮设计非常重要,相比于降排地下水、压重法、大直径抗浮桩等抗浮技术措施,微型抗拔桩更具优势,如地层适应性较强、布置形式更灵活、施工占用场地小、成孔快、施工机械小型化、更加经济环保,在硬质岩地层,特别是中风化及微风化花岗岩地层中,大直径抗浮桩施工周期长,钻机钻进困难,而微型抗浮桩施工工艺与岩石抗浮锚杆类似,采用潜孔钻机进行施工,用高压风力吹走套管内的岩石碎屑,成孔速度快,但抗拔力及耐久性均优于抗浮锚杆,在硬岩地区更具优势.
1工程概况
青岛站是青岛市地铁3号线的起点站,车站全长213.1m,为两端暗挖中部明挖结构形式,其中主体结构明挖段长86.6m,为三层多跨框架结构,宽49.35m,高19.7m,车站底板坐落于第18层花岗岩微风化带,该层岩石坚硬程度为较硬岩～坚硬岩,岩体呈整体块状结构,较为完整.该站地面高程约5.7～12m,车站结构的抗浮设防水位绝对标高为＋0.6m,原设计采用抗拔桩的方案,抗拔桩位于柱子下方,为底部扩大头形式,桩径1.2m,桩长3.6m,共41根.
2抗拔桩方案设计方案优化
由于青岛地区地质构造的特性,青岛站抗拔桩桩身全部位于微风化花岗岩地层,岩石强度最高可达70MPa,底部为扩大头形式,所以一般采用人工爆破开挖的方案.
根据一期工程施工经验,原方案扩大头形式的抗拔桩,每根桩施工周期约15～20天.采用人工钻眼后进行爆破,然后采用人工出渣的方式进行作业,由于人工挖孔桩桩径较小、作业空间受限、钻孔出渣等工序的施工效率均非常低,孔内人员作业时存在较大安全风险,同时由于爆破作业临空面较小,爆破效果不佳.由于爆破对岩石节理破坏严重及超挖影响,特别是扩大头部分爆破时对上部岩石整体性破坏较严重,对桩体的抗浮效果产生了较大影响,由于人工挖孔桩施工风险较大,现代地铁施工应尽量采用机械化的作业方式以提高施工效率及施工安全性,为提高施工效率和安全性,提出了优化方案.经过研究与对比分析,最终确定了将原设计方案优化为机械成孔微型抗拔桩方案.微型桩是指桩径为0.1～0.4m的小直径钻孔桩,被广泛用于基础托换、挡土结构、边坡支护等工程,本工程中将微型桩直径设计为400mm,有效桩长为4m,微型抗拔桩设于柱、梁、侧墙和底板下,孔内灌注5P10细石混凝土,主筋采用9根Φ28钢筋,保护层厚度50mm.微型抗拔桩结构的平面布置及结构形式详见图1、图2.
3微型抗拔桩抗浮力检算
微型抗拔桩抗浮力检算主要从车站结构抗浮力计算、抗拔桩承载力验算、钢筋配置、裂缝宽度验算及构造要求五个方面进行验算.根据地勘报告中本工程中结构的抗浮设防水位为＋0.6m,经计算直径400mm的抗拔桩,抗拔桩单位面积需提供抗浮力为67kN/m2,单桩需提供抗浮力804kN.单根桩的抗拔承载力在地铁设计规范（GB 50157）中规定如下：“在底板下设置土锚或拉桩.在软黏土地层中采用土锚或拉桩时,对桩土间的摩擦力的设计取值应作限制,不宜超过极限摩阻力的一半,否则在浮力的长期作用下,由于土层的流变效应会导致变形过大.另外,抗浮安全系数不宜小于2～2.5.”本工程安全系数取2.0的情况下单桩抗拔力为908kN＞804kN,因此符合要求.其他钢筋配置率、裂缝宽度验算及构造要求均计算合格.
4微型抗拔桩施工及机械配置
4.1施工方案
4.1.1微型桩成孔采用JKS400A履带式多功能水井钻机,配套1台34m3/min移动式螺杆空压机为钻机提供钻进动力.JKS400A型履带式多功能水井钻机是一种新型、高效、多功能的液压钻机,行动灵活.
4.1.2桩孔内清孔采用高压风喷射清孔法,用上述型号空压机配以风管来实施,在浇筑混凝土前采用水泵将孔内积水完全抽排干净.
4.1.3微型桩钢筋笼在钢筋加工棚内加工成型,四周根据混凝土保护层厚度焊接定位钢筋,采用塔吊吊放入孔内,混凝土浇筑采用混凝土泵车直接输送进桩孔内,每次浇筑高度不超过0.5m,采用插入式振捣棒振动密实.
4.1.4混凝土强度达到设计强度后将桩头混凝土凿毛,施作防水层,桩头部位的防水节点采用背贴式止水带加强.
4.2施工工艺介绍
4.2.1混凝土垫层施工.先施工混凝土垫层再施工微型桩,可以使得钻机的移动、就位以及调平作业大大简化,大大提高了钻机稳定性及施工效率.
4.2.2桩位测设.采用全站仪对桩位进行精确定位,并设护桩,对各测设点进行明确标识,现场采用在混凝土垫层上打入水泥钢钉的方式标识桩中心点.
4.2.3钻机定位.钻机的定位必须准确、安装必须牢固,要确保在钻机就位后钻杆轴线与桩轴线位于同一直线上；在钻进过程中钻机不会发生位移、沉降等.由于钻头较大,为保证每次定位钻头中心线与桩的中心一致,现场加工了一个直径为400mm的定位辅助盘,圆盘中心与放样点吻合,然后钻头周边与圆盘吻合即可.
4.2.4钻进成孔.钻进过程中,设专人及时清理因钻进产生的废渣,并及时清运.在即将成孔时,降低钻进速度,缓慢进尺,严格控制钻进深度,达到设计深度时,停止向下钻进,但继续给压,以便将孔内各种杂物用高压风清理出桩孔外.施工时为了降低钻孔过程中的粉尘飞扬,在钻孔过程中需采取降尘措施.
4.2.5成孔检查.在钻进作业结束后,检查孔径（不小于设计桩径）、孔深（不小于设计深度）、垂直度、孔底虚渣厚度等符合设计及规范要求后方可进入下道工序.
4.2.6清孔.若孔底虚渣过厚,用风压机连接自制风管插入孔底进行清孔直至虚渣厚度符合要求.在清孔完毕灌桩之前,用竹胶板将桩孔严密覆盖,防止人员及杂物落入桩孔内.
4.2.7钢筋笼的安放.钢筋笼根据钻桩进度提前在现场加工成型,由塔吊配合人工进行钢筋笼的安装.为保证钢筋笼在桩孔中心,在钢筋笼周边应每隔一定距离在钢筋笼的三个方向焊接定位钢筋.
4.2.8灌桩.桩孔浇筑前应检查孔内是否存在地下水,应采用水泵抽排干净,并确认钢筋笼标高准确无误后方可进行混凝土浇筑施工,桩身混凝土采用混凝土汽车输送泵进行施工,每浇筑50cm采用插入式振动棒进行振捣密实,直至浇筑完成.
5微型抗拔桩抗拔力检测
抗拔力试验随机选择3根混凝土强度达到28d龄期的微型桩进行检测,3根桩的混凝土强度等级达到45MPa以上,满足设计强度要求.
抗拔桩按《建筑基桩检测技术规范》(JGJ 106)要求应进行现场单桩抗拔静载试验,根据设计要求单桩竖向抗拔承载力特征值应不小于950kN.抗拔桩单桩竖向抗拔力检测采用静力载荷测试系统,该系统主要由千斤顶、采集装置、油压传感器、位移传感器等组成.检测原理采用锚桩法,由锚桩、主梁、钢筋、垫板焊接成加载反力系统,如图3所示：
单桩抗拔力检测采用慢速持荷载法逐级加载,分级荷载为设计试验荷载的1/10,第一级为分级荷载的2倍,每级荷载施加后按第5、15、30、45、60min测读桩顶拔出量,以后每隔30min测读一次,记录主要试验数据,然后根据上拔荷载-桩顶上拔量（U-δ）和桩顶上拔量-时间（δ-lgt）绘制出关系曲线如图4、图5.
通过对试验桩进行竖向抗拔静载试验,在最大加荷950kN的作用下,桩长为4m的微型抗浮桩总上拔量仅4.58mm,试验桩的极限承载力均大于950kN,抗拔力满足设计要求.由于本工程中设计要求的微型桩单桩抗拔承载力在安全系数为2.0的情况下的抗拔力为908kN,因此本次静载试验未进行极限承载力试验.
6结语
（1）在设计荷载作用下,桩长为4m、直径为400mm的微型抗浮桩总上拔量不超过4.6mm,抗拔承载力较高,能够满足设计要求；（2）微型抗拔桩采用5P10细石混凝土灌注,耐久性能优于砂浆或水泥浆,能够满足地铁工程设计使用100年的要求；（3）当地铁车站处于硬质岩层中时,特别是中风化及微风化花岗岩地层中,大直径抗浮桩施工周期长,钻机钻进困难,采用人工挖桩施工效率及安全性比较低,而微型抗浮桩施工工艺与岩石抗浮锚杆类似,采用潜孔钻机进行施工,具有成孔速度快、施工占用场地小、施工机械小型化及经济环保等优点,在硬岩地区更具优势,具有一定推广意义.
参考文献
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[3]魏鉴栋,陈仁明,陈云敏,等．微型桩抗拔特性原型试验研究[J]．工程勘察,2012,（8）．
[4]地铁设计规范（GB 50157）[S]．2013．
[5]建筑桩基技术规范（JGJ 94）[S]．2008．
作者简介：徐华生（1976-）,男,中铁四局集团有限公司第七工程分公司高级工程师；隗志远（1981-）,男,中铁四局集团有限公司第七工程分公司工程师.
（责任编辑：周琼）
本文总结：该文是关于微型抗拔桩和地铁车站和岩层方面的相关大学硕士和地铁车站本科毕业论文以及相关地铁车站论文开题报告范文和职称论文写作参考文献资料.
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