复杂环境复合锚杆桩加固桥桩施工技术
摘 要：就北京地铁 10 号线公主坟暗挖车站临近新兴桥桥区施工过程中受桥下空间及地层条件限制采取的复合锚杆桩加固桥桩控制桥桩变形作了简要描述，并根据具体施工实践，介绍了一些施工体会。
关键词：地铁车站；暗挖；桥桩加固；复合锚杆桩
1 工程概况
1. 1 工程内容
北京地铁10 号线公主坟站为两端双层、中间单层的暗挖车站。 其中：双层段采用“PBA”法施工，单层段过既有1 号线采用“CRD+千斤顶顶撑法”施工。 受南北走向的新兴桥影响，车站主体结构按东西两部分平行于新兴桥呈南北向布置，之间通过联络通道相连。 暗挖车站施工前需对新兴桥桥桩进行保护。
1. 2 工程地质情况
桥区地表以下地质依次为：粉土填土、粉土、粉细砂、中粗砂、卵石圆砾、卵石、砾岩。 卵石层中卵石含量达到50 %以上，其中粒径 200～400 mm 以上的卵石含量达到30 %～35 %（质量比）。锚杆桩设计长度以进入砾岩层不少于2 m 为准。
1. 3 水文概况
地下水类型分为上层滞水（水位埋深 5.53 m）、松散岩类孔隙潜水（水位埋深 9.96～13.5 m）和风化岩裂隙水（水位埋深 13.5 m）。 地下水较为丰富，对暗挖施工影响较大，但对锚杆桩施工基本没有影响。
2 车站与桥桩相对位置
2. 1 平面位置关系
车站主体与新兴桥桥桩平面相对位置见图1。
2. 2 立面位置关系
车站主体与新兴桥桥桩立面相对位置见图2。
3 施工方案
3. 1 施工环境的复杂性
1）地层卵石含量多、砾岩强度高。
2）车站距离桥桩近（最近处不足 4 m），桥下操作空间小（桥下净空最小处3.8 m）。 部分桥桩桩长较短，桩底处于主体结构暗挖初支开挖破裂角之内。
3）车站为全暗挖法施工，该施工对地面 、地下建（构）筑物影响大。
4）桥桩变形要求高（沉降值≤5 mm）。
3. 2 总体施工方案
车站所处环境的复杂性，决定了桥桩加固方案的受限性。经比选最终确定采取复合锚杆桩施工方案。 拟采用RPD-150C 型套管钻机成孔，因为该钻机高度可满足桥下净空要求，而且所配备的动力头在旋转、推进钻孔方向上增加了液压后顶锤式冲击功能，并且实现了冲击和旋转结构一体化，这样不仅能使钻机快速钻进一般岩层，而且也实现了砂砾层以及鹅卵石层的快速钻进。
3. 3 设计参数
锚杆桩成孔直径Ф150 mm、间距 1 000 mm，内、外排梅花形布置，加固宽度范围为 1 000 mm，成孔深度至强风化层以下2 m。 注浆采用双液注浆机，按不同压力、不同时段分 3 次完成。 桥桩保护范围见图 3，参数见表1。
4 主要施工方法及技术措施
采取跳孔施工法，待外排桩成孔注浆完成后再按相同方式进行内排孔施工。
根据单根锚杆桩的直径和长度，用冲击钻机套管跟进成孔，竖向锚杆分段采用接驳器连接，每段长 2 m，简易支撑架吊放，人工配合就位。 复合锚杆就位后，拔出钻孔套管进行注浆。 注浆采用 3 根注浆管。
4. 1 工艺流程（见图 4）
4. 2 方法与措施
4. 2. 1 施工准备
1）管线探查。 开工前，首先进行预探测工作，包括对施工区域内管线、地下构筑物核查。必要时采用地质雷达等辅助手段再次复核地下管线情况，以确保万无一失。
2）平整工作面。
3）测量放线。
4）钻孔定位。 由于竖向钻进，所以必须保证每根锚杆桩的定位要精确。
4. 2. 2 成孔
钻机在设计桩位安装就位后，检查冲击杆是否垂直，然后用Ф150 mm 钻头开口 3～4 m，下 Ф153 mm 套管，螺旋开挖成孔，套管分节连接，每节长度 1.5 m，当套管跟进到设计深度后终孔。
4. 2. 3 复合锚杆制作、连接
1）复合锚杆制作
①为提高锚杆刚度，其内隔离环采用内径Ф32×3.25 mm 普通钢管制作，纵向每 2 m 1 节，节与节之间焊接连接；锚杆采用 3 根 Ф20 的钢筋组成。 定位支撑由Ф18 螺纹钢筋弯成宽 40 mm、高 200 mm 的环型，锚杆、定位支撑与隔离环钢管焊接。
注浆管采用Ф20 的镀锌钢管，每 2 m 1 节，节与节之间焊接连接。
②将制作好的复合锚杆稳固放置在平整的地面上，以防变形。
4. 2. 4 安装
采用简易支撑架吊放，人工配合就位。每节吊起后缓慢落入桩孔内就位，借助自重保证支撑体系的标高及垂直度正确，用接驳器连接牢固。 吊运时应防止扭转、弯曲，安装时对准孔位，吊直扶稳，缓慢下放，避免碰撞孔壁，就位后立即固定。
4. 2. 5 注浆
复合锚杆就位后，拔出钻孔套管准备注浆。每根注浆管注浆范围为地面4 m 以下，出浆孔Ф 4 mm，孔间竖向错开150 mm。
注浆管竖向安装时，第 1 根注浆管端不封闭，其他2 根管端封闭，并且第 2 根注浆管比第 1、3 根管短一半（见图 5）。
第1 根管注浆时，第 2、3 根管的出浆孔用浆液隔离塑料胶带粘贴，以防止注浆时封堵出浆孔。浆液为水泥净浆，所有注浆材料采用普硅 525 水泥，注浆分 3 次完成，即：
1）第 1 次采用常压注浆，注浆压力 0.4～0.6 MPa，水灰比0.5 ∶1，孔口溢浆时结束注浆。
2）第 2 次采用中高压注浆，注浆压力1.0～1.5 MPa，水灰比0.75 ∶1。 在第 1 次注浆完成后 10～15 h进行。
3）第 3 次高压注浆，注浆压力 1.5～2.0 MPa，水灰比0.75∶1。 在第 2 次注浆完成后 5～10 h 进行。
水灰比和注浆压力可根据现场情况进行调整，以确保周边管线安全，并可掺入一定量的减水剂或微膨胀剂。
注浆结束标准：注浆量与注浆压力双控，每根导管注入规定浆液，压力达到注浆终压，即可结束注浆。如压力长时间不上升，流量不减少，可能出现跑浆现象，可改用间歇注浆法。
4. 3 施工注意事项
1）就位准确，以保证成孔垂直度。
2）接驳器连接牢固，丝扣外露不超过 2 丝。
3）注浆压力符合设计要求，注浆密实。
4）注浆期间加强监控量测，如发现桥梁墩柱有产生向上位移的趋势，则立即停止注浆，调整注浆压力后再注浆。
4. 4 质量控制标准（见表 2）
4. 5 注浆效果检验
注浆检验时间在注浆结束28 d 以后进行。 可选用标准灌入轻型动力触探或静力触探方法对加固底层进行检测。 注浆检验点可为注浆孔数的 2 %～5 %。 当检验点合格率≤80 %，或虽＞80 %但检验点的平均值达不到强度或防渗的设计要求时，应对不合格的注浆区实施重复注浆。、
5 监控量测
车站双层主体结构施工完成后经监测统计，各桥桩变形数值见图6。
6 结论
通过后期暗挖车站初支及二衬施工及监测验证，锚杆桩加固桥桩效果较好，桥桩变形在预期控制基准值范围内。
在卵石含量多、操作空间受限、基岩强度较高等复杂地层，选用适宜现场复杂条件的套管钻机施工，不仅能够提高工作效率，也起到了对桥桩加固和保证质量的作用。
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