空氣潛孔錘在地鐵降水井施工中的應用

張立波 邢華強 黃相峰

(1.中國建筑第八工程局有限公司，北京 100069;2.北京方達工程管理有限公司，北京 100044)

空氣潛孔錘是利用壓機輸出的壓縮空氣驅(qū)動一種風動沖擊工具。它所產(chǎn)生的沖擊功和沖擊頻率可以直接傳給鉆頭，再通過鉆機和鉆桿的回轉(zhuǎn)驅(qū)動，形成對土體的脈動破碎能力，同時利用沖擊器排出的壓縮空氣，對鉆頭進行冷卻和將破碎后的土顆粒排出體外，從而實現(xiàn)鉆進目的。

1 工程概況

北京地鐵14號線是北京市在建的一條地鐵線路，全長47.7 km，線路起于北京西南部的張郭莊站，途經(jīng)麗澤商務區(qū)、永定門、南八里莊、大望路、朝陽公園、望京等地，終止于北京東北部的善各莊站，貫穿北京南部和東部。

本標段為地鐵14號線土建施工08合同段，包括一站一區(qū)間，分別為右安門外車站、右安門外站～北京南站區(qū)間。標段位于北京市的西南角，南三環(huán)與南二環(huán)之間。自右安門外站沿涼水河北岸向東，穿越開陽里西巷、開陽里東巷、開陽路與北京南站預留工程對接。

1.1 工程地質(zhì)

按照地層沉積年代、成因類型、地層巖性及其物理力學性質(zhì)對地層進行劃分，具體為:

①人工堆積層:包括粉土填土及細砂填土層，一般厚度在1.9 m ～6.8 m。

②新近沉積層:包括粉土、粉質(zhì)粘土層，粉砂、細砂層，中砂、粗砂層及圓礫、卵石層等，層厚約為3.5 m。

③第四紀沉積層:卵石、圓礫層，中砂、粗砂層，粉質(zhì)粘土層、土層，細砂、中砂層，卵石、圓礫層等，其中卵石層D大=11 cm，D長=13 cm，D一般=4 cm～6 cm，亞圓形，級配較好。

1.2 水文地質(zhì)

區(qū)間場地地面下45.0 m深度范圍內(nèi)的砂、卵石層主要分布兩層地下水，地下水類型如下:

第一層地下水類型為上層滯水，主要賦存于標高29.09 m～32.01 m以下的砂、卵石層。

第二層地下水類型為潛水，主要賦存于標高22.19 m～25.65 m以下的砂、卵石層中，地下水徑流條件較好;以側(cè)向徑流和人工開采為主。

1.3 設計參數(shù)

本區(qū)間為淺埋暗挖法施工，根據(jù)勘察報告所給水位分析，隧道頂部及底部，分別受到上層滯水和潛水的影響。淺埋暗挖工法要求無水作業(yè)，故在區(qū)間兩側(cè)設降水井，原設計參數(shù)見表1。

表1 右安門外站～北京南站區(qū)間原降水設計參數(shù)表

由于占地、交通導改等原因，原設計采用反循環(huán)施工方法無法進行，后對設計進行了變更，變更后參數(shù)見表2。

表2 右安門外站～北京南站區(qū)間降水變更設計參數(shù)表

2 施工技術(shù)

2.1 施工工藝流程

空氣潛孔錘施工工藝流程圖見圖1。

圖1 空氣潛孔錘施工工藝流程圖

2.2 關(guān)鍵施工工藝

2.2.1 鉆機就位、調(diào)整

鉆機就位時應調(diào)整鉆機的平整度和鉆桿的垂直度。安放帶管靴的套管和鉆桿、鉆頭和沖擊器，連接空壓機并進行試運轉(zhuǎn)。

2.2.2 鉆孔

為防止偏孔，開孔時要采取慢速沖擊。沖鉆過程中采用勻速慢進，遇阻力大時潛孔錘向上提升。邊鉆進邊排渣，直至達到設計孔深。

2.2.3 提鉆桿、清孔

鉆孔達到設計孔深后，提起鉆桿，加大風量進行清孔。

2.2.4 下井管

下管前檢查井管是否已按設計要求包纏尼龍紗網(wǎng)，井管確保在井孔居中不歪斜，鋼管之間采用絲扣連接或銷式連接。

2.2.5 填濾料、拔套管

填料從井四周均勻緩慢填入，填料高度嚴格按設計要求執(zhí)行。邊填濾料邊起拔套管，套管起拔時，應避免孔內(nèi)井管被一起拔出。

2.2.6 水泵安裝、試抽水

根據(jù)設計要求安裝潛水泵，并進行試抽水。

2.3 施工設備及材料

施工中采用的設備型號、數(shù)量與降水井材料如表3和表4所示。

表3 降水井施工設備

表4 降水井材料

2.4 降水效果

截止2011年12月底，區(qū)間降水井已全部施工完畢，抽水水量滿足施工要求，降水效果良好，如圖2所示。

圖2 降水效果圖

3 優(yōu)點分析

3.1 施工占地

反循環(huán):包括泥漿池、泥漿循環(huán)水溝、設備占地、堆渣場地等每孔施工占地不小于100 m2，在市區(qū)內(nèi)施工占地困難，且費用高昂。

潛孔錘:設備占地、堆渣場地等每孔施工占地20 m2～30 m2即可滿足施工要求。

3.2 施工進度

反循環(huán):鉆孔、制備泥漿、清孔、下管等工序每井施工時間每孔超過30 h，對于居民區(qū)內(nèi)夜間施工擾民現(xiàn)象時常發(fā)生，不利于施工。

潛孔錘:鉆孔3 h～5 h，無需制備泥漿、清孔，下管簡便，每井施工時間8 h內(nèi)可完工。

3.3 環(huán)保

反循環(huán):產(chǎn)生大量泥漿，施工噪聲較大。

潛孔錘:干成孔工藝，無泥漿，且孔徑較小，每井排渣量不到1 m3;采用靜音空壓機，鉆機外罩帳篷，施工噪聲較小。

3.4 造價

反循環(huán):鉆孔費用高，井管一次性使用。

潛孔錘:鉆孔費用低，降水完畢后管井可以拔出二次利用。

4 結(jié)語

本文從施工場地、工期、環(huán)保、造價等方面對反循環(huán)法與潛孔錘施工方法進行分析比較，可以看出潛孔錘在城市密集居住區(qū)內(nèi)施工降水井具有廣泛的前景。

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