復(fù)合地層套管咬合樁施工技術(shù)研究

郭東生

摘要：針對(duì)徐州市鼓樓區(qū)區(qū)域性地質(zhì)條件。以徐州市城市軌道交通地鐵車站套管咬合樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工為背景，通過(guò)對(duì)九里山站圍護(hù)結(jié)構(gòu)工程特點(diǎn)、地質(zhì)特點(diǎn)的綜合分析。確定了不同地層套管咬合樁施工技術(shù)?？偨Y(jié)了套管咬合樁在土巖結(jié)合位置防止管涌的相關(guān)措施。

關(guān)鍵詞：成孔 土巖結(jié)合 管涌 垂直度

引言

基于徐州市城市軌道交通九里山站地質(zhì)水文條件特點(diǎn)，圍護(hù)結(jié)構(gòu)套管咬合樁需在雜填土、淤泥質(zhì)黏土、黏土、全風(fēng)化泥巖、中風(fēng)化灰?guī)r高水位地層中成孔，這對(duì)成孔的效率提出更高的要求。采用傳統(tǒng)的沖抓取土的成孔方套管咬合樁在式難以滿足入巖部分的成孔要求，為保證順利完成九里山站咬合樁圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工任務(wù)，解決咬合樁在復(fù)合高水位地層成孔問(wèn)題，對(duì)復(fù)合地層套管咬合樁施工技術(shù)進(jìn)行研究并為以后咬合樁施工提供經(jīng)驗(yàn)。

一、工程概況

九里山車站基坑長(zhǎng)206m，圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用φ1000@800（750）的套管咬合樁（一葷一素）+內(nèi)支撐體系；樁長(zhǎng)為23.79m～20.31m。

二、地質(zhì)水文特點(diǎn)分析

咬合樁施工地層分布主要為填筑土、淤泥質(zhì)黏土、5-3-4層黏土夾砂礓、全風(fēng)化泥巖、中風(fēng)化灰?guī)r?；旌纤宦裆罴s1.10～3.60m，其中于5-3-4層黏土夾砂礓層中賦存弱承壓水，滲透系數(shù)為K=2.02m，d（2.33×10t-3cm/s）且水文補(bǔ)給較為及時(shí)；灰?guī)r溶洞和裂隙中賦存基巖裂隙水，12-5N-3層承壓水位滲透系數(shù)為K=0.333m，d（3.8×10-4cm/s）；12-5H-3層承壓水滲透系數(shù)為K=3.430m，d（3.97×10-3cm/s）。匹配不同地層成孔鉆具組合、土巖結(jié)合地層中預(yù)防管涌及成孔垂直度控制為本工程關(guān)鍵技術(shù)。

三、匹配不同地層成孔鉆具組合關(guān)鍵技術(shù)

（一）鉆機(jī)的選擇

結(jié)合本項(xiàng)目地層特點(diǎn)選用捷程MZ-2型搖動(dòng)式全套管鉆機(jī)+旋挖鉆完成本標(biāo)段生產(chǎn)任務(wù)。

（二）主機(jī)（磨樁機(jī)）（1]配備

主機(jī)是整套機(jī)組中的工作機(jī)，由機(jī)架、提升油缸、鎖定油缸、搖動(dòng)油缸、調(diào)節(jié)油缸及定位油缸等組成。

（三）成孔設(shè)備配備

1.雜填土層、黏土層采用錘式抓斗。錘式抓斗的作用和工作過(guò)程是：當(dāng)套管壓入土中，抓斗程打開(kāi)狀態(tài)，卷?yè)P(yáng)筒突然放松，抓斗以（自由落體）方式向套筒內(nèi)沖入切土；此后閉合抓斗片，提起抓斗移出孔位；打開(kāi)抓斗片棄土。

2.土巖結(jié)合段及入巖部分采用旋挖樁成孔，其鉆頭的選配如下：

臨近土巖結(jié)合層面的5-3-4黏土層粘度較大不易卸土，所以采用兩瓣斗取土可提高鉆進(jìn)速率；完全鉆進(jìn)至土巖結(jié)合面后卸除兩瓣斗，采用適用含水量較高的砂土層、淤泥質(zhì)粘土、致密粘土、砂礫石層、卵礫石層、貝殼層、鐵板砂、高強(qiáng)度凍土、強(qiáng)～中風(fēng)化巖層等硬地層和復(fù)雜地層的雙底雙開(kāi)門(mén)截齒鉆斗，采用此型鉆斗完成土巖結(jié)合層及全風(fēng)化泥巖層的鉆進(jìn)成孔施工；進(jìn)入中風(fēng)化灰?guī)r后采用牙輪鉆筒套取巖石或形成自由面，牙輪取芯鉆頭主要用于硬巖鉆進(jìn)，且鉆取的環(huán)狀面積大，還可在鉆頭部分加裝反循環(huán)鉆進(jìn)，提高鉆進(jìn)效率。

四、土巖結(jié)合地層中預(yù)防管涌關(guān)鍵技術(shù)

（一）成因分析

因本工程中5-3-4地層中夾少量鈣質(zhì)結(jié)合及砂礓內(nèi)含承壓水，并屬于弱透水地層所以在A（葷）樁入巖成孔過(guò)程中，由于巖面起伏不能與套管底口無(wú)縫銜接，因此B（素）樁砼受承壓水作用可能由A樁套管與土巖結(jié)合面處涌入A（葷）樁孔內(nèi)發(fā)生管涌。

由于土巖結(jié)合層軟硬不均所以下壓套管至土巖結(jié)合層時(shí)可能會(huì)導(dǎo)致套管偏斜，因而導(dǎo)致孔位垂直度超過(guò)允許值。

（二）預(yù)防管涌關(guān)鍵技術(shù)

1.A（葷）型樁成孔臨近土巖結(jié)合面時(shí)降低沖抓斗提升高度減小對(duì)套管內(nèi)土體的沖擊，以此減弱對(duì)兩側(cè)B（素）型樁混凝土的擾動(dòng)。

2.施工過(guò)程中向A（葷）樁套管內(nèi)注入一定量的泥漿，反壓平衡B（素）樁砼的壓力，防止管涌的發(fā)生。

3.強(qiáng)力下壓套管加大套管入巖深度，縮短套管穿越土巖結(jié)合面時(shí)間。

五、結(jié)論

本文以徐州市九里山站為工程背景，對(duì)套管咬合樁在復(fù)合地層成孔設(shè)備及土巖結(jié)合層預(yù)防管涌措施展開(kāi)研究，分析得到以下結(jié)論：

1.針對(duì)九里山地層特點(diǎn)采用履帶吊錘式?jīng)_抓斗配合旋挖鉆變換鉆頭型號(hào)成孔有效提高成孔效率，降低設(shè)備閑置率。

2.確定土巖結(jié)合層為“管涌”事故、以上措施可有效減少“管涌”發(fā)生概率，保證成樁質(zhì)量。