硬巖地質(zhì)條件下的地鐵圍護樁施工技術(shù)探究

任我行

（中鐵二十二局集團第四工程有限公司，天津 301700）

現(xiàn)階段，地鐵站圍護樁施工普遍采用旋轉(zhuǎn)鉆機成孔技術(shù)，配置螺旋鉆桿及鉆頭，具有環(huán)保、適應(yīng)地層能力強、使用方便等特點。但是如果施工時遇到基坑處于硬巖地質(zhì)，旋挖鉆機成孔則較為困難。某軌道交通 7號線一期工程圍護樁階段為提高旋轉(zhuǎn)鉆機的成孔效率，根據(jù)施工現(xiàn)場具體情況，在硬巖地層條件下將潛孔鉆機與旋挖機相結(jié)合，采用旋轉(zhuǎn)鉆機進行成孔作業(yè)新技術(shù)，取得了良好的社會經(jīng)濟效益。

1 硬巖地質(zhì)地鐵下圍護樁工程概況

南京軌道交通 7號線尖山路口站位于尖山南路與燕新路路口，沿尖山南路東西方向跨路口敷設(shè)，場地屬于崗地地貌單元，地形起伏較為平緩，地勢呈西高東低狀，鉆孔孔口標高為22.01～25.07m。

依據(jù)地下水的埋藏條件和賦存條件，本區(qū)地下水類型可分為孔隙潛水和基巖裂隙水?？紫稘撍饕x存于回填土中，水量受降水影響明顯，一般水量不大，但在夏季豐水期時水量較大。基巖裂隙水主要分布于場地全～強風化巖層、基巖破碎帶及裂隙發(fā)育帶中，其上部普遍分布可塑～硬塑狀黏性土，其具有一定的承壓水性質(zhì)。水量受風化、裂隙發(fā)育程度及連通性影響較大，總體上水量較貧乏。根據(jù)勘察資料顯示，擬建場地基巖埋深7～19.5m左右。場區(qū)上覆土層以人工填土、粉質(zhì)粘土為主，下伏基巖以燕山期侵入巖閃長巖為主。中風化閃長巖巖石飽和抗壓強度范圍值為19.1～73.5MPa，平均值41.19MPa，最大可達163MPa，巖石抗壓強度高，圍護樁和工程樁進入該層位時，鉆進困難，應(yīng)選擇合適的施工工藝。

圍護樁施工階段，旋挖鉆機成孔困難，根據(jù)施工現(xiàn)場具體情況，將硬巖地質(zhì)條件下的旋挖樁成孔進行可行性研究，采用液壓潛孔錘破碎巖層，采用旋轉(zhuǎn)挖機進行成孔作業(yè)的新技術(shù)。節(jié)約了施工時間。

2 施工方案設(shè)計

根據(jù)以往類似特點的基坑工程與工期等因素考慮，進行施工方案設(shè)計。標準段圍護結(jié)構(gòu)采用φ1000@1400鉆孔灌注樁基+內(nèi)支撐系統(tǒng)，根據(jù)地質(zhì)情況，局部樁基距采用1200、1300mm，基坑深度16.8～19.1m，鉆孔樁嵌固深度2.5～3.5m，基坑豎向設(shè)置3道支撐（局部4道支撐），第一道支撐采用鋼筋混凝土支撐，支撐水平間距約9m，其余均采用φ609（壁厚I=16mm）剛支撐，支撐水平間距3m。

盾構(gòu)井段圍護結(jié)構(gòu)采用φ1000@1400（1300）鉆孔灌注樁+內(nèi)支撐系統(tǒng)，基坑深度 17.5～20.7m，鉆孔樁嵌固深度 2.5～3.5m；基坑豎向設(shè)置3道支撐，第一道支撐采用鋼筋混凝土支撐，支撐水平間距約5m,其余均采用φ609（壁厚I=16mm）鋼支撐，支撐水平間距約2.5m。

潛孔鉆機主要具備操作方便、設(shè)備成本低、噪音小、巖層破碎效果好等特點。履帶式潛孔鉆機行走方便，可根據(jù)現(xiàn)場施工需要提前進行圍護樁范圍內(nèi)巖層破碎。此外，可做到一次性布置潛孔錘孔眼，使?jié)摽族N破碎巖層具有可靠性定位性。

施工工藝如下：施工準備→樁位放樣→潛孔錘孔布置→潛孔錘鉆機就位→潛孔錘鉆機掏渣→旋挖鉆機就位→旋挖鉆進掏渣→成孔完成。

所有孔采用潛孔鉆機潛錘鉆進工藝，圍護樁中心布置孔徑為Φ100mm的潛孔錘孔眼，距中心孔300mm布設(shè)4個孔徑為Φ100mm的潛孔錘孔眼。每口圓形豎井周邊的攪拌樁數(shù)量約為80根，水泥摻入量按每延米50kg，水灰比為0.45：1-0.55：1。施工時嚴格控制下攪速度，動力頭工作電流指數(shù)不大于額定值，下攪時為防止沖頭處噴嘴堵塞，可通過中心管壓入少量漿液下攪，下攪到樁頂時開啟灰漿泵，水泥漿與樁端土充分攪拌達到設(shè)計樁后提升攪拌機，沖頭提升速度不大于 0.1～0.15m/min。為保證樁頭質(zhì)量，實際樁頂應(yīng)設(shè)計樁頂300～500mm。

3 硬巖圍護樁快速成孔施工技術(shù)

鉆孔采用潛孔鉆機鉆進施工，圍護樁中心布置孔徑為100mm的潛孔錘孔眼，距離中心300mm布設(shè)4個孔徑為100mm的潛孔錘孔眼。開挖前在圓形豎井四周設(shè)置支距點，使吊桶的鋼絲繩中心與樁孔中心一致，完成 3循環(huán)后必須利用控制點進行精確定位。潛孔鉆機施工前，先進行圍護樁中心放樣，沿中心孔周邊布設(shè)4周邊孔，鉆進過程中時刻記錄潛孔鉆機鉆進壓力、地層分布等情況，通過孔口取出的芯樣判斷各類巖層及地下水位分布情況，進行成孔效率的統(tǒng)計。

潛孔鉆緊急鉆進時，中心孔完成后整體巖層出現(xiàn)破裂情況下進行周邊孔鉆進。如潛孔鉆機鉆進時出現(xiàn)巖層含水的情況，確保巖層破裂效果。待液壓潛孔錘破碎巖層，再采用旋轉(zhuǎn)鉆機進行成孔作業(yè)。此外，潛孔鉆進時應(yīng)時刻注意潛孔沖擊器通暢情況。

鉆頭的選擇要根據(jù)地層、鉆機性能等多方面進行考慮，結(jié)合項目實際情況，采用徐工 360旋挖鉆機。采用雙層底旋挖鉆斗形式以便清孔。根據(jù)超前地質(zhì)資料顯示，部分樁基地層中存在孤石，說明巖面傾斜度較大，旋挖鉆挖至孤石巖面與地質(zhì)資料進行對比，確認鉆孔達到孤石地層處換牙輪鉆沖孔。旋挖鉆進巖面后對渣樣進行觀察分析，進入巖面換用牙輪鉆沖孔。準備相當于 2倍樁孔體積的泥漿池，需注意的是，要確保泥漿的相對密度、膠體率等指標合格后方可使用。

由于地層變化復雜，項目鉆進中擬定0.5m取渣樣本，與設(shè)計提供的地質(zhì)報告對比。項目部根據(jù)實際鉆進速度調(diào)整進尺速度，實際工程中遇到硬質(zhì)地層時應(yīng)減速慢性，如遇到硬塑層則可以快速旋轉(zhuǎn)鉆進，注意對泥漿指標的控制。

根據(jù)現(xiàn)場牙輪磨損情況，對牙輪角度進行微調(diào)，最大限度地擠壓巖層減少牙輪磨損。孤石鉆進中截齒磨損嚴重，采用傳統(tǒng)的電弧焊接易使牙輪受力不均，因此施工采用CO2保護焊接截齒，氣保焊外觀成型與內(nèi)部質(zhì)量很好，提高了牙輪的使用壽命。此外，施工過程中應(yīng)加強巖層取樣，及時與地勘單位溝通，根據(jù)實際情況調(diào)整鉆進速度，為旋轉(zhuǎn)鉆進在硬巖中施工提供施工經(jīng)驗。

根據(jù)施工過程中控制分析及記錄統(tǒng)計，旋挖樁成孔時間明顯縮短。尖山路口站圍護結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)樁設(shè)計361根，未使用潛孔錘前完成100根，平均進度指標為1.45根/天，故障率為10.3天/次，使用潛孔錘后完成261根，平均進度指標為3.5根/天，故障率為18天/次。節(jié)約施工時間明顯，樁體檢測效果良好。

項目部在施工中采用硬巖下大直徑圍護樁快速成孔施工技術(shù)，達到萬元產(chǎn)值綜合能耗，為項目節(jié)約成本184余萬元。

4 結(jié)束語

目前深大基坑工程大直徑圍護樁基施多采用旋挖樁施工工藝，對圍護結(jié)構(gòu)施工的工期造成不利影響，而采用潛孔鉆機配合旋挖鉆進進行圍護樁成孔施工，為明挖基坑施工提供有力的工期保證，具有明顯的經(jīng)濟效益，值得在今后的類似工程中被推廣運用。