基于復雜地質(zhì)條件下探析洞內(nèi)機械成樁施工關(guān)鍵技術(shù)

劉浩文

（江西省地質(zhì)局二六四大隊，江西 贛州 341000）

引言

隨著社會經(jīng)濟飛速發(fā)展，我國地鐵工程建設水平也不斷提高，洞內(nèi)機械成樁施工技術(shù)被廣泛應用到實際施工中，尤其針對一些地質(zhì)條件較為復雜的區(qū)域，該技術(shù)顯示出了一些較為顯著的優(yōu)勢，不僅施工簡單、適應能力強，還能夠提高施工質(zhì)量和效率，很好的解決了復雜地質(zhì)條件施工存在的各種問題

[1]。

一、工程概況

本文以某市地鐵工程為例進行分析，該工程16 號線為雙層島式地下車站，總長240m，主體結(jié)構(gòu)圍護樁直徑為1000mm，間距為1300mm，樁長25m。樁身為混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土標號為C30。在洞樁施工過程中，需要建立在導洞內(nèi)部基礎上進行作業(yè)，導洞高度為5.5m，寬度為4,。樁位位于導洞側(cè)墻位置，操作凈高大約在4.5m 左右。

二、地下水情況

結(jié)合實地勘查結(jié)果來看，地鐵工程施工區(qū)域共四層地下水，其類型分為以下幾種：第一，潛水層（一），含水層為粉細砂，水源主要來源于大氣降水以及地下徑流補給。在實際施工中可以通過蒸發(fā)、測流方式將地下水排出，水位標高大概在16m 左右。第二，潛水層（二），含水層為細中砂，水源主要來源于大氣降水以及地下徑流補給，。水位標高大概在19.5m 左右，可以通過蒸發(fā)、側(cè)向徑流方式將水資源排出。第三，承壓水（一），含水層為細中砂，頂部屬于黏性土隔水層，承壓能力較強，承壓高度大概在1.8-4.8m左右，水源主要由大氣降水以及越流補給，在施工中可以通過人工開采方式將水源排出。水位標高打飯在5.5m 左右。第四，承壓水（二），含水層為細中砂，具有承壓能力較強的特點，承壓高度最高達到4.5m，水源主要來自于越流補給，可以采用人工開采方式將水資源排出。

三、復雜地質(zhì)條件下探析洞內(nèi)機械成樁施工關(guān)鍵技術(shù)

結(jié)合該工程施工區(qū)域地質(zhì)條件、水文特征以及主體結(jié)構(gòu)假設需求，可以確定施工人員需要在小導洞內(nèi)展開洞樁施工任務。在實際施工中，不適合采用旋挖式、長螺旋鉆孔式等振動幅度較大的施工方法，主要原因在于鉆機震動大、噪音也會加大。另外，由于洞內(nèi)有卵石層和圓礫層，所以不宜采用正循環(huán)鉆機，會增加出泥量。由此可見，該工程最佳施工方式為反循環(huán)鉆機技術(shù)[2]。但需注意，如果施工高度超過5m，只能選用立桿低于5m的反循環(huán)鉆機。

（一）選擇施工設備

由于該工程在施工過程中會受到導洞尺寸制約，所以在采用洞內(nèi)鉆孔樁施工技術(shù)時，需要優(yōu)先選擇高3.6m，款2.3m 的改型反循環(huán)鉆機。該鉆機本身自帶電傳動反循環(huán)設備，適用于直徑為600mm、800mm、1000mm 的混凝土樁。

（二）施工具體方法

1.做好定位放線工作

施工人員需要選擇全含義對鉆孔灌注樁軸線位置進行確定，而后對所有樁位進行確定。

2.引孔護壁

首先施工人員需要將樁位導洞格柵全部破除，而后展開測量放線工作，進而展開第一節(jié)引孔土方開挖工作，接下來展開護壁鋼筋施工相關(guān)工作，在完成支護沒末班以及澆筑作業(yè)后，嚴格遵循建設需求和相關(guān)標準檢查樁位軸線和標高。

3.鉆機就位

在鉆機安裝就位過程中，施工人員需要嚴格按照相關(guān)規(guī)范進行調(diào)整，保證鉆機安裝具有平穩(wěn)性和穩(wěn)定性，避免施工過程中鉆機產(chǎn)生移動或傾斜問題。在鉆機就位后，技術(shù)人員需要進一步校準護筒與轉(zhuǎn)盤中心之間存在的偏差，校正完畢后檢查轉(zhuǎn)盤是否處于水平狀態(tài)，從根源上避免施工中出現(xiàn)鉆孔偏斜問題。

4.拌制泥漿

該工程開孔所應用的泥漿為優(yōu)質(zhì)膨潤土制作而成。在實際施工中，鉆機鉆進會受到黏土層影響降低施工效率，此時可以使用原土進行造漿。另外，施工人員在具體施工中還要實時檢查泥漿黏度、含沙量等指標，并確保護筒內(nèi)部泥漿頂部要高于外水位。在拌制泥漿過程中需要遵循以下幾個要求：第一，采集泥漿樣品，對其性能指標進行試驗，保證其與標準相符。檢測工作通常需要在泥漿制備完成后進行1 次，投入使用前再次進行1 次，在鉆孔過程中應反復檢測，保證質(zhì)量過關(guān)。第二，泥漿在儲存過程中需要每8 小時攪拌1 次，同時對泥漿進行檢測，并將檢測結(jié)果準確記錄[3]。第三，新鮮泥漿拌制完畢后，需要靜置24 小時，而后對其各項指標進行檢測，保證合格后即可投入使用。針對回收泥漿需要經(jīng)過篩選處理，并做好檢測工作，保證指標滿足相關(guān)規(guī)范和標準。第四，設置泥漿溝、沉淀池等設施，形成良好的供漿系統(tǒng)，另外要保證泥漿池溶劑符合施工進度需求。

5.鉆孔

該工程在施工中，不同地層的鉆孔參數(shù)也不盡相同，其中包括垂直度監(jiān)測頻率、泥漿比重等，上問提到，實際施工選擇反循環(huán)法，需要將干凈泥漿全部注入，同時將其比重控制在1.1-1.15 范圍內(nèi)，排出泥漿比重控制在1.3-1.4 范圍內(nèi)。在此過程中需要注意，針對卵石層以及人工填土需要做好防護工作，必要情況下可以適當提升泥漿粘稠度。在鉆孔鉆進期間，每20分鐘就要對泥漿比重進行1 次測量，同時定期檢測泥漿含沙量、穩(wěn)定性等各項指標。除此之外還要定期清理沉淀池沉渣，并將清理出的沉渣運往棄渣場。

6.清孔

在保證成孔滿足設計標高基礎上，需要將鉆頭留在原地持續(xù)旋轉(zhuǎn)，這種操作方式能夠有效避免孔底縮孔。同時，需要重點檢查孔深、孔壁、垂直度等情況，如果檢查結(jié)果不滿足需求，需要及時采取針對性措施進行妥善處理。在孔洞清理過程中，可以優(yōu)先使用泵吸反循環(huán)抽漿方式，在清孔過程中，要對泥漿粘度、含砂率等進行科學控制，利用砂石泵將孔底殘留的泥漿及時排出，而后對抽出的泥漿進行凈化處理，達標后經(jīng)回流泵再次排入孔洞中。在此基礎上，需要對孔樁質(zhì)量進行檢查，并安裝好注漿管和鋼筋籠，在鋼筋籠就位后，需要合理安設導管。如果在孔底檢查過程中，發(fā)現(xiàn)沉渣找出標準范圍，則需要技術(shù)人員做好第二次清孔工作，具體操作過程中，可以將導管當做稀泥泵的吸漿管，將孔底與導管距離控制在10cm 范圍內(nèi)，而后啟動吸泥泵對孔洞底部的殘渣進行反復抽吸，在此過程中，可以將導管慢慢下降，直到放置孔底并抽吸5min。在完成清孔工作后，可以拆除特質(zhì)彎管，并開展混凝土水下灌注工作，避免沉渣超出標準，通常情況下，樁孔的沉渣厚度需要控制在30cm 范圍內(nèi)。

（三）布置排漿系統(tǒng)和相關(guān)設備

派獎系統(tǒng)需要設置在小導洞內(nèi)合適位置，該工程泥漿池的尺寸為場110m，高1m，長2m，施工人員需要結(jié)合施工條件確定泥漿池位置，同時，樁位施工區(qū)域需要與泥漿池連在一起，為后續(xù)施工提供便利。該工程需要在導洞一側(cè)設置好了兩個沉淀池，充分滿足了循環(huán)供漿需求，同時利用鐵篦子將泥漿溝和沉淀池隔開，有利于將沉渣瀝干。這對施工中產(chǎn)生的廢渣需要集中處理，統(tǒng)一排出洞外，并在晾干后運往處理廠。

（四）鋼筋籠施工

在鋼筋籠施工過程中，需要保證小導洞拱頂與洞樁中心位置保持5m 距離，提升架距離鋼筋籠頂部應保持0.3m 距離。該工程中鋼筋籠總長度為23.95m，共分為8 節(jié)，其中一節(jié)長度為4m，其他7 節(jié)為2.95m。在實際施工中，節(jié)與節(jié)之間的距離需要利用螺紋緊密聯(lián)系到一起。安裝時首節(jié)鋼骨架下方到末節(jié)加勁筋位置時，施工人員需要傳入工字鋼，而后在空口進行支撐處理[4]。接下來起吊第二節(jié)骨架，保證所有骨架在同一軸線。

（五）澆筑混凝土

完成鋼筋籠安裝工作后，需要開展混凝土澆筑工作。通常情況下，邊樁、柱下樁需要采用C30 混凝土，在混凝土運輸過程中，應優(yōu)先采用泵送方式，將坍塌度控制在160-210mm 范圍內(nèi)。在混凝土澆筑過程中，技術(shù)人員需要先對鋼筋籠質(zhì)量以及成孔進行質(zhì)量檢查，保證合格后，一次性澆筑混凝土。另外，水下混凝土澆筑采用的鋼管直徑為219mm，要保證管材連接部位牢固、嚴密，在使用前，應由專業(yè)人員進行試拼，完成后進行隔水栓試驗，在此過程中，孔底和導管距離應該控制在30-50cm 范圍內(nèi)。在澆筑混凝土時，導管埋進混凝土的深度需要控制在2-3m 范圍內(nèi)，在澆筑過程中要一邊向上提升，一邊拆除導管，該過程中導管不能與鋼筋籠相撞?；炷翝仓焦軜俄敳康脑O計標高時，需要保證混凝土達到標準強度需求。同時做好標高位置清理工作，保證沒有任何淤泥或浮渣。在澆筑柱下樁基過程中，需要將提前預埋的鋼管柱進行校對和調(diào)平，為后續(xù)施工提供便利。

（六）后注漿施工

在后注漿施工過程中，需要采用直徑為32mm 的鋼管作為注漿管，同時要保證鋼管帶有絲扣。鋼管的單節(jié)長度應達到2.5m，在保證鋼管滿足注漿需求的基礎上，利用鐵絲將鋼筋籠與鋼管牢牢綁扎到一起。為了保證綁在牢固性，需要保證鐵絲繞圈至少為5 圈。每綁扎完一節(jié)，就要利用面紗將鋼管上段進行封堵，如此可以避免泥漿進入鋼管內(nèi)部。另外，樁孔內(nèi)3 根鋼管，需要分別穿過荷載箱平面上預留的孔洞中，保證穿過的鋼管與樁底在一個平面，樁底需要高于鋼管底部注漿頭20cm。與此同時，鋼筋籠的分節(jié)長度和每節(jié)鋼管的長度要保持一致，在滿足這一需求情況下，結(jié)合鋼筋籠安裝情況對鋼管進行安裝，安裝完畢后用管箍牢固連接。在后注漿施工過程中，想要滿足施工質(zhì)量要求，需要做好以下控制工作：第一，控制好注漿參數(shù)，在施工過程中可以采用普通硅水泥，水灰比為0.6:0.75.澆筑時要嚴格按照設計規(guī)范和技術(shù)要求進行，單樁注漿量控制在4000kg 左右，通常情況下，實際注漿量需要高于設計注漿量，注漿速度可以控制在每分鐘50-75L 范圍內(nèi)。第二，控制好注漿施工質(zhì)量。在注漿過程中，可以采用高壓注漿泵和泥漿攪拌機進行操作，這兩種機械設備在運行過程中總功率為14KW，注漿時，要保證樁側(cè)與樁端同時進行，通常情況下，注漿需要在成樁后的一個月之內(nèi) 完成。在后注漿進行時，技術(shù)人員應將注漿系統(tǒng)與樁孔內(nèi)的首根鋼管連接在一起，并將第二根鋼管中的棉紗取出，待鋼管內(nèi)部涌出清水后，即可對首根鋼管進行注漿，等到第二根鋼管涌出漿液時，將棉紗堵上，繼續(xù)對首根鋼管進行注漿。等到壓力達到1.5MPa，并且穩(wěn)壓一刻鐘后，利用棉紗將首根鋼管進行封堵，并將注漿系統(tǒng)與第三根鋼管進行連接，而后注漿，壓力達到2MPa 時，穩(wěn)壓一刻鐘完成操作。

結(jié)束語

綜上所述，該工程在實際施工中共完成1026 根圍護樁施工，充分滿足了工程工期需求，并且質(zhì)量合格率為100%，施工全過程沒有任何安全事故和質(zhì)量事故發(fā)生，由此可見，針對復雜地形的工程施工，采用洞內(nèi)機械成樁技術(shù)施工可以有效避免各種問題，有利于提供施工效率和質(zhì)量。