地鐵豎井穿越夾雜富水沙層建筑基礎施工技術

陳立軍

（中鐵十九局集團礦業投資有限公司，北京市 100071）

地鐵豎井穿越夾雜富水沙層建筑基礎施工技術

陳立軍

（中鐵十九局集團礦業投資有限公司，北京市 100071）

針對地鐵豎井特殊的地質，利用鉆孔樁+高壓旋噴樁帷幕+鋼筋混凝土腰梁的組合支護方式加固且止水，并通過地表沉降、收斂、軸力多方面的動態立體監測，完成地鐵豎井穿越夾雜富水沙層建筑基礎的施工。

富水沙層；鉆孔樁；高壓旋噴；止水；立體監測

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.09.61

0 概述

青島地鐵2號線區間線路出啤酒城站后，沿香港東路向東前進，相繼下穿香港東路、青啤科研中心5層建筑、青啤用地、深圳路后，折向西北進入苗嶺路站。區間起訖里程Y(Z)SK39+244.049 m～Y(Z)SK39+991.353 m，區間左線短鏈25.337 m。右線隧道長747.304 m，左線長721.963 m，左右線隧道全長1469.266 m，隧道埋深9～19 m，采用噴錨構筑法施工。本區間于YSK39+655.000 m處設施工豎井及橫通道（兼聯絡通道）一座。

豎井位于深圳路西側的啤酒城空閑場地內，該場地原為老啤酒城建筑群，現全部拆除廢棄等待重新開發，豎井范圍內存在建筑基礎、回填料以及沙層，區域內無管線，豎井距離海邊不足900 m。考慮到本豎井特殊的實際地質狀況，設計方放棄原有的格柵拱架施工方案，采用鉆孔灌注樁+旋噴樁帷幕+混凝土內支撐綜合支護方式，明挖法施工，施工豎井采用內凈空6 m×9 m矩形斷面，豎井深24.15 m。豎井周邊支護圍護結構采用直徑1000 mm、間距1600 mm的鉆孔樁，鉆孔樁進入基底以下2.55 m。鉆孔樁A型樁數量22根，樁長26.7 m，B型樁數量4根，樁長20.3 m；鉆孔樁樁間采用直徑800 mm三重管旋噴樁止水，旋噴樁間距500 mm，旋噴樁數量92根，樁長15.8 m。

1 工程地質、水文狀況

通過鉆探揭示，豎井范圍內主要由第四系全新統人工填土（Q4ml）、全新統陸相洪沖積層（Q4al+pl）、全新統海相沼澤化層及沉積層（Q4mh）及上更新統陸相洪沖積層（Q3al+pl）組成。地下水主要有2種類型：松散土層孔隙潛水、基巖裂隙水。松散土層孔隙潛水深1.95～2.37 m，富水性良好。基巖裂隙水主要賦存于構造帶及受構造帶影響的節理發育帶、花崗斑巖、煌斑巖等后期侵入的脈狀巖脈與花崗巖的接觸帶上，呈脈狀、帶狀產出，無統一水面，具有一定的承壓性。鉆孔揭露構造巖及巖脈的節理、裂隙均較發育，構造裂隙水較發育。同時地下水對混凝土結構具中等腐蝕性，對鋼筋具弱腐蝕性，水中硫酸鹽和酸類物質環境作用等級為V-C，氯化物環境作用等級為Ⅳ-C。

2 豎井施工工藝

豎井主要施工工藝：施工圍護結構前準備→圍護鉆孔樁+旋噴樁施工→冠梁施做→基坑分層開挖→監控量測→施做支撐體系→豎井開挖至底。

2.1 鉆孔樁施工控制參數與要點

（1）泥漿比重與含砂率的控制是鉆孔樁成孔最為關鍵的參數保障。由于該豎井地質為建筑廢棄料、廢棄房建基礎以及與海水滲通的沙層，在造漿上必須時刻根據地質柱狀圖進行調整，造漿選用當地的優質黏土，并在鉆進至軟土層時，根據實際情況，在泥漿中摻入不同比例的膨潤土、CMC羥基纖維素、硝基腐植酸鈉鹽及少量的生石灰粉等制成優質泥漿，用來加強護壁，以防滲、防坍孔。泥漿指標：泥漿比重鉆孔時選1.2～1.4、清孔時1.05～2.1，雷氏黏度 19～28 s，含砂率 4%～8%，pH 值 8～10。對于新拌制的泥漿須儲放24 h后方可使用。

（2）檢孔與二次清孔是確保順利灌注前關鍵保障。鉆孔至設計標高后，采用驗收標準指定的方法檢測孔深、孔徑和垂直度等幾何尺寸，待檢測合格后，采用抽漿法清孔，清孔時繼續保持孔內水頭，防止坍孔。清孔后孔內泥漿指標：手摸無2～3 mm顆粒。澆筑混凝土前孔底500 mm以內泥漿比重應＜1.25,含沙率≤8%，雷氏黏度≤28 s,沉渣厚度不大于規范值，嚴禁用加深鉆孔深度方法代替清孔。

如果一次清孔后，孔底沉碴厚度仍大于設計要求值時，要進行二次清孔。二次清孔用灌注水下混凝土的導管注入大比重的泥漿，用換漿法清孔。柱樁在澆筑水下混凝土前用射水或射風沖孔沖射孔底3～5 min，將孔底沉

（3）灌注水下混凝土的塌落度是灌樁關鍵的控制參數。在確保鋼筋籠順利下孔后，接好導管。灌注的水下混凝土坍落度須控制在18～22 cm，且和易性要好，灌注必須要連續。澆注完畢后，位于地面以下及樁頂以下的孔口護筒應在混凝土初凝前拔出。

為防止鋼筋籠上浮，采取措施將鋼筋籠壓住（如在橫擔上加重、增加橫擔、將鋼筋籠上端與護筒焊接在一起等）。在澆灌混凝土時，隨時抽拔拆除導管，并認真填寫灌注記錄。灌注高度要超出樁頂0.5～1 m，以確保樁頂質量。

2.2 旋噴樁施工

（1）基本原理。利用三重管高壓旋噴樁成樁的基本原理。

（2）施工流程。孔位放點(定位)→鉆機就位造孔（就位）→鉆孔至設計深度（造孔）→臺車移位至成孔位置→放入三管至設計深度同時送水、氣、漿（下噴射管）→制漿、旋噴提升→成樁、移機拔管→回灌漿→下一孔操作。

（3）旋噴施工控制要點。參數設置的要點。由于該豎井及大部分地鐵線路上方的上部為原海灘回填區，上部覆蓋回填材料、黏土層、富水砂層，夾石土質等，若只采用單一固定的旋噴參數，勢必造成直徑不均的樁體，嚴重影響防滲性能。因此，根據本工程地質報告提供的資料，結合試樁開挖檢查的情況，選擇三重管高壓旋噴樁成樁原理，調整適當的參數旋噴成樁。旋噴樁平面布置見圖1。制漿、送漿與鉆進配合。為了減小素填土、建筑廢料、沙層孔隙對三重管旋噴樁成樁質量的影響，配制水泥漿液濃度應盡可能大一些，原設計水灰比為1∶1，實際根據現場質量控制與效果顯示來看，水灰比控制在1∶1.25比較合適，后期的效果也證明了這一配比在建筑廢料與沙層中的效果非常顯著。

2.3 冠梁、腰梁施工

（1）施工工藝。模板支設→鋼筋工程→混凝土工程→拆模。

（2）施工控制措施及要求。土方開挖時，保證冠梁、水平支撐等位置標高準確。冠梁施工前，鋼管樁樁頭標高要確保滿足設計要求。鋼筋安裝時應嚴格按照圖紙設計要求。模板安裝時拼縫應嚴密，避免漏漿影響砼質量。線條盡量順直。確保混凝土澆筑時的連續性，振搗要密實。

3 監控量測控制技術

對于基坑開挖過程引起地層的力學響應在時間和空間上的規律以及不同施工方法的不同力學響應信息可以通過施工監測獲取，通過對觀測結果以及對變形的控制，確保施工安全。

3.1 施工監控量測技術要求

豎井施工過程中，根據要求監測要求，對必測項目的實時監測，其中包括地表沉降、豎井沉降、收斂、測斜、軸力等項目，隨時掌握圍巖動態，對圍巖穩定性做出評價，以確保施工安全和防止地表下沉。

3.2 地表沉降控制標準

地表沉降控制標準：地表最大下沉值30 mm；隆起量10 mm。施工中主要通過加強支護結構剛度等措施，控制地表沉降；同時在施工工序上堅持“開挖一段，支護一段，封閉一段”的基本工藝。為把鉆爆施工對環境的影響限制在最小程度，最大爆破振動速度一般應控制在2 cm/s以內。

4 止水效果

雖然該豎井地層水位很高，且存在較厚富水沙層，但是有了鉆孔灌注樁的強度支撐和高壓旋噴樁的封閉咬合，順利將水隔離在外，確保了豎井內的安全順利施工作業。

5 結束語

目前，豎井已經安全、順利使用近一年時間，各項監測數據穩定，止水效果非常好，幾乎沒有滲漏水現象。基本肯定了鉆孔灌注樁+高壓旋噴帷幕+鋼筋混凝土腰梁的組合支護形式在青島地鐵軟弱、富水、復雜的地質條件下非常成功，同時針對建筑廢料、軟弱素填土、富水沙層等的施工提供了有力的施工經驗與參數，同時也為工程的施工安全提供了可靠保障。

U231.3

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〔編輯 利 文〕