旋挖鉆干作業(yè)成孔工藝在中心城區(qū)地鐵車站施工中的應(yīng)用

何周霖 李國強(qiáng)

【摘要】鉆孔灌注樁在地鐵車站圍護(hù)結(jié)構(gòu)中已得到廣泛應(yīng)用，在中心城區(qū)的鉆孔灌注樁的施工中，對安全文明施工、施工效率、施工質(zhì)量等要求高。本文結(jié)合長沙市城市軌道6號線窯嶺站圍護(hù)樁施工實(shí)例，詳細(xì)介紹旋挖鉆機(jī)在地下水位位于樁深以下的干作業(yè)成孔工藝以及應(yīng)注意的一些問題，并對干作業(yè)成孔和泥漿護(hù)壁成孔進(jìn)行效益分析，可為相關(guān)工程提供參考。

【關(guān)鍵詞】旋挖鉆;灌注樁;干作業(yè)成孔;中心城區(qū)施工

1、引言

在長沙市軌道交通6號線窯嶺站地建設(shè)中，由于場地狹小，交通繁忙，且前期有一處橫穿車站的紅旗渠改遷施工，對工期要求較高。車站場地內(nèi)地下水在圍護(hù)樁樁底以下，如采用旋挖鉆泥漿護(hù)壁成孔，泥漿系統(tǒng)設(shè)備多、占地面積大且場地內(nèi)文明施工難度大。采用人工挖孔樁安全性較差，施工效率低。所以本工程圍護(hù)樁采用旋挖鉆干作業(yè)成孔。

2、工程概況

2.1 車站周邊施工環(huán)境

長沙市軌道交通六號線窯嶺站位于人民中路與韶山北路交叉路口處，現(xiàn)狀地面環(huán)境復(fù)雜，站址周邊商廈及民居林立，交通繁忙，地面下管線密布，車站北側(cè)有一條沿人民中路敷設(shè)的地下電纜通道（距車站1.8m，埋深1.4m），還有一條城市主要排水渠紅旗渠橫穿車站需改遷。

2.2 設(shè)計(jì)概況

窯嶺站主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用362根鉆孔灌注樁，均為樁徑φ1000mm摩擦樁，樁長25.3～28.5m。圍護(hù)樁混凝土設(shè)計(jì)標(biāo)號為C35水下混凝土、P6;樁底沉渣厚度不應(yīng)大于200mm，立柱及蓋挖段圍護(hù)樁樁底沉渣不應(yīng)大于50mm。

2.3 工程地質(zhì)

（1）工程地質(zhì)情況

窯嶺站地層層序自上而下依次為：填土、粉質(zhì)粘土、強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖、中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖。圍護(hù)樁樁底位于中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖中。

（2）地表水

窯嶺站場地范圍基本無常年性地表水系，地表水較不發(fā)育。

（3）地下水

地下水類型主要為第四系松散層孔隙水及基巖裂隙水，泥巖為相對隔水層，基層裂隙水主要賦存于泥巖裂隙內(nèi)。

2.4 工程特點(diǎn)

窯嶺站圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工主要特點(diǎn)有：①工期緊，樁數(shù)多。圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工與紅旗渠改遷穿插作業(yè)，共分三期6階段施工，工期安排緊湊。②施工場地狹小。窯嶺站地處長沙市中心城區(qū)，周邊環(huán)境復(fù)雜，人民中路為城市主干道，施工圍擋要保證車輛通行。③文明施工要求高。

3、方法的確定

傳統(tǒng)鉆孔采用沖擊鉆、正、反循環(huán)鉆等鉆孔設(shè)備，均需采用泥漿護(hù)壁。其與干作業(yè)成孔對比如下表：

窯嶺站地處城市中心區(qū)，文明施工、進(jìn)度、施工質(zhì)量等要求高，通過比較，我們選擇采用旋挖鉆干成孔施工，并采用導(dǎo)管澆筑混凝土，優(yōu)化混凝土配合比和坍落度，借助灌注樁導(dǎo)管埋深混凝土的壓力達(dá)到自密實(shí)。

4、施工工藝

4.1鉆機(jī)型號的選擇

窯嶺站圍護(hù)樁穿越地層有填土、粉質(zhì)粘土、強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖、中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖，且在樁基成孔范圍內(nèi)無明顯地下水，選用中聯(lián)重科ZR280C-2型旋挖鉆。

4.2施工工藝

旋挖鉆干成孔通過底部帶有活門的桶式鉆頭旋轉(zhuǎn)破碎巖石，并直接將其裝入鉆頭內(nèi)，然后通過伸縮式鉆桿將鉆頭提出孔外卸土，其施工工藝圖如圖4.2-1：

4.3 護(hù)筒埋設(shè)

鋼護(hù)筒可以控制鉆孔精度，避免擾動(dòng)軟弱土層，也可防止混凝土澆筑時(shí)跑漿，因此鋼護(hù)筒的選擇和安裝十分重要。窯嶺站圍護(hù)樁鋼護(hù)筒采用10mm厚鋼板加工制作，長6m，直徑比設(shè)計(jì)孔徑大20cm。先初步鉆進(jìn)至護(hù)筒底標(biāo)高，約5.7m深（護(hù)筒埋設(shè)時(shí)高出地面30cm，防止雨天雨水及周邊雜土流入孔內(nèi)），再擴(kuò)孔埋設(shè)鋼護(hù)筒。鋼護(hù)筒長度應(yīng)伸入巖層才能有效保護(hù)軟弱土層和防止跑漿。

4.4鉆孔施工

（1）鉆孔施工應(yīng)連續(xù)作業(yè)，并時(shí)常觀察鉆進(jìn)地質(zhì)情況，遇到有傾斜的軟、硬地層界面時(shí)應(yīng)保證鉆桿垂直，低速鉆進(jìn)，減少鉆桿晃動(dòng)，避免卡鉆、樁位偏移。

（2）干法成孔對鉆孔傾斜度要求較高，鉆機(jī)操作室內(nèi)有鉆桿垂直度顯示儀，可直接通過操作閥進(jìn)行調(diào)整，也需用經(jīng)緯儀時(shí)常對鉆桿垂直度進(jìn)行復(fù)核。

（3）清孔。干法成孔后，孔底一般只有少量虛土。采用旋挖鉆機(jī)上本身帶有的深度記錄儀減去成孔后測繩的孔深復(fù)測，得到沉渣厚度。沉渣厚度不滿足要求時(shí)將桶式鉆頭減壓掃孔2～3圈帶出孔底鉆渣虛土，可有效減小沉渣厚度。

（4）成孔后，應(yīng)及時(shí)蓋好孔口，防止雜物和土塊掉入鉆孔內(nèi)。

（5）砼灌注。干法成孔的圍護(hù)樁采用垂直導(dǎo)管無水作業(yè)灌注砼，在砼通過導(dǎo)管進(jìn)入樁孔底部時(shí)，會(huì)對樁基底部產(chǎn)生強(qiáng)大的沖擊力和振動(dòng)，誘使孔內(nèi)風(fēng)化巖層脫落而出現(xiàn)坍孔現(xiàn)象。所以，在第一料斗砼灌注前在高管底部安放直徑比導(dǎo)管直徑大50mm的空心橡膠球（即水下澆灌砼時(shí)用的避水球），球內(nèi)充氣，使混凝土下落時(shí)起到緩沖作用。

4.5圍護(hù)樁檢測結(jié)果

窯嶺站圍護(hù)樁于2018年5月初正式施工，2018年10月施工完成，總計(jì)施工386根旋挖鉆干成孔灌注樁，隨機(jī)選取78根樁進(jìn)行了低應(yīng)變檢測其中I類樁78根，占比100%，完全符合設(shè)計(jì)要求。

5、效益分析

5.1經(jīng)濟(jì)效益分析

干作業(yè)成孔工藝在窯嶺站圍護(hù)樁施工中的效益分析如下：

如采用泥漿護(hù)壁施工，每方泥漿按照80kg膨潤土、150kg粘土計(jì)算，長沙地區(qū)膨潤土價(jià)格為300元/t，本地粘土價(jià)格為30元/t。每立方泥漿的造價(jià)計(jì)算如下表：

用漿量按照2倍混凝土量計(jì)算，窯嶺站圍護(hù)樁混凝土工程量為8000m3，用漿量為16000m3，造價(jià)為16000×45.5=72.8萬元。

廢漿按照造漿量的1.2倍計(jì)算，處理方量為19200m3，處理費(fèi)用為40m3/元，處理費(fèi)用為76.8萬元。

節(jié)省工期費(fèi)用：采用干成孔工藝比計(jì)劃工期提前12天完工，本項(xiàng)目運(yùn)行管理成本約為2.5萬/天。節(jié)約工期費(fèi)用為30萬元。

綜上，采用干成孔作業(yè)后，經(jīng)濟(jì)效益節(jié)約資金總計(jì)179.6萬元。

5.2社會(huì)效益分析

（1）采用干作業(yè)成孔，有效提高了施工效率，并確保施工質(zhì)量，得到業(yè)主、監(jiān)理、設(shè)計(jì)等單位的一致好評。

（2）施工過程中，不產(chǎn)生泥漿，施工場地干爽利落，文明施工環(huán)境好。對于緊鄰商鋪和民居的工地，不影響周邊建筑，不擾民，具有良好的安全和環(huán)保特性，有利于協(xié)調(diào)工程施工與周圍群眾的關(guān)系，施工文明，不擾民，深得周邊群眾的好評。

結(jié)語：

旋挖鉆干作業(yè)成孔技術(shù)適用于各類風(fēng)化巖層、硬塑狀粘性土、稍密以上的碎石土等直立性較好，且地下水位低于樁深的巖土層。對于上部軟弱土層可采用鋼護(hù)筒保護(hù)。

窯嶺站圍護(hù)樁采用干作業(yè)成孔，采取恰當(dāng)?shù)氖┕ご胧?，使得鉆孔過程順利，成孔質(zhì)量好，具有很高的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，取得了很好的施工經(jīng)驗(yàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃強(qiáng)，劉金礪，等.《建筑樁基技術(shù)規(guī)程》（JGJ94-2008）.中國建筑工業(yè)出版社，2008

[2]霍燚.干作業(yè)鉆孔灌注樁施工新技術(shù)[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2015.2015年2月上：36～37頁.

作者簡介：

何周霖（1987.6-），男，漢族，湖南會(huì)同人，本科，工程師，主要工作方向：地鐵、排水管道施工等。