基于復(fù)雜地質(zhì)條件下探析洞內(nèi)機(jī)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(duì)，江西 贛州 341000）

引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，我國(guó)地鐵工程建設(shè)水平也不斷提高，洞內(nèi)機(jī)械成樁施工技術(shù)被廣泛應(yīng)用到實(shí)際施工中，尤其針對(duì)一些地質(zhì)條件較為復(fù)雜的區(qū)域，該技術(shù)顯示出了一些較為顯著的優(yōu)勢(shì)，不僅施工簡(jiǎn)單、適應(yīng)能力強(qiáng)，還能夠提高施工質(zhì)量和效率，很好的解決了復(fù)雜地質(zhì)條件施工存在的各種問(wèn)題

[1]。

一、工程概況

本文以某市地鐵工程為例進(jìn)行分析，該工程16 號(hào)線(xiàn)為雙層島式地下車(chē)站，總長(zhǎng)240m，主體結(jié)構(gòu)圍護(hù)樁直徑為1000mm，間距為1300mm，樁長(zhǎng)25m。樁身為混凝土結(jié)構(gòu)，混凝土標(biāo)號(hào)為C30。在洞樁施工過(guò)程中，需要建立在導(dǎo)洞內(nèi)部基礎(chǔ)上進(jìn)行作業(yè)，導(dǎo)洞高度為5.5m，寬度為4,。樁位位于導(dǎo)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(shí)地勘查結(jié)果來(lái)看，地鐵工程施工區(qū)域共四層地下水，其類(lèi)型分為以下幾種：第一，潛水層（一），含水層為粉細(xì)砂，水源主要來(lái)源于大氣降水以及地下徑流補(bǔ)給。在實(shí)際施工中可以通過(guò)蒸發(fā)、測(cè)流方式將地下水排出，水位標(biāo)高大概在16m 左右。第二，潛水層（二），含水層為細(xì)中砂，水源主要來(lái)源于大氣降水以及地下徑流補(bǔ)給，。水位標(biāo)高大概在19.5m 左右，可以通過(guò)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(xì)中砂，頂部屬于黏性土隔水層，承壓能力較強(qiáng)，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(bǔ)給，在施工中可以通過(guò)人工開(kāi)采方式將水源排出。水位標(biāo)高打飯?jiān)?.5m 左右。第四，承壓水（二），含水層為細(xì)中砂，具有承壓能力較強(qiáng)的特點(diǎn)，承壓高度最高達(dá)到4.5m，水源主要來(lái)自于越流補(bǔ)給，可以采用人工開(kāi)采方式將水資源排出。

三、復(fù)雜地質(zhì)條件下探析洞內(nèi)機(jī)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(shè)需求，可以確定施工人員需要在小導(dǎo)洞內(nèi)展開(kāi)洞樁施工任務(wù)。在實(shí)際施工中，不適合采用旋挖式、長(zhǎng)螺旋鉆孔式等振動(dòng)幅度較大的施工方法，主要原因在于鉆機(jī)震動(dòng)大、噪音也會(huì)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(jī)，會(huì)增加出泥量。由此可見(jiàn)，該工程最佳施工方式為反循環(huán)鉆機(jī)技術(shù)[2]。但需注意，如果施工高度超過(guò)5m，只能選用立桿低于5m的反循環(huán)鉆機(jī)。

（一）選擇施工設(shè)備

由于該工程在施工過(guò)程中會(huì)受到導(dǎo)洞尺寸制約，所以在采用洞內(nèi)鉆孔樁施工技術(shù)時(shí)，需要優(yōu)先選擇高3.6m，款2.3m 的改型反循環(huán)鉆機(jī)。該鉆機(jī)本身自帶電傳動(dòng)反循環(huán)設(shè)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(xiàn)工作

施工人員需要選擇全含義對(duì)鉆孔灌注樁軸線(xiàn)位置進(jìn)行確定，而后對(duì)所有樁位進(jìn)行確定。

2.引孔護(hù)壁

首先施工人員需要將樁位導(dǎo)洞格柵全部破除，而后展開(kāi)測(cè)量放線(xiàn)工作，進(jìn)而展開(kāi)第一節(jié)引孔土方開(kāi)挖工作，接下來(lái)展開(kāi)護(hù)壁鋼筋施工相關(guān)工作，在完成支護(hù)沒(méi)末班以及澆筑作業(yè)后，嚴(yán)格遵循建設(shè)需求和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)檢查樁位軸線(xiàn)和標(biāo)高。

3.鉆機(jī)就位

在鉆機(jī)安裝就位過(guò)程中，施工人員需要嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范進(jìn)行調(diào)整，保證鉆機(jī)安裝具有平穩(wěn)性和穩(wěn)定性，避免施工過(guò)程中鉆機(jī)產(chǎn)生移動(dòng)或傾斜問(wèn)題。在鉆機(jī)就位后，技術(shù)人員需要進(jìn)一步校準(zhǔn)護(hù)筒與轉(zhuǎn)盤(pán)中心之間存在的偏差，校正完畢后檢查轉(zhuǎn)盤(pán)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(wèn)題。

4.拌制泥漿

該工程開(kāi)孔所應(yīng)用的泥漿為優(yōu)質(zhì)膨潤(rùn)土制作而成。在實(shí)際施工中，鉆機(jī)鉆進(jìn)會(huì)受到黏土層影響降低施工效率，此時(shí)可以使用原土進(jìn)行造漿。另外，施工人員在具體施工中還要實(shí)時(shí)檢查泥漿黏度、含沙量等指標(biāo)，并確保護(hù)筒內(nèi)部泥漿頂部要高于外水位。在拌制泥漿過(guò)程中需要遵循以下幾個(gè)要求：第一，采集泥漿樣品，對(duì)其性能指標(biāo)進(jìn)行試驗(yàn)，保證其與標(biāo)準(zhǔn)相符。檢測(cè)工作通常需要在泥漿制備完成后進(jìn)行1 次，投入使用前再次進(jìn)行1 次，在鉆孔過(guò)程中應(yīng)反復(fù)檢測(cè)，保證質(zhì)量過(guò)關(guān)。第二，泥漿在儲(chǔ)存過(guò)程中需要每8 小時(shí)攪拌1 次，同時(shí)對(duì)泥漿進(jìn)行檢測(cè)，并將檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確記錄[3]。第三，新鮮泥漿拌制完畢后，需要靜置24 小時(shí)，而后對(duì)其各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)，保證合格后即可投入使用。針對(duì)回收泥漿需要經(jīng)過(guò)篩選處理，并做好檢測(cè)工作，保證指標(biāo)滿(mǎn)足相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。第四，設(shè)置泥漿溝、沉淀池等設(shè)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(jìn)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(cè)頻率、泥漿比重等，上問(wèn)提到，實(shí)際施工選擇反循環(huán)法，需要將干凈泥漿全部注入，同時(shí)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(guò)程中需要注意，針對(duì)卵石層以及人工填土需要做好防護(hù)工作，必要情況下可以適當(dāng)提升泥漿粘稠度。在鉆孔鉆進(jìn)期間，每20分鐘就要對(duì)泥漿比重進(jìn)行1 次測(cè)量，同時(shí)定期檢測(cè)泥漿含沙量、穩(wěn)定性等各項(xiàng)指標(biāo)。除此之外還要定期清理沉淀池沉渣，并將清理出的沉渣運(yùn)往棄渣場(chǎng)。

6.清孔

在保證成孔滿(mǎn)足設(shè)計(jì)標(biāo)高基礎(chǔ)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(shí)，需要重點(diǎn)檢查孔深、孔壁、垂直度等情況，如果檢查結(jié)果不滿(mǎn)足需求，需要及時(shí)采取針對(duì)性措施進(jìn)行妥善處理。在孔洞清理過(guò)程中，可以?xún)?yōu)先使用泵吸反循環(huán)抽漿方式，在清孔過(guò)程中，要對(duì)泥漿粘度、含砂率等進(jìn)行科學(xué)控制，利用砂石泵將孔底殘留的泥漿及時(shí)排出，而后對(duì)抽出的泥漿進(jìn)行凈化處理，達(dá)標(biāo)后經(jīng)回流泵再次排入孔洞中。在此基礎(chǔ)上，需要對(duì)孔樁質(zhì)量進(jìn)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(shè)導(dǎo)管。如果在孔底檢查過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)沉渣找出標(biāo)準(zhǔn)范圍，則需要技術(shù)人員做好第二次清孔工作，具體操作過(guò)程中，可以將導(dǎo)管當(dāng)做稀泥泵的吸漿管，將孔底與導(dǎo)管距離控制在10cm 范圍內(nèi)，而后啟動(dòng)吸泥泵對(duì)孔洞底部的殘?jiān)M(jìn)行反復(fù)抽吸，在此過(guò)程中，可以將導(dǎo)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(kāi)展混凝土水下灌注工作，避免沉渣超出標(biāo)準(zhǔn)，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(shè)備

派獎(jiǎng)系統(tǒng)需要設(shè)置在小導(dǎo)洞內(nèi)合適位置，該工程泥漿池的尺寸為場(chǎng)110m，高1m，長(zhǎng)2m，施工人員需要結(jié)合施工條件確定泥漿池位置，同時(shí)，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(dǎo)洞一側(cè)設(shè)置好了兩個(gè)沉淀池，充分滿(mǎn)足了循環(huán)供漿需求，同時(shí)利用鐵篦子將泥漿溝和沉淀池隔開(kāi)，有利于將沉渣瀝干。這對(duì)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(yùn)往處理廠。

（四）鋼筋籠施工

在鋼筋籠施工過(guò)程中，需要保證小導(dǎo)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(yīng)保持0.3m 距離。該工程中鋼筋籠總長(zhǎng)度為23.95m，共分為8 節(jié)，其中一節(jié)長(zhǎng)度為4m，其他7 節(jié)為2.95m。在實(shí)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(shí)首節(jié)鋼骨架下方到末節(jié)加勁筋位置時(shí)，施工人員需要傳入工字鋼，而后在空口進(jìn)行支撐處理[4]。接下來(lái)起吊第二節(jié)骨架，保證所有骨架在同一軸線(xiàn)。

（五）澆筑混凝土

完成鋼筋籠安裝工作后，需要開(kāi)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(yùn)輸過(guò)程中，應(yīng)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(guò)程中，技術(shù)人員需要先對(duì)鋼筋籠質(zhì)量以及成孔進(jìn)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(yán)密，在使用前，應(yīng)由專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)行試拼，完成后進(jìn)行隔水栓試驗(yàn)，在此過(guò)程中，孔底和導(dǎo)管距離應(yīng)該控制在30-50cm 范圍內(nèi)。在澆筑混凝土?xí)r，導(dǎo)管埋進(jìn)混凝土的深度需要控制在2-3m 范圍內(nèi)，在澆筑過(guò)程中要一邊向上提升，一邊拆除導(dǎo)管，該過(guò)程中導(dǎo)管不能與鋼筋籠相撞?；炷翝仓焦軜俄敳康脑O(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，需要保證混凝土達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度需求。同時(shí)做好標(biāo)高位置清理工作，保證沒(méi)有任何淤泥或浮渣。在澆筑柱下樁基過(guò)程中，需要將提前預(yù)埋的鋼管柱進(jìn)行校對(duì)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(guò)程中，需要采用直徑為32mm 的鋼管作為注漿管，同時(shí)要保證鋼管帶有絲扣。鋼管的單節(jié)長(zhǎng)度應(yīng)達(dá)到2.5m，在保證鋼管滿(mǎn)足注漿需求的基礎(chǔ)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(jìn)行封堵，如此可以避免泥漿進(jìn)入鋼管內(nèi)部。另外，樁孔內(nèi)3 根鋼管，需要分別穿過(guò)荷載箱平面上預(yù)留的孔洞中，保證穿過(guò)的鋼管與樁底在一個(gè)平面，樁底需要高于鋼管底部注漿頭20cm。與此同時(shí)，鋼筋籠的分節(jié)長(zhǎng)度和每節(jié)鋼管的長(zhǎng)度要保持一致，在滿(mǎn)足這一需求情況下，結(jié)合鋼筋籠安裝情況對(duì)鋼管進(jìn)行安裝，安裝完畢后用管箍牢固連接。在后注漿施工過(guò)程中，想要滿(mǎn)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(guò)程中可以采用普通硅水泥，水灰比為0.6:0.75.澆筑時(shí)要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)規(guī)范和技術(shù)要求進(jìn)行，單樁注漿量控制在4000kg 左右，通常情況下，實(shí)際注漿量需要高于設(shè)計(jì)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(guò)程中，可以采用高壓注漿泵和泥漿攪拌機(jī)進(jìn)行操作，這兩種機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中總功率為14KW，注漿時(shí)，要保證樁側(cè)與樁端同時(shí)進(jìn)行，通常情況下，注漿需要在成樁后的一個(gè)月之內(nèi) 完成。在后注漿進(jìn)行時(shí)，技術(shù)人員應(yīng)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(duì)首根鋼管進(jìn)行注漿，等到第二根鋼管涌出漿液時(shí)，將棉紗堵上，繼續(xù)對(duì)首根鋼管進(jìn)行注漿。等到壓力達(dá)到1.5MPa，并且穩(wěn)壓一刻鐘后，利用棉紗將首根鋼管進(jìn)行封堵，并將注漿系統(tǒng)與第三根鋼管進(jìn)行連接，而后注漿，壓力達(dá)到2MPa 時(shí)，穩(wěn)壓一刻鐘完成操作。

結(jié)束語(yǔ)

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