地铁区间近距离全回转套管旋挖灌注桩施工技术

地铁区间近距离全回转套管旋挖灌注桩施工技术

郭一贤

广州市第三市政工程有限公司广东广州510060

摘要：地铁区间近距离的灌注桩施工，采用“地铁区间超近距离全回转套管旋挖灌注桩施工技术”，施工过程震动小、不塌孔、可在较短的时间内降低对地铁结构及运营的影响。

关键词：地铁区间；超近距离；全回转全套管；旋挖钻；灌注桩

1前言

随着我国城市建设的快速发展，不少大中城市大力发展城市轨道交通，城轨交通系统密布城市地下空间。在有限的地下空间中，不少立交桥的桩基与地铁区间“擦肩而过”。由于地铁是大型的民生工程，近距离的灌注桩施工必须确保其不受扰动，地铁的沉降位移必须满足严格的规范要求，并确保地铁正常运营。

2工程概况

南宁市清川立交工程的大学路跨线桥0#～8#、16#～25#墩位于地铁隧道区间，内侧一排桩基与地铁左、右线隧道管片的最小水平净距为3.1m，共有76根桩径为1.8m的桩基在地铁重点保护范围内，地铁结构基底标高为58.00m，桩底最浅标高为40.14m，桩基深入中风化岩不少于5.4m。

该区域地质土层由上而下如下所示：素填土，层厚0.50～7.50m；可塑粉质粘土，层厚0.70～5.50m；可塑粉质粘土，层厚0.70～5.50m；软塑粉质粘土，层厚0.70～5.70m；强风化岩层，层厚4.20～13.60m；中风化岩层，最大厚度30.20m。

图1青川大道跨线桥与地铁隧道区间断面图

3方案比选

由于钻孔灌注桩与地铁隧道净距仅为3.1m，钻孔灌注桩施工对既有地铁隧道的影响会比较大。根据常规的施工方法进行分析对比，优选出最佳方案，分析对比如下所示。

表1不同钻孔方法的对比表

综合考虑并借鉴类似工程的施工方法，根据以上三种施工方法优选组合成全钢套管+旋挖钻机的施工工艺，其中钢套管的下沉方法目前有两种方式：振动下沉、全回旋静压下沉。振动下沉虽然能够较好压入土层，但是振动较大，严重影响地铁运营的安全，且较难进入硬岩；而全回旋静压下沉利用回旋钻机油压系统抱住套管向下压并旋转套管，使下端装有刃脚的钻头切削贯入土层，能够较好适应各种土层，且具有无噪音、振动小的优点。

因此，我们选定的施工方法是全套管全回转+旋挖钻机。

4关键工艺

4.1套管压装

⑴根据测量放样的桩位坐标，安装就位套管钻机并确认钻机套管中心与桩径中心重合，启动钻机，调整钻机四周支腿，使钻机处于水平状态。采用3米节高的套管，套管之间用承托环连接固定，根据现场情况进行调节使用。

⑵钻机上设有垂直度装置，并辅以人工吊锤球校对，可以保证施工中钻孔垂直度，随时纠正施工中套管的角度，全套管桩的垂直精度几乎完全由第一节垂直精度来决定。利用全套管回旋转机油压系统，抱住套管向下压并旋转套管，使下端装有切土刃脚的钻头切削贯入土层中，用旋挖钻机钻斗取出套管里的土层。第一节套管安装好后并校正其垂直度，边校正、边回转套管、边压入，不断校核垂直度。

4.2旋挖钻进

⑴当钻机就位准确后开始钻进，钻进时每回次进尺控制在60cm左右，刚开始放慢旋挖速度，并注意放斗要稳，提斗要慢，特别是在孔口5～8m段旋挖过程中要注意通过控制盘来监控垂直度，并辅以水平尺校对，如有偏差及时进行纠正。

⑵根据不同地层的土质情况适当控制钻进速度、调整配重及钻压，尽量减少扩孔及斜孔。钻孔到套管底口1～2米时，要慢速减压钻进，在粘土层中可快速或中等转速、低比重泥浆钻进。

⑶钻进过程中，操作人员依据显示器数据来控制钻杆的垂直度，并通过深度计数器控制钻孔深度。当旋挖斗钻头顺时针旋转钻进时，底板的切削板和筒体翻板的后边对齐。钻屑进入筒体，装满一斗后，钻头逆时针旋转，底板由定位块定位并封死底部的开口，之后提升钻头到地面卸土。

⑷钻孔过程中根据地质情况控制进尺速度：对硬塑层采用快转速钻进，以提高钻进效率，对岩层则采取以下措施：对于块体较小的岩层采用斗式钻头慢速钻进，块体较大的岩层采用锥形螺旋钻头钻进后更换斗式钻头清渣，如此往复，直至达到设计标高。钻渣不得堆积于现场，随挖随运、及时运出工地，弃运到指定的弃渣场以达到环境保护的要求。

⑸施工过程中通过钻机本身的三向垂直控制系统反复检查成孔的垂直度，确保成孔质量。

⑹在钻进工程中，适时向孔内补充新浆，并根据不同地质情况，控制泥浆指标，并保持排渣系统畅通。

⑺钻孔要连续作业，因故中途停钻时，必须将钻头提起以防坍孔埋钻，并采取有效措施保证孔壁稳定。

⑻每孔钻完后，检查钻头磨耗情况及时进行修补。

⑼在整个钻孔过程中，按规定的表格，严格填写钻孔记录，不得涂改，钻孔桩底标高以设计提供标高为主要依据。

4.3清孔

⑴钻孔达到图纸规定深度或根据桩基终孔原则，经设计确认渣样岩性、监理工程师批准同意终孔后立即进行清孔。

⑵清孔采用换浆法，用换浆法清孔，要特别注意，一定要保证清孔时间及清孔质量，避免出现缺陷桩。

⑶清孔后，泥浆指标平均值要符合规范要求，即相对密度：1.03～1.10；粘度：17～20Pa·s；含砂率：<2％；胶体率：>98％。

⑷不得用加深孔深来代替清孔。

5安全措施

⑴施工试验桩，邀请第三方监测单位对试验桩施工进行全程监测，并对施工期间地铁结构的位移、应力变化情况进行分析，总结出经验数据，反馈给项目部，用以指导施工。

⑵在施工期间进行沉降及位移观测，严格按照《城市轨道交通结构安全保护技术规范》（CJJT/T202-2013）中关于监测项目、监测点布置和监测仪器、监测频率、监测预警等的要求，并加强与地铁专业监测单位的信息沟通，确保地铁的安全。一旦结构位移过大，立即停止施工，采取应急预案，减少地铁结构变形，确保地铁结构安全。

⑶施工现场设置专职安全员，加强施工人员安全教育，提高安全意识，施工期间必须全程在场。

⑷严格控制在地铁结构上方堆放弃土和施工材料，确保地铁结构上方附加荷载小于规范要求的20kpa。

⑸为减小施工对地铁的扰动，保证施工中地铁结构安全，在地铁隧道运行阶段，必须等列车运营结束后方可开始钢套管的压入工作。

⑹建立联动机制：桩基础施工前，与甲方、地铁产权单位、运营单位、监理、设计以及相关政府部门进行沟通交底，建立联动应急小组，如出现不利状况则立即按相关地铁管理应急预案实施。

6结束语

该施工技术既发挥了全回转钻机大扭矩切割和下套管的优势，又利用了旋挖钻机快速取土的功能，施工效率成倍提升，同时利用套管护壁，桩孔无塌孔的风险，施工过程震动小，对地铁的影响较小，满足地铁运营单位的要求，能够为类似的工程提供一定的参考性。

参考文献：

[1]单小伟旋挖钻机配备全套管施工的常见质量问题及预防措施.工程技术2016年第6期

[2]王志刚沪杭高铁上跨地铁9号线钢套管旋压钻孔灌注桩施工技术.铁道建筑技术2013年第9期

[3]邓锦良全套管旋挖扩底桩技术在某工程中的应用.福建建筑2016年第6期