氣舉反循環(huán)成孔技術(shù)在復(fù)雜施工環(huán)境中的應(yīng)用

□文/王振東

氣舉反循環(huán)成孔技術(shù)在復(fù)雜施工環(huán)境中的應(yīng)用

□文/王振東

地下連續(xù)墻氣舉反循環(huán)成孔技術(shù)經(jīng)過(guò)多年實(shí)踐，已經(jīng)日漸成熟并逐漸被成槽機(jī)成孔技術(shù)所取代，但是它在很多復(fù)雜地形中仍然不可替代。文章以實(shí)際工程為例，介紹施工過(guò)程中因遇到原建遺留物，采用氣舉反循環(huán)成孔技術(shù)合理有效地完成施工任務(wù)。

氣舉反循環(huán)；成孔；復(fù)雜地形；地下連續(xù)墻

1　工程概況

藍(lán)鉆國(guó)際大廈位于天津中新生態(tài)城起步區(qū)核心位置，總建筑面積109 863.8 m2，其中地上總建筑面積78701m2，地下總建筑面積31 162.8 m2，地下2層，地上43層，建筑總高度為195.45 m，地下1～2層為車(chē)庫(kù)與設(shè)備間。基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)采用地下連續(xù)墻，地下連續(xù)墻有效深度22m，墻厚800mm，混凝土強(qiáng)度C40P8，共96幅。

2　工程難點(diǎn)

在施工第18幅地下連續(xù)墻時(shí)（僅剩余16、17、18三幅地下連續(xù)墻），成槽機(jī)抓斗在挖掘的過(guò)程中導(dǎo)墻底標(biāo)高下5m處遇硬物，使成槽機(jī)不能垂直向下挖掘，不得不暫停施工，見(jiàn)圖1。

經(jīng)分析，應(yīng)該為原有建筑的遺留物，如果重新翻槽就要破除已經(jīng)建好的導(dǎo)墻，不僅成本太高，還要重做導(dǎo)墻影響工期，而且大塊破除后清孔也是問(wèn)題，挖槽不能保證垂直的話也不利于后期鋼筋籠的下放。

圖1　原建遺留物影響成槽機(jī)抓斗垂直下挖

由于施工現(xiàn)場(chǎng)場(chǎng)地狹小，現(xiàn)場(chǎng)圍擋與導(dǎo)墻水平板邊緣的距離局部部位不足50 cm，而第16～18幅地下連續(xù)墻正好處于場(chǎng)地90°拐角處，給成槽機(jī)施工更造成了一定的困難且由于地下連續(xù)墻與主體結(jié)構(gòu)混凝土襯墻之間凈距僅有50 mm，如果垂直度偏差過(guò)大，會(huì)造成主體結(jié)構(gòu)無(wú)法施工。

3　施工對(duì)策

采用強(qiáng)制式氣舉反循環(huán)技術(shù)完成剩余三幅地下連續(xù)墻的成槽，不僅可有效破除原建遺留物，還能把打碎的地下殘留的混凝土大塊，用氣舉反循環(huán)法清孔并保證成槽的垂直度和混凝土的澆筑質(zhì)量；而且在狹小的空間，只要能完成導(dǎo)墻及導(dǎo)墻翅膀，氣舉反循環(huán)機(jī)就能完成成孔施工。

3.1氣舉反循環(huán)成槽法原理

它是借助空氣壓縮機(jī)，將壓縮空氣送入到孔內(nèi)液面下一定深度的混合器中并經(jīng)混合器進(jìn)入排渣管內(nèi)充氣，形成密度小于原孔內(nèi)液體的氣水混合液。混合液攜帶鉆進(jìn)中產(chǎn)生的漿渣上升，經(jīng)排渣管上升到噴出口，進(jìn)入渣漿池，這時(shí)渣土沉淀，而泥漿經(jīng)溢漿口重新返回槽孔，完成氣舉反循環(huán)鉆進(jìn)過(guò)程。

3.2操作工藝

3.2.1安裝軌道

導(dǎo)墻施工時(shí)，應(yīng)按要求在其頂面埋設(shè)固定鋼軌的預(yù)埋件。導(dǎo)墻混凝土強(qiáng)度滿足要求后，安裝軌道，軌道與預(yù)埋件焊接在一起。

3.2.2組裝機(jī)具

軌道安裝完畢，就可以吊放和組裝機(jī)具，使其就位于開(kāi)始施工的槽段上。機(jī)具組裝時(shí)應(yīng)特別注意以下幾點(diǎn)：

1）機(jī)身水平度要調(diào)整好，以保證噴導(dǎo)管的垂直度；

2）氣管要連接緊密，防止漏氣；

3）卷?yè)P(yáng)機(jī)的工作性能要求良好。

3.2.3鉆先導(dǎo)孔、吊放噴導(dǎo)管

機(jī)具就位前先用鉆機(jī)在要開(kāi)始施工的第一個(gè)槽段內(nèi)，鉆出一個(gè)與槽底標(biāo)高相同的直徑略小于槽寬的單孔，然后使機(jī)具就位，吊入噴導(dǎo)管。剩余槽段的施工利用槽段間的鎖口管孔作為先導(dǎo)孔。

3.2.4利用潛水組合鉆機(jī)成槽

組合潛水鉆機(jī)高速旋轉(zhuǎn)，沿噴導(dǎo)管側(cè)壁的滑道向下滑行切削土體。切削下的渣土與泥漿形成混合漿液被噴導(dǎo)管排出至容渣斗內(nèi)，鉆機(jī)下行到槽底標(biāo)高完成一個(gè)工作進(jìn)程，然后提升鉆機(jī)，將噴導(dǎo)管沿地下連續(xù)墻方向前移15cm,重復(fù)以上過(guò)程。

成槽過(guò)程中應(yīng)根據(jù)地質(zhì)情況及泥漿的補(bǔ)給情況控制鉆進(jìn)速度。在松軟土層中，主要以泥漿補(bǔ)給情況決定鉆進(jìn)速度；在稍硬或堅(jiān)硬的巖層中，以鉆機(jī)不發(fā)生跳動(dòng)為準(zhǔn)，來(lái)決定鉆進(jìn)速度。

1）泥漿護(hù)壁

（1）泥漿的形成。氣舉反循環(huán)工藝所用護(hù)壁泥漿有自成泥漿和備用泥漿。

自成泥漿。由鉆機(jī)切削下的粘土微粒與槽內(nèi)清水混合而成，一般占槽內(nèi)泥漿的絕大多數(shù)或全部。

備用泥漿。由膨潤(rùn)土、粘土等材料和清水拌和而成，只在槽內(nèi)自成泥漿密度下降時(shí)才補(bǔ)充。

（2）泥漿護(hù)壁作用。泥漿具有一定的相對(duì)密度,如槽內(nèi)泥漿液面高出地下水位一定高度,泥漿在槽內(nèi)就對(duì)槽壁產(chǎn)生一定的靜水壓力,可抵抗作用在槽壁上的側(cè)向土壓力和水壓力，相當(dāng)于一種液體支撐,以防止槽壁坍塌或剝落并防止地下水滲入。

另外，鉆機(jī)鉆進(jìn)過(guò)程中，對(duì)土壁具有研磨擠壓作用，同時(shí)將原土切削攪拌成漿，鉆頭高速旋轉(zhuǎn)時(shí)攜漿甩至槽壁，加速其向外滲透，使泥漿在槽壁上形成一層透水性很低的泥皮，兩方面共同作用的結(jié)果，加速了泥皮形成，更有效地保護(hù)了槽壁的穩(wěn)定。

2）排渣

由于泥漿具有一定的粘度，密度較大，因此可使鉆頭切削下來(lái)的小土顆浮于泥漿中，使大土粒下沉速度延緩，既便于土渣隨同泥漿一同排出槽外，又可避免土渣沉積在開(kāi)挖面上影響鉆機(jī)的挖槽效率。

3）泥漿的冷卻和潤(rùn)滑作用

鉆頭式挖槽機(jī)在泥漿中挖槽時(shí)，以泥漿作沖洗液，既可降低鉆具因連續(xù)沖擊或回轉(zhuǎn)而引起溫度劇烈升高，又可因泥漿具有潤(rùn)滑作用而減輕鉆具的磨損，有利于延長(zhǎng)鉆具的使用壽命和提高深槽挖掘的效率。

3.2.5清底

通過(guò)泥漿反復(fù)置換進(jìn)行清底，即在修槽結(jié)束后,在土渣尚未沉淀之前就用新泥漿把槽內(nèi)的泥漿置換出來(lái)，使槽內(nèi)泥漿的相對(duì)密度控制在1.15以下，見(jiàn)圖2。

圖2　壓縮空氣升液拍泥清底法

3.2.6檢查驗(yàn)收

槽段開(kāi)挖完畢后，應(yīng)檢查槽位、槽深、槽寬及槽壁的垂直度（槽壁容許垂直偏差1/300）。合格后方可進(jìn)行清槽換漿工作。清槽后槽底沉渣厚度應(yīng)符合要求,即≤100mm。

3.3質(zhì)量保證措施

1）在松軟土層或砂層中成槽時(shí)，鉆頭上升和下降的速度要慢并且注意觀察漿液面的變化，同時(shí)適當(dāng)加大泥漿的比重和粘度，成孔和擱置時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，減小液面荷載。

2）當(dāng)發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重坍塌時(shí)，應(yīng)提出鉆頭，填入較好粘土重新成槽。大面積坍塌時(shí)，應(yīng)用優(yōu)質(zhì)粘土（摻入20%水泥）回填至坍塌處以上1.0～2.0 m處待沉積密實(shí)后再進(jìn)行成槽。

3）雨天地下水位上升，應(yīng)及時(shí)加大泥漿密度和粘度，雨量較大時(shí)應(yīng)暫停挖槽并封蓋槽口。當(dāng)需要降低地下水位時(shí)要定時(shí)觀察地下水位嚴(yán)防地下水向槽內(nèi)滲流。

4）成槽過(guò)程中，每深入5 m測(cè)一次槽壁的垂直度，若達(dá)不到設(shè)計(jì)精度要求，可調(diào)整噴導(dǎo)管的垂直度進(jìn)行糾偏。

5）成槽時(shí)應(yīng)保持鉆頭、噴導(dǎo)管和導(dǎo)墻中心平面相重合。

6）成槽過(guò)程中，專(zhuān)職人員應(yīng)不斷檢查槽內(nèi)泥漿的高度和質(zhì)量并做好檢查記錄，及時(shí)調(diào)整泥漿指標(biāo)。

4　結(jié)語(yǔ)

藍(lán)鉆國(guó)際大廈地下連墻的最后三幅墻采用強(qiáng)制式氣舉反循環(huán)成槽施工技術(shù)，成功的保證了墻體的垂直度、周線位置，為后續(xù)主體工程施工提供了有力保證。

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□DOI編碼：10.3969/j.issn.1008-3197.2015.04.010

□TU476+.3

□C

□1008-3197（2015）04-22-02

□2015-06-12

□王振東/男，1973年出生，高級(jí)工程師，天津市建工工程總承包公司五分公司，從事工程技術(shù)管理工作。