地鐵豎井穿越夾雜富水沙層建筑基礎(chǔ)施工技術(shù)

陳立軍

（中鐵十九局集團(tuán)礦業(yè)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(chǔ)施工技術(shù)

陳立軍

（中鐵十九局集團(tuán)礦業(yè)投資有限公司，北京市 100071）

針對(duì)地鐵豎井特殊的地質(zhì)，利用鉆孔樁+高壓旋噴樁帷幕+鋼筋混凝土腰梁的組合支護(hù)方式加固且止水，并通過地表沉降、收斂、軸力多方面的動(dòng)態(tài)立體監(jiān)測(cè)，完成地鐵豎井穿越夾雜富水沙層建筑基礎(chǔ)的施工。

富水沙層；鉆孔樁；高壓旋噴；止水；立體監(jiān)測(cè)

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.09.61

0 概述

青島地鐵2號(hào)線區(qū)間線路出啤酒城站后，沿香港東路向東前進(jìn)，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(jìn)入苗嶺路站。區(qū)間起訖里程Y(Z)SK39+244.049 m～Y(Z)SK39+991.353 m，區(qū)間左線短鏈25.337 m。右線隧道長(zhǎng)747.304 m，左線長(zhǎng)721.963 m，左右線隧道全長(zhǎng)1469.266 m，隧道埋深9～19 m，采用噴錨構(gòu)筑法施工。本區(qū)間于YSK39+655.000 m處設(shè)施工豎井及橫通道（兼聯(lián)絡(luò)通道）一座。

豎井位于深圳路西側(cè)的啤酒城空閑場(chǎng)地內(nèi)，該場(chǎng)地原為老啤酒城建筑群，現(xiàn)全部拆除廢棄等待重新開發(fā)，豎井范圍內(nèi)存在建筑基礎(chǔ)、回填料以及沙層，區(qū)域內(nèi)無管線，豎井距離海邊不足900 m。考慮到本豎井特殊的實(shí)際地質(zhì)狀況，設(shè)計(jì)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(nèi)支撐綜合支護(hù)方式，明挖法施工，施工豎井采用內(nèi)凈空6 m×9 m矩形斷面，豎井深24.15 m。豎井周邊支護(hù)圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用直徑1000 mm、間距1600 mm的鉆孔樁，鉆孔樁進(jìn)入基底以下2.55 m。鉆孔樁A型樁數(shù)量22根，樁長(zhǎng)26.7 m，B型樁數(shù)量4根，樁長(zhǎng)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(shù)量92根，樁長(zhǎng)15.8 m。

1 工程地質(zhì)、水文狀況

通過鉆探揭示，豎井范圍內(nèi)主要由第四系全新統(tǒng)人工填土（Q4ml）、全新統(tǒng)陸相洪沖積層（Q4al+pl）、全新統(tǒng)海相沼澤化層及沉積層（Q4mh）及上更新統(tǒng)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(gòu)造帶及受構(gòu)造帶影響的節(jié)理發(fā)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(chǎn)出，無統(tǒng)一水面，具有一定的承壓性。鉆孔揭露構(gòu)造巖及巖脈的節(jié)理、裂隙均較發(fā)育，構(gòu)造裂隙水較發(fā)育。同時(shí)地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具中等腐蝕性，對(duì)鋼筋具弱腐蝕性，水中硫酸鹽和酸類物質(zhì)環(huán)境作用等級(jí)為V-C，氯化物環(huán)境作用等級(jí)為Ⅳ-C。

2 豎井施工工藝

豎井主要施工工藝：施工圍護(hù)結(jié)構(gòu)前準(zhǔn)備→圍護(hù)鉆孔樁+旋噴樁施工→冠梁施做→基坑分層開挖→監(jiān)控量測(cè)→施做支撐體系→豎井開挖至底。

2.1 鉆孔樁施工控制參數(shù)與要點(diǎn)

（1）泥漿比重與含砂率的控制是鉆孔樁成孔最為關(guān)鍵的參數(shù)保障。由于該豎井地質(zhì)為建筑廢棄料、廢棄房建基礎(chǔ)以及與海水滲通的沙層，在造漿上必須時(shí)刻根據(jù)地質(zhì)柱狀圖進(jìn)行調(diào)整，造漿選用當(dāng)?shù)氐膬?yōu)質(zhì)黏土，并在鉆進(jìn)至軟土層時(shí)，根據(jù)實(shí)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(yōu)質(zhì)泥漿，用來加強(qiáng)護(hù)壁，以防滲、防坍孔。泥漿指標(biāo)：泥漿比重鉆孔時(shí)選1.2～1.4、清孔時(shí)1.05～2.1，雷氏黏度 19～28 s，含砂率 4%～8%，pH 值 8～10。對(duì)于新拌制的泥漿須儲(chǔ)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(guān)鍵保障。鉆孔至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，采用驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)指定的方法檢測(cè)孔深、孔徑和垂直度等幾何尺寸，待檢測(cè)合格后，采用抽漿法清孔，清孔時(shí)繼續(xù)保持孔內(nèi)水頭，防止坍孔。清孔后孔內(nèi)泥漿指標(biāo)：手摸無2～3 mm顆粒。澆筑混凝土前孔底500 mm以內(nèi)泥漿比重應(yīng)＜1.25,含沙率≤8%，雷氏黏度≤28 s,沉渣厚度不大于規(guī)范值，嚴(yán)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(shè)計(jì)要求值時(shí)，要進(jìn)行二次清孔。二次清孔用灌注水下混凝土的導(dǎo)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(fēng)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(guān)鍵的控制參數(shù)。在確保鋼筋籠順利下孔后，接好導(dǎo)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(xù)。澆注完畢后，位于地面以下及樁頂以下的孔口護(hù)筒應(yīng)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(dān)上加重、增加橫擔(dān)、將鋼筋籠上端與護(hù)筒焊接在一起等）。在澆灌混凝土?xí)r，隨時(shí)抽拔拆除導(dǎo)管，并認(rèn)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(zhì)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(diǎn)(定位)→鉆機(jī)就位造孔（就位）→鉆孔至設(shè)計(jì)深度（造孔）→臺(tái)車移位至成孔位置→放入三管至設(shè)計(jì)深度同時(shí)送水、氣、漿（下噴射管）→制漿、旋噴提升→成樁、移機(jī)拔管→回灌漿→下一孔操作。

（3）旋噴施工控制要點(diǎn)。參數(shù)設(shè)置的要點(diǎn)。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(qū)，上部覆蓋回填材料、黏土層、富水砂層，夾石土質(zhì)等，若只采用單一固定的旋噴參數(shù)，勢(shì)必造成直徑不均的樁體，嚴(yán)重影響防滲性能。因此，根據(jù)本工程地質(zhì)報(bào)告提供的資料，結(jié)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(diào)整適當(dāng)?shù)膮?shù)旋噴成樁。旋噴樁平面布置見圖1。制漿、送漿與鉆進(jìn)配合。為了減小素填土、建筑廢料、沙層孔隙對(duì)三重管旋噴樁成樁質(zhì)量的影響，配制水泥漿液濃度應(yīng)盡可能大一些，原設(shè)計(jì)水灰比為1∶1，實(shí)際根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)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(shè)→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(shí)，保證冠梁、水平支撐等位置標(biāo)高準(zhǔn)確。冠梁施工前，鋼管樁樁頭標(biāo)高要確保滿足設(shè)計(jì)要求。鋼筋安裝時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按照?qǐng)D紙?jiān)O(shè)計(jì)要求。模板安裝時(shí)拼縫應(yīng)嚴(yán)密，避免漏漿影響砼質(zhì)量。線條盡量順直。確保混凝土澆筑時(shí)的連續(xù)性，振搗要密實(shí)。

3 監(jiān)控量測(cè)控制技術(shù)

對(duì)于基坑開挖過程引起地層的力學(xué)響應(yīng)在時(shí)間和空間上的規(guī)律以及不同施工方法的不同力學(xué)響應(yīng)信息可以通過施工監(jiān)測(cè)獲取，通過對(duì)觀測(cè)結(jié)果以及對(duì)變形的控制，確保施工安全。

3.1 施工監(jiān)控量測(cè)技術(shù)要求

豎井施工過程中，根據(jù)要求監(jiān)測(cè)要求，對(duì)必測(cè)項(xiàng)目的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，其中包括地表沉降、豎井沉降、收斂、測(cè)斜、軸力等項(xiàng)目，隨時(shí)掌握圍巖動(dòng)態(tài)，對(duì)圍巖穩(wěn)定性做出評(píng)價(jià)，以確保施工安全和防止地表下沉。

3.2 地表沉降控制標(biāo)準(zhǔn)

地表沉降控制標(biāo)準(zhǔn)：地表最大下沉值30 mm；隆起量10 mm。施工中主要通過加強(qiáng)支護(hù)結(jié)構(gòu)剛度等措施，控制地表沉降；同時(shí)在施工工序上堅(jiān)持“開挖一段，支護(hù)一段，封閉一段”的基本工藝。為把鉆爆施工對(duì)環(huán)境的影響限制在最小程度，最大爆破振動(dòng)速度一般應(yīng)控制在2 cm/s以內(nèi)。

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(qiáng)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(nèi)的安全順利施工作業(yè)。

5 結(jié)束語

目前，豎井已經(jīng)安全、順利使用近一年時(shí)間，各項(xiàng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)穩(wěn)定，止水效果非常好，幾乎沒有滲漏水現(xiàn)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(hù)形式在青島地鐵軟弱、富水、復(fù)雜的地質(zhì)條件下非常成功，同時(shí)針對(duì)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(jīng)驗(yàn)與參數(shù)，同時(shí)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〕