復合地層套管咬合樁施工技術研究

郭東生

摘要：針對徐州市鼓樓區區域性地質條件。以徐州市城市軌道交通地鐵車站套管咬合樁圍護結構施工為背景，通過對九里山站圍護結構工程特點、地質特點的綜合分析。確定了不同地層套管咬合樁施工技術。總結了套管咬合樁在土巖結合位置防止管涌的相關措施。

關鍵詞：成孔 土巖結合 管涌 垂直度

引言

基于徐州市城市軌道交通九里山站地質水文條件特點，圍護結構套管咬合樁需在雜填土、淤泥質黏土、黏土、全風化泥巖、中風化灰巖高水位地層中成孔，這對成孔的效率提出更高的要求。采用傳統的沖抓取土的成孔方套管咬合樁在式難以滿足入巖部分的成孔要求，為保證順利完成九里山站咬合樁圍護結構施工任務，解決咬合樁在復合高水位地層成孔問題，對復合地層套管咬合樁施工技術進行研究并為以后咬合樁施工提供經驗。

一、工程概況

九里山車站基坑長206m，圍護結構采用φ1000@800（750）的套管咬合樁（一葷一素）+內支撐體系；樁長為23.79m～20.31m。

二、地質水文特點分析

咬合樁施工地層分布主要為填筑土、淤泥質黏土、5-3-4層黏土夾砂礓、全風化泥巖、中風化灰巖。混合水位埋深約1.10～3.60m，其中于5-3-4層黏土夾砂礓層中賦存弱承壓水，滲透系數為K=2.02m，d（2.33×10t-3cm/s）且水文補給較為及時；灰巖溶洞和裂隙中賦存基巖裂隙水，12-5N-3層承壓水位滲透系數為K=0.333m，d（3.8×10-4cm/s）；12-5H-3層承壓水滲透系數為K=3.430m，d（3.97×10-3cm/s）。匹配不同地層成孔鉆具組合、土巖結合地層中預防管涌及成孔垂直度控制為本工程關鍵技術。

三、匹配不同地層成孔鉆具組合關鍵技術

（一）鉆機的選擇

結合本項目地層特點選用捷程MZ-2型搖動式全套管鉆機+旋挖鉆完成本標段生產任務。

（二）主機（磨樁機）（1]配備

主機是整套機組中的工作機，由機架、提升油缸、鎖定油缸、搖動油缸、調節油缸及定位油缸等組成。

（三）成孔設備配備

1.雜填土層、黏土層采用錘式抓斗。錘式抓斗的作用和工作過程是：當套管壓入土中，抓斗程打開狀態，卷揚筒突然放松，抓斗以（自由落體）方式向套筒內沖入切土；此后閉合抓斗片，提起抓斗移出孔位；打開抓斗片棄土。

2.土巖結合段及入巖部分采用旋挖樁成孔，其鉆頭的選配如下：

臨近土巖結合層面的5-3-4黏土層粘度較大不易卸土，所以采用兩瓣斗取土可提高鉆進速率；完全鉆進至土巖結合面后卸除兩瓣斗，采用適用含水量較高的砂土層、淤泥質粘土、致密粘土、砂礫石層、卵礫石層、貝殼層、鐵板砂、高強度凍土、強～中風化巖層等硬地層和復雜地層的雙底雙開門截齒鉆斗，采用此型鉆斗完成土巖結合層及全風化泥巖層的鉆進成孔施工；進入中風化灰巖后采用牙輪鉆筒套取巖石或形成自由面，牙輪取芯鉆頭主要用于硬巖鉆進，且鉆取的環狀面積大，還可在鉆頭部分加裝反循環鉆進，提高鉆進效率。

四、土巖結合地層中預防管涌關鍵技術

（一）成因分析

因本工程中5-3-4地層中夾少量鈣質結合及砂礓內含承壓水，并屬于弱透水地層所以在A（葷）樁入巖成孔過程中，由于巖面起伏不能與套管底口無縫銜接，因此B（素）樁砼受承壓水作用可能由A樁套管與土巖結合面處涌入A（葷）樁孔內發生管涌。

由于土巖結合層軟硬不均所以下壓套管至土巖結合層時可能會導致套管偏斜，因而導致孔位垂直度超過允許值。

（二）預防管涌關鍵技術

1.A（葷）型樁成孔臨近土巖結合面時降低沖抓斗提升高度減小對套管內土體的沖擊，以此減弱對兩側B（素）型樁混凝土的擾動。

2.施工過程中向A（葷）樁套管內注入一定量的泥漿，反壓平衡B（素）樁砼的壓力，防止管涌的發生。

3.強力下壓套管加大套管入巖深度，縮短套管穿越土巖結合面時間。

五、結論

本文以徐州市九里山站為工程背景，對套管咬合樁在復合地層成孔設備及土巖結合層預防管涌措施展開研究，分析得到以下結論：

1.針對九里山地層特點采用履帶吊錘式沖抓斗配合旋挖鉆變換鉆頭型號成孔有效提高成孔效率，降低設備閑置率。

2.確定土巖結合層為“管涌”事故、以上措施可有效減少“管涌”發生概率，保證成樁質量。