基坑圍護結構地下連續墻遇微風化巖施工技術研究及應用

郭慶

摘要：深圳地鐵7號線地質復雜，地層變化大，大量存在上軟下硬地層，對連續墻施工工期有很大影響。茶光站地下連續墻設計位置穿越較厚的中風化巖層，嵌置位置多為微風化或中風化花崗巖巖層，若按照傳統工藝施工，施工成孔工效低，無法滿足工期要求。從實際出發，為確保工期、安全、質量等要求，在圍護結構施工中采用了預制鋼套筒導向嵌巖系統，有效解決了上述技術難題，達到了預定的工期目標并取得極大的工程效益。

關鍵詞：地鐵車站；深基坑；圍護結構；施工

中圖分類號：U231文獻標識碼： A

1、工程簡介

茶光站為深圳地鐵7號線工程中間站，設計起點里程為DK3+063.575，終點里程為DK3+299.975，全長236.4m。車站位于深圳南山區沙河西路與向南的西麗南路“丁”字交叉口南側，沿沙河西路南北方向布站。車站的東側為大沙河河堤、西側為永標大廈和西苑村住宅樓，北端是橫跨大沙河的西麗橋。車站采用明挖法施工，主體圍護結構采用 800 mm 厚地下連續墻，連續墻接頭采用鎖口管。

2、預制鋼套筒導向嵌巖系統施工工藝

2.1 工藝原理

在地質情況變化較大的地區，尤其是在斜向巖面地層情況下，地下連續墻采用沖擊成孔施工，易導致孔洞偏斜，垂直度較差，嚴重影響成孔率，制約成孔周期，從而造成整體工期的延誤，經濟損失和工期損失較大。傳統施工做法通常是采用協同不同強度巖性的巖石強度，即提起沖擊設備，往已經形成的沖擊孔中回填與強度較高巖性強度基本相同的巖石，以補強度較弱巖性巖石面的物理強度，使兩種或多種強度不同的巖性表面強度基本形同，最終效果為兩種或多種巖層其表面受壓強度基本達到同一界限，以保證成孔質量，防止偏孔；其回填面高度略高于現有強度較高巖面，重新進行沖擊成孔施工。本文所研究的預制鋼套筒導向嵌巖系統則不是協同各類巖性不同巖石強度，而是采用分割施工面減小鉆頭與巖石接觸面的方式先行破碎不同強度的巖石，再結合沖擊鉆機等設備進行鉆孔，以減輕沖擊鉆設備沖擊錘頭的工作強度，達到加快施工進度和節約成本的目的。

2.2 技術參數

1）車站主體圍護結構采用800mm厚地下連續墻，基本墻幅寬度為4.0m、5.0m及6.0m。地下連續墻嵌入全風化、強風化巖層的深度不小于6.5m；嵌入中風化巖層的深度不小于3m；嵌入微風化巖層的深度不小于1.5m。

2）采用CM358A型潛孔鉆，鉆桿直徑76mm，鉆頭直徑138mm，

3）鋼套筒采用外徑152mm，壁厚6mm鋼套筒管，標準長度為8.944m，。

4）選取三塊800mm×700mm×2cm厚限位鋼板，放置于鋼套筒的上、中、下三個部位，下部和中部的限位鋼板采用電焊方式與鋼套筒焊牢，上部臨時點焊。鋼圍檁采用400mm×800mm型鋼，鋼管內撐規格為Φ630m×16mm的無縫鋼管。

2.3 施工工藝流程

地質補勘→現澆導墻→成槽施工→加工預制鋼套筒導向嵌巖系統→預制鋼套筒導向嵌巖系統就位→嵌巖鉆機就位→嵌巖鉆機鉆進→成孔→移除預制鋼套筒導向嵌巖系統→沖擊鉆機就位→沖擊鉆機鉆進→地下連續墻成孔→清槽。

2.4 預制鋼套筒導向嵌巖系統施工工藝

2.4.1 鋼套筒選材及孔位布置

（1）選取三塊800mm×700mm×2cm厚限位鋼板，在每塊限位鋼板上畫出潛孔鉆孔位的點位，分7個或9個兩種，以該點位為圓心畫直徑為152mm的圓，用彩色粉筆或石筆畫出該圓的輪廓，用氧氣乙炔火焰槍進行切割。

（2）將分7根或9根兩種將直徑152mm的鋼套筒穿入限位鋼板的圓孔中，三塊限位鋼板分別放置于鋼套筒的上、中、下三個部位，下部和中部的限位鋼板采用電焊方式與鋼套筒焊牢，上部臨時點焊，這樣可根據地下連續墻孔深調節鋼套筒的長度。鋼套筒的標準長度為8.944m，現場準備若干1m、2m、5m等長度的臨時鋼套筒，可根據孔深選擇臨時鋼套筒焊接在標準長度的鋼套筒上。

圖1預制鋼套筒導向嵌巖系統成品照片

（3）孔位布設

標準段地下連續墻6m槽段按五個主孔（1～5），4個副孔（6～9）進行布設。

2.4.2埋設預制鋼套筒導向嵌巖系統

沖擊鉆機完成軟質地層鉆孔后，吊裝安放預制鋼套筒導向嵌巖系統，根據孔深選擇合適長度的鋼套筒，選擇原則為寧長勿短。將預制鋼套筒導向嵌巖系統吊起，用水平尺或錘球檢查，保證預制鋼套筒導向嵌巖系統的垂直度；下放至槽孔過程中速度應緩慢，防止碰到槽壁導致槽孔坍塌或鋼套筒變形；下放至孔底后用鋼筋穿過鋼套筒間隙橫跨在地下連續墻導墻的混凝土面上，兩側放置重物防止位移。高于導墻的鋼套筒用氧氣乙炔火焰槍切除，將預制鋼套筒導向嵌巖系統上部的限位鋼板下放至橫跨鋼筋上點焊固定，參見下圖：

圖2鋼套筒的切割及預制鋼套筒導向嵌巖系統的定位

2.4.3潛孔鉆成孔

潛孔鉆機就位后，首先，鉆頭對準布置好的鋼套筒孔位后，用水平尺或錘球檢查，保證鉆桿垂直度，然后，開始鉆進。每節鉆桿長度為3米，鉆進過程中通過添加鉆桿達到設計孔深。鉆機配套動力為一臺型號為LG-16/13GY排氣量16m3的空氣壓縮機。鉆進過程中，一方面，潛孔鉆機通過活塞桿往返運動，使回轉供風機構向前滑動，鉆具以一定軸壓作用于孔底，實現鑿巖推進；另一方面，通過其空心軸把高壓風送入鉆桿直達沖擊器，經由鉆頭通風孔完成孔底吹碴動作，將孔底雜物吹出孔外。

2.4.4沖擊鉆成孔

地下連續墻槽內潛孔鉆機施工完成后，繼續采用沖擊鉆機進行鉆進施工，本工藝選用CK-6C型沖擊鉆機進行沖擊成孔作業。沖擊鉆孔前，司鉆人員必須先熟悉地質狀況，確定所處地層，依據地質巖性調整鉆進參數。鉆進過程中沖擊鉆機不能產生位移或沉陷，否則應及時處理。處理孔內事故或因故停鉆時，必須將鉆頭提出孔外。樁機就位后開始鉆孔。沖擊巖石使其破碎,然后利用反循環排渣方式及時將破碎巖屑第一時間排出孔外。如此循環往復，直至鉆至設計深度。鉆進過程中注意調整成孔垂直度，成孔深度不得小于設計深度。

2.4.5泥漿凈化器清槽

沖擊成孔后，重復成槽施工工序，利用液壓成槽機開挖，槽段開挖到設計標高后，采用泥漿凈化機進行清槽施工。在導墻上安裝泥漿凈化機，入口通過鋼管連接至潛水泥砂泵出口。用吊車起吊泥砂泵將其放置至槽底，直接將槽底含石屑的濃泥漿抽出至泥漿凈化機。通過凈化機旋流分離作用，將泥漿排放回槽段內，石屑經過凈化機振動篩排至地面，石屑經分離作用，含水量及含泥量均較低，可直接裝車外運。

3、結語

在地下連續墻沖擊成孔施工過程中，斜向巖面巖層地質結構容易導致沖擊孔洞偏斜，垂直度出現較大偏差，嚴重影響成孔效率，制約成孔周期，從而造成整體工期的延誤，經濟損失和工期損失較大。本文依托項目實際，研制開發了預制鋼套筒導向嵌巖系統，有效解決了沖擊鉆機沖擊成孔過程中遇微風化和中風化花崗巖堅硬巖層斜向巖面沖擊孔洞偏斜的技術難題，節約人工費、機械租賃費及施工用電費約35萬元，工期提前60天。項目研究成果的應用，對整個地鐵7號線和類似地質結構的地鐵線路及房屋建筑等領域的堅硬巖層的深孔基礎施工影響巨大。

參考文獻：

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