曹 龍 濱， 魯 金 貴， 鄭 愛(ài) 國(guó)

(中國(guó)水利水電第五工程局有限公司，四川 成都 610066)

1 概 述

杭州市臨安區(qū)苕溪南街下穿隧道范圍西起五岔路口西側(cè)，東至五岔路口東側(cè)，隧道全長(zhǎng)約370 m(西口U型槽段長(zhǎng)140 m，明挖暗埋段長(zhǎng)100 m，東口U型槽段長(zhǎng)130 m)。隧道采用閉合矩形框架結(jié)構(gòu)，凈空高5 m，凈寬19.1～19.9 m，隧道結(jié)構(gòu)采用外包防水。

隧道采用明挖順作法施工，圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用鉆孔灌注樁，內(nèi)支撐采用混凝土支撐+鋼支撐，圍護(hù)結(jié)構(gòu)外側(cè)采用高壓旋噴樁止水帷幕，鉆孔灌注樁尺寸為φ800@1000，樁長(zhǎng)分別為：10 m 、11 m、13 m與14 m。下穿隧道圍護(hù)結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)斷面見(jiàn)圖1。

苕溪南路下穿隧道工程地層自上而下主要為碎石填土、卵石夾漂石層、強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖、中等風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖。其中卵石夾漂石層卵石粒徑一般以5～10 cm為主，局部夾漂石，最大粒徑達(dá)30 cm以上，卵礫石質(zhì)地堅(jiān)硬，呈亞圓形，部分為扁平狀，母巖成分以凝灰?guī)r、石英砂巖為主，層厚1.8～4.8 m；強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖結(jié)構(gòu)大部分已破壞，巖芯呈塊狀，局部呈短柱狀，手可折斷，局部夾中等風(fēng)化巖塊，層厚0.8～4.3 m；中等風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖為中厚層狀構(gòu)造，局部孔段水平層理較明顯，巖芯呈柱狀、短柱狀，節(jié)理裂隙較發(fā)育，遇水易軟化、失水干裂，屬軟巖。

2 施工方法的選擇

圖1 苕溪南路下穿隧道圍護(hù)結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)橫斷面圖

通常采用的鉆孔灌注樁施工工藝及方法比較成熟，但考慮到鉆孔灌注樁要穿越卵石夾漂石層、強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖層、中等風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖層，成孔難度較大，因此，成孔方式的選擇既決定了鉆孔灌注樁施工的成敗，又直接影響到下穿隧道圍護(hù)結(jié)構(gòu)的施工進(jìn)度，進(jìn)而制約著下穿隧道的直線工期?？紤]到成孔的重要性，在進(jìn)行鉆孔灌注樁施工前，項(xiàng)目部技術(shù)人員根據(jù)以往的施工經(jīng)驗(yàn)并經(jīng)多方咨詢(xún)、調(diào)查，制定了兩套成孔方案并進(jìn)行了對(duì)比分析，具體分析情況見(jiàn)表1。

表1 鉆孔灌注樁成孔方法比選表

因灌注樁穿越的卵石夾漂石層層厚較大并有一定的入巖要求，且沖擊鉆對(duì)各種地層的適用性較強(qiáng)，初步選定采用沖擊鉆成孔試樁；另外選定一處樁位采用旋挖鉆成孔，確定其適用性，以對(duì)兩種方案進(jìn)行最終的確定與比較。

3 試樁結(jié)果及分析

成孔初步方案確定后，項(xiàng)目部技術(shù)人員對(duì)試樁過(guò)程進(jìn)行了全面跟蹤、旁站，試樁結(jié)果見(jiàn)表2。

由試樁結(jié)果得出以下結(jié)論：采用旋挖鉆+單底雙開(kāi)門(mén)斗齒鉆斗進(jìn)行灌注樁施工，單樁施工速度偏慢，無(wú)法滿足隧道圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工進(jìn)度需求，在成孔過(guò)程中塌孔比較嚴(yán)重，造成灌注樁混凝土超灌嚴(yán)重，需優(yōu)化施工工藝；而采用沖擊鉆進(jìn)行灌注樁施工時(shí)，單樁施工速度太慢，耗電量大，不經(jīng)濟(jì)且塌孔嚴(yán)重，造成灌注樁混凝土超灌極其嚴(yán)重。由此可見(jiàn)，沖擊鉆對(duì)苕溪南路下穿隧道鉆孔灌注樁施工不適用，予以淘汰。

4 成孔方法的優(yōu)化

表2 試樁結(jié)果表

由下穿隧道灌注樁試樁結(jié)果可知：采用旋挖鉆成孔工藝適用于苕溪南路下穿隧道灌注樁施工，但需優(yōu)化施工工藝，即：需提高單樁施工速度并減少成孔塌孔率，以降低混凝土超灌系數(shù)。項(xiàng)目部技術(shù)人員經(jīng)查閱相關(guān)資料并經(jīng)多方咨詢(xún)、踏勘后決定采用短螺旋鉆施工工藝，該工藝成孔屬于干作業(yè)法，鉆機(jī)仍采用旋挖鉆機(jī)，只是在臨近鉆頭2～3 m內(nèi)裝置帶螺旋葉片的鉆桿并安裝單頭單螺旋鉆頭(圖2)，在樁位處切削土層，被切土塊、鉆屑隨鉆頭旋轉(zhuǎn)、沿著有少量螺旋葉片的鉆桿上升，積聚在短螺旋葉片上形成“土柱”(圖3)，此后靠提鉆、反鉆、甩土將鉆屑撒落在孔周，一般每鉆進(jìn)0.5～1 m需提鉆甩土一次。

另外，為降低塌孔頻率，減少灌注樁水下混凝土的灌注量，采用鋼套筒護(hù)壁，鋼套筒直徑為800 mm，長(zhǎng)度為8 m，筒壁厚2 cm。護(hù)筒采用液壓振動(dòng)錘安裝就位，待混凝土澆筑完成后拔出。采用短螺旋鉆進(jìn)行鉆孔灌注樁施工的工藝見(jiàn)圖4。

圖2 單頭單螺旋鉆頭示意圖

5 方案優(yōu)化后取得的效果

采用“短螺旋鉆成孔+鋼護(hù)筒護(hù)壁”法進(jìn)行苕溪南路下穿隧道鉆孔灌注樁施工后，灌注樁的施工效率得到大幅度提升，最大施工速率達(dá)到了14根/d，混凝土超灌系數(shù)由1.9降到1.2，既節(jié)約了成本，又使下穿隧道圍護(hù)結(jié)構(gòu)得以提前完工，為隧道全面進(jìn)行基坑開(kāi)挖施工打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

圖3 短螺旋鉆施工形成的“土柱”圖

圖4 短螺旋成孔法灌注樁施工工藝框圖

6 結(jié) 語(yǔ)

采用短螺旋鉆成孔法進(jìn)行苕溪南路下穿隧道鉆孔灌注樁施工雖然取得了成功，但在進(jìn)行成孔方法選擇的過(guò)程中存在施工經(jīng)驗(yàn)欠缺、思路狹窄等不足；另外，受地勘資料的局限性，部分灌注樁底部入巖時(shí)較困難，在更換了巖石鉆頭后方達(dá)到設(shè)計(jì)樁位。但是，可以相信，隨著市政地下工程領(lǐng)域圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工技術(shù)的不斷成熟，先進(jìn)的施工工藝、工法將會(huì)大量涌出，需要我們共同探索、學(xué)習(xí)、進(jìn)步與提高。