摘 要 針對徐州軌道交通3號線大慶路站石灰?guī)r與砂質(zhì)頁巖互層現(xiàn)象嚴(yán)重，且?guī)r溶發(fā)育的問題，對大慶路站的地層條件以及鉆孔樁施工方法進行了系統(tǒng)分析與試驗，探討了大功率旋挖鉆機在復(fù)雜硬巖地層中的應(yīng)用。實踐表明在復(fù)雜硬巖地層，大功率旋挖鉆成孔在施工速度、成孔質(zhì)量等方面具有顯著優(yōu)勢，對類似地質(zhì)區(qū)鉆孔樁成孔具有很好的參考價值。

關(guān)鍵詞 大功率;旋挖鉆;硬巖地層;應(yīng)用

1工程概況及鉆孔樁設(shè)計

大慶路站位于老城區(qū)大慶路與二環(huán)北路路口南側(cè)250m處，沿大慶路南北布置，車站為地下兩層島式車站，主體結(jié)構(gòu)外包長度為196.6m。有效站臺中心里程處基坑開挖深度約16.64m，車站采用半蓋挖法施工，車站頂板覆土厚度約為2.44-3.59m。車站起點分界里程為右DK7+503.200，有效站臺中心里程為DK7+623.400，車站終點分界里程為右DK7+699.000。車站施工場地狹?。ò肷w挖車站、需分期分段施工）、工期短（業(yè)主要求鉆孔樁總工期90天）、文明施工要求高。

大慶路站主體結(jié)構(gòu)采用鉆孔灌注樁圍護，鉆孔灌注樁直徑1m，水平間距1.3m，分為A、B、C、D、E、F共計6種樁型，總計345根，樁長13～22m，抗拔樁采用直徑1.2m鉆孔灌注樁，共計24根，樁長23m，各樁樁底入完整中風(fēng)化石灰?guī)r深度不小于6m，入完整中風(fēng)化砂質(zhì)頁巖深度不小于8m。

2工程地質(zhì)

大慶路站場地覆蓋層厚度較?。?-5m），以填土與可-硬塑黏土為主，下伏基巖以寒武系灰?guī)r及砂質(zhì)頁巖為主。地面標(biāo)高35.38-36.71m，整體呈北低南高走勢。主要地質(zhì)結(jié)構(gòu)分別有[1]：1-1層松散雜填土、2-3a-4層硬塑黏土及充填可-硬塑黏土溶洞、12-6a-1層全風(fēng)化砂質(zhì)頁巖、12-6a-2層強風(fēng)化砂質(zhì)頁巖、12-6a-3層中風(fēng)化砂質(zhì)頁巖、12-6-3層中風(fēng)化石灰?guī)r，其中地表以下0-6m為強風(fēng)化地層，6m以下為中風(fēng)化頁巖及灰?guī)r地層，中風(fēng)化石灰?guī)r的抗壓強度為30-124Mpa。本工程主要不良地質(zhì)作用為巖溶，鉆孔見洞率29.2%。巖溶發(fā)育形態(tài)以沿石灰?guī)r與砂質(zhì)頁巖之間層面巖溶裂隙發(fā)育特征為主，局部石灰?guī)r區(qū)淺部基巖面附近有巖溶分布，層面裂隙連通性較好，裂隙內(nèi)水量豐富，巖溶綜合判定為中等發(fā)育。

3施工工藝

3.1 設(shè)備選型

根據(jù)以往工程經(jīng)驗和認(rèn)識，認(rèn)為旋挖鉆更適合軟弱地層，在強度30Mpa以上的硬巖地層中鉆進效率較低，而沖擊鉆能進行硬巖成孔。

試樁時，我們選用了Q-20型鉆機，平均鉆進速度在0.2m/h，中風(fēng)化灰?guī)r鉆進速度在0.08m/h，且經(jīng)常發(fā)生偏孔現(xiàn)象，坍孔現(xiàn)象也偶有發(fā)生，無法滿足工程進度及質(zhì)量要求[2]。

后選擇三一重工的SR360Ⅲ型旋挖鉆，通過合理的鉆頭選擇和工藝搭配，平均鉆進速度在3m/h，中風(fēng)化灰?guī)r鉆進速度在1m/h，滿足進度和文明施工要求。

3.2 施工工藝及鉆頭選擇

根據(jù)現(xiàn)場情況，采用無泥漿護壁干成孔工藝，特制4m長鋼護筒，護筒埋設(shè)至黏土層下方50cm，防止孔口滲漏以及周圍環(huán)境振動對鉆孔樁的影響[3]。干成孔工藝減少了泥漿制備工作，節(jié)約了場地，且避免了泥漿污染。

施工時采用截齒旋挖斗鉆至中風(fēng)化基巖面（約6m），進入中風(fēng)化基巖時更換截齒取芯筒鉆，單次進尺到0.6m左右提鉆，若巖芯斷裂，直接提出孔外，若巖芯完整，更換螺旋鉆頭加壓鉆進，巖芯崩裂后，再用截齒筒鉆取芯鉆進，最后由截齒旋挖斗清孔[4]。

4工藝分析與比較

4.1 沖擊鉆工藝分析

本工程共有20根圍護樁采用了沖擊鉆工藝施工，為便于對比分析，現(xiàn)將各樁在不同地層的鉆進情況進行總體統(tǒng)計，得出平均鉆進效率，詳見表1。

4.2 旋挖鉆工藝分析

本工程共有325根圍護樁及24根抗拔樁采用了旋挖鉆工藝施工，為便于對比分析，現(xiàn)將各樁在不同地層的鉆進情況進行總體統(tǒng)計，得出平均鉆進效率，詳見表2、表3。

4.3 工藝對比分析

與沖擊鉆相比，本工程采用旋挖鉆干成孔鉆進工藝具有如下優(yōu)點[5]：①無須制備泥漿，占用場地小，節(jié)約了水資源，且避免了泥漿對周邊環(huán)境的破壞，文明施工條件好;②黏土層采用鋼護筒成孔，護壁效果好，避免了坍孔現(xiàn)象;③超方量小，節(jié)約了混凝土;④鉆進速度快，旋挖鉆成孔速度平均為3h/根，是沖擊鉆效率的10倍以上;⑤鉆機對位準(zhǔn)確，不會發(fā)生偏孔現(xiàn)象;⑥孔底沉渣少，樁基質(zhì)量有保障。兩種工藝的對比分析詳見表4。

4.4 社會經(jīng)濟效益分析

通過測算采用旋挖鉆增加的成本與節(jié)約的混凝土、清水、膨潤土、泥漿外運等費用進行對比，發(fā)現(xiàn)相比于沖擊鉆，采用旋挖鉆后施工總成本略有下降。而采用旋挖鉆施工按期完成了業(yè)主下達的工期任務(wù)要求，且施工質(zhì)量和現(xiàn)場文明施工水平顯著提高，社會效益明顯。

5結(jié)束語

通過在大慶路站復(fù)雜硬巖地層的實際應(yīng)用表明，在巖溶發(fā)育等復(fù)雜硬巖地層，采用大功率旋挖鉆對比傳統(tǒng)沖擊鉆施工工藝將取得更好的社會經(jīng)濟效益，具有推廣價值。

參考文獻

[1] 宋剛.硬巖地層旋挖鉆進組合工藝的研究與應(yīng)用[J].施工技術(shù)，2011，40（2）：72-74.

[2] 姜衛(wèi)文，霍宗武.旋挖鉆進技術(shù)在廣東硬-堅硬巖地區(qū)中的應(yīng)用與創(chuàng)新[J].中國水運（下半月），2008，（1）：72-74.

[3] 吳志卿.淺談旋挖鉆與回旋鉆及沖擊鉆施工工藝[J].江西建材，2014，（23）：98，101.

[4] 王龍飛.硬質(zhì)地層中應(yīng)用旋挖鉆施工深孔樁基探索研究[A].《中國公路學(xué)會養(yǎng)護與管理分會第六屆學(xué)術(shù)年會論文集（下卷）》[C]，2016.

[5] 許首賢.談鉆孔樁（旋挖鉆）施工方法[J].山西建筑，2013，39（8）：53-55.

作者簡介

唐福源（1988-），男;畢業(yè)院校：同濟大學(xué)，專業(yè)：土木工程，工程師，現(xiàn)就職單位：中建隧道建設(shè)有限公司，研究方向：從事巖土工程施工工作。