侯啟超

（中鐵十九局集團(tuán)有限公司，北京 100176）

1 工程概況

本項(xiàng)目為北京地鐵14 號(hào)線土建工程18 合同段，由1 個(gè)站臺(tái)和2 個(gè)區(qū)間組成。其起點(diǎn)里程K32+899.951，終點(diǎn)里程K34+907.8，全長(zhǎng)2007.752 m，其中，紅廟站—甜水園站區(qū)間與甜水園站—朝陽(yáng)公園站區(qū)間平面圖見(jiàn)圖1。

圖1 紅廟站—甜水園站區(qū)間與甜水園站—朝陽(yáng)公園站區(qū)間平面

1.1 紅廟站—甜水園站區(qū)間

該區(qū)間設(shè)計(jì)起止里程K32+899.951～K33+498.282，全長(zhǎng)598.332 m，選取礦山法進(jìn)行施工。在線路里程K33+050.00 處線路的東側(cè)設(shè)立一座施工豎井。該區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道與施工豎井結(jié)合設(shè)置，距兩端車(chē)站分別為153 m 和437 m。

1.2 甜水園站—朝陽(yáng)公園站區(qū)間

該區(qū)間設(shè)計(jì)起止里程K33+734.982～K34+602.801，全長(zhǎng)867.818 m，選取礦山法施工。區(qū)間共設(shè)立兩個(gè)施工豎井及橫通道，分別設(shè)在里程為K33+819.832 和K34+126 的位置。

1.3 朝陽(yáng)公園站

朝陽(yáng)公園站設(shè)計(jì)起點(diǎn)分界里程為K34+602.800，終點(diǎn)里程為K34+907.700。朝陽(yáng)公園站采取兩端明挖、中間蓋挖的島式車(chē)站，朝陽(yáng)公園站是地鐵14 號(hào)線與3 號(hào)線的換乘站。車(chē)站位于朝陽(yáng)公園南路與甜水園街交叉丁字路口，其中，車(chē)站北端橫跨朝陽(yáng)公園南路伸入朝陽(yáng)公園內(nèi)，車(chē)站南端位于甜水園街偏東側(cè)，呈南北走向。車(chē)站主體位于甜水園街以及朝陽(yáng)公園內(nèi)的部位采用明挖施工，位于交叉路口部位采用架設(shè)軍便橋蓋挖，下穿熱力管溝段采取蓋板蓋挖。

2 旋挖鉆機(jī)的主要類型

2.1 小型旋挖鉆機(jī)

小型鉆機(jī)的扭矩為100 kN·m，發(fā)動(dòng)機(jī)功率為170 kW，具有的鉆孔直徑為500～1000 mm、約40 m 深，整臺(tái)機(jī)器約重40 t。小型鉆機(jī)主要應(yīng)用于以下方面施工。

（1）各種樓房進(jìn)行的護(hù)坡樁施工。

（2）樓房部分有關(guān)承重結(jié)構(gòu)樁的施工。

（3）城市改造工程的市政項(xiàng)目中有關(guān)各種樁徑在1 m 之內(nèi)的樁施工。

2.2 中型旋挖鉆機(jī)

中型鉆機(jī)的扭矩為180 kN·m，發(fā)動(dòng)機(jī)功率為200 kW，具有的鉆孔直徑為800～1800 mm、約60 m 深，整臺(tái)機(jī)器約重65 t。中型鉆機(jī)主要應(yīng)用于以下方面施工。

（1）各種交通設(shè)施中有關(guān)橋梁方面的橋樁施工。

（2）大型建筑工程、港口碼頭工程的承重結(jié)構(gòu)樁施工。

（3）城市內(nèi)有關(guān)高架橋方面的橋樁施工。

2.3 大型旋挖鉆機(jī)

大型鉆機(jī)的扭矩為240 kN·m，發(fā)動(dòng)機(jī)功率為300 kW，具有的鉆孔直徑為1000～2500 mm、約80 m 深，整臺(tái)機(jī)器重量要大于100 t。大型鉆機(jī)主要應(yīng)用于以下方面施工。

（1）各種高速公路項(xiàng)目、鐵路橋梁項(xiàng)目的特大橋樁施工。

（2）其他大型建筑工程中有關(guān)特殊結(jié)構(gòu)方面的承重基礎(chǔ)樁施工[1]。

3 旋挖鉆機(jī)的主要施工技術(shù)

3.1 施工工藝流程

鉆孔灌注樁一般采用旋挖鉆機(jī)成孔，配合泥漿攪拌機(jī)和泥漿泵，以及鋼筋籠加工設(shè)備和吊裝設(shè)備。為防止相鄰兩樁距離太近或間隔時(shí)間太短，造成塌孔，采取分批跳孔施工，相鄰樁孔不要連續(xù)施工，相鄰兩樁施工時(shí)間間隔≥24 h。鉆孔灌注樁施工工藝流程：樁位防線、人工挖探→埋設(shè)護(hù)筒→鉆機(jī)就位→鉆進(jìn)→清孔→成孔檢查→鉆機(jī)移位→鋼筋籠制作及安裝→下導(dǎo)管→混凝土灌注前準(zhǔn)備工作→混凝土灌注→拆、拔護(hù)筒→孔口回填。

3.2 施工前的準(zhǔn)備工作

進(jìn)場(chǎng)后應(yīng)及時(shí)清除雜物。由于北京地下管線復(fù)雜，要先進(jìn)行人工挖探，確定樁位沒(méi)有管線后，根據(jù)設(shè)計(jì)圖中有關(guān)鉆孔樁位的相關(guān)要求，設(shè)置中心線以及樁位[2]。利用全站儀測(cè)量放線，確定樁位以后，要做好相應(yīng)的標(biāo)示和保護(hù)。

3.3 埋設(shè)護(hù)筒

埋設(shè)護(hù)筒時(shí)，其中心軸線需對(duì)正樁位中心，維持其垂直度，周?chē)灭ね吝M(jìn)行分層回填，以防泥漿流失引起護(hù)筒位移以及掉落。如護(hù)筒底部土層不屬于黏性土，則需挖深或者換土處理，然后再將護(hù)筒進(jìn)行安放。

3.4 鉆機(jī)安裝就位

鉆機(jī)需由技術(shù)專員進(jìn)行指導(dǎo)安裝，在指定位置安裝就位后需精心調(diào)平，防止其傾斜和移位。

3.5 泥漿配制

由于旋挖鉆機(jī)速度較快，一旦護(hù)壁施工處理得不好，容易出現(xiàn)坍孔現(xiàn)象[3]，因此應(yīng)注意護(hù)壁泥漿質(zhì)量要求。開(kāi)孔使用的泥漿用優(yōu)質(zhì)的膨潤(rùn)土制作，施工中要經(jīng)常測(cè)定泥漿比重、黏度、含砂率和膠體率。

3.6 施工控制

鉆機(jī)在施工初期需慢速運(yùn)轉(zhuǎn)，以便掌握地層中的各種影響因素，進(jìn)而確定各種鉆進(jìn)參數(shù)。因使用泥漿護(hù)壁，需給其足夠的護(hù)壁時(shí)間，故鉆進(jìn)時(shí)不宜進(jìn)尺過(guò)快，并保持泥漿面高于護(hù)筒頂40 cm。進(jìn)行提鉆時(shí)，需及時(shí)向孔內(nèi)補(bǔ)漿，以保持泥漿高度。

3.7 檢孔和清孔作業(yè)

待鉆進(jìn)至指定深度時(shí)，及時(shí)下放導(dǎo)管進(jìn)行清孔。通過(guò)磨盤(pán)式撈渣法，可一次撈渣或多次撈渣。按要求檢測(cè)各種幾何尺寸，合格后再下鋼筋籠及導(dǎo)管，并用泥漿泵再次清孔。復(fù)測(cè)孔底沉淀物厚度，若超過(guò)要求，可在灌注混凝土前，對(duì)孔底進(jìn)行高壓射水或吹風(fēng)數(shù)分鐘，使沉淀物漂浮后立即灌注水下混凝土。

3.8 鋼筋籠制、安

鋼筋籠通過(guò)加工場(chǎng)進(jìn)行統(tǒng)一加工，通過(guò)焊接方式進(jìn)行主筋連接。為確保鋼筋籠和鉆孔的中心相互重合，并保證其保護(hù)層厚度，可沿其縱向及環(huán)向，每隔一定距離設(shè)置保護(hù)墊塊。鋼筋籠進(jìn)行下放時(shí)，結(jié)合樁位中心位置在護(hù)筒上做好標(biāo)記，確保其中心和樁中心保持一致。鋼筋籠需用吊筋固定好，避免澆筑混凝土?xí)r鋼筋籠上浮。

3.9 水下砼灌注施工

砼灌注通常選擇提升導(dǎo)管法，導(dǎo)管下至距孔底0.5 m 處，導(dǎo)管直徑為30 cm，每1～2 m 進(jìn)行分節(jié)。底節(jié)長(zhǎng)4 m，利用法蘭盤(pán)螺栓將各節(jié)進(jìn)行連接，灌前需檢查管氣密性，檢查合格后才可使用。導(dǎo)管上需安裝封底漏斗，并用自制砼球在二者之間形成隔水栓，通過(guò)撥球法進(jìn)行封底。提升導(dǎo)管時(shí)保持平穩(wěn)，嚴(yán)禁將導(dǎo)管提離混凝土面，灌注時(shí)導(dǎo)管埋深在2～6 m。邊灌邊拔，嚴(yán)格控制計(jì)算最后一次澆筑混凝土量，使裝頂標(biāo)高比設(shè)計(jì)標(biāo)高高出0.5～0.8 m，確保樁頂混凝土質(zhì)量。

4 鉆孔樁施工中的常見(jiàn)問(wèn)題及解決措施

4.1 坍孔問(wèn)題

（1）坍孔的主要原因：①加泥漿不及時(shí)或者泥漿密度沒(méi)有達(dá)到要求；②砂層鉆進(jìn)時(shí)進(jìn)尺太快或者鉆速太快；③吊施鋼筋籠時(shí)，碰撞孔壁或者操作時(shí)間太長(zhǎng)，導(dǎo)致孔壁坍塌。

（2）解決措施：①對(duì)鋼筋骨架進(jìn)行提升操作和下落操作時(shí)需保持垂直；護(hù)筒四周通過(guò)黏土進(jìn)行填封緊密；鉆進(jìn)過(guò)程中要及時(shí)加入新鮮泥漿，并使其比孔外水位高；如果遇流砂土層、松散土層等，可以適當(dāng)增加泥漿密度，不可進(jìn)尺過(guò)快或長(zhǎng)時(shí)間鉆孔；②對(duì)于輕度坍孔，可增加水泥漿密度及提升水位；對(duì)于嚴(yán)重坍孔，可以利用黏土泥膏進(jìn)行投入，等孔壁穩(wěn)定以后再低速鉆進(jìn)。

4.2 鉆孔偏移問(wèn)題

（1）孔位偏移的主要原因：①樁架不夠穩(wěn)定，鉆桿導(dǎo)架沒(méi)有保持垂直，鉆機(jī)出現(xiàn)磨損，部件有松動(dòng)現(xiàn)象，或者鉆桿發(fā)生彎曲，接頭部分不直；②土層部分軟硬不均勻。

（2）解決措施：①安裝鉆機(jī)時(shí)，需從水平方向和垂直方向?qū)?dǎo)架進(jìn)行校正，對(duì)鉆孔設(shè)備進(jìn)行檢修，及時(shí)更換問(wèn)題設(shè)備，遇到軟硬土層需控制其進(jìn)尺，采取低速鉆進(jìn)的方式；②偏斜如果過(guò)大，可填入石子黏土等進(jìn)行重新鉆進(jìn)，并控制鉆進(jìn)速度。

4.3 流砂問(wèn)題

（1）流砂的主要原因：①孔外部水壓力大于內(nèi)部，孔壁比較松散，導(dǎo)致大量流砂堆積在樁底；②遇到粉砂層，其泥漿缺乏足夠的密度，使得孔壁沒(méi)有形成泥皮。

（2）解決措施：①孔內(nèi)部水位比外部高0.5 m 以上，并增加泥漿密度；②流砂比較嚴(yán)重的時(shí)候，可以向其中拋入碎磚、石塊、黏土等，用錘將其沖入流砂層，形成泥漿結(jié)塊，以防流砂涌入。

4.4 鋼筋籠偏移和變形問(wèn)題

（1）鋼筋籠偏移和變形的主要原因：①鋼筋籠長(zhǎng)度太大，沒(méi)有設(shè)加勁箍，鋼度沒(méi)有達(dá)到要求，導(dǎo)致變形；②鋼筋籠上沒(méi)有設(shè)墊塊；③樁孔自身出現(xiàn)偏移或偏位現(xiàn)象。鋼筋籠吊放未垂直緩慢放下，而是斜插入孔內(nèi)；④孔底還留有沉渣，導(dǎo)致鋼筋籠沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)深度。

（2）解決措施：①鋼筋太長(zhǎng)，需分2～3 節(jié)進(jìn)行制作，分段進(jìn)行吊放，分段進(jìn)行焊接或者設(shè)置加勁箍對(duì)其進(jìn)行加強(qiáng)；②鋼筋籠的主筋需每隔一段，設(shè)置混凝土墊塊或者焊耳環(huán)，以此有效控制保護(hù)層厚度；③樁孔本身出現(xiàn)偏斜或偏位現(xiàn)象，需在下鋼筋籠前進(jìn)行糾正，對(duì)孔底沉渣需置換成清水或者密度適中的泥漿。

5 結(jié)束語(yǔ)

旋挖鉆機(jī)廣泛應(yīng)用于地鐵建設(shè)，可以提高施工質(zhì)量和效益。隨著施工工藝的不斷發(fā)展，旋挖鉆機(jī)也具備了更加成熟的施工技術(shù)，部分原有缺陷也被有效解決，提升了施工企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益，具有較好發(fā)展前景。