地鐵隧道鉆孔灌注樁施工技術探析

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摘要:以上海某大型商業(yè)綜合體項目為例研究鄰近地鐵隧道條件下鉆孔灌注樁施工的技術要點。通過分析工藝性試驗結(jié)果，對使用長套筒跟進保護施工及在夜間地鐵停運期間進行施工兩種方法造成的影響進行比較，確認了后者的可行性。施工監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，在施工技術措施適當?shù)那闆r下，在夜間地鐵停運期間進行鄰近地鐵隧道的鉆孔灌注樁施工可有效控制地鐵區(qū)間的水平位移，保證隧道的安全。

關鍵詞:地鐵隧道，鉆孔灌注樁，水平位移，夜間施工

1概述

近二十年來軌道交通建設在全國各地飛速發(fā)展，以上海為代表的大型城市已建成總里程居世界前列的軌道交通網(wǎng)。大型商業(yè)樓及辦公樓在選址時傾向于便于搭乘軌道交通，甚至直接與車站相接的區(qū)域，因此如何在施工過程中做好對軌道交通線路的保護是上述工程建設的首要課題。本文將結(jié)合工程實例研究鄰近地鐵隧道區(qū)間條件下鉆孔灌注樁施工的技術措施。

2工程實例

2．1工程背景

上海某大型商業(yè)綜合體項目位于上海市長寧區(qū)。由于地鐵二號線隧道橫穿項目用地，工程建設分為東西兩個區(qū)進行。建設場地原為歷史保護建筑，因此工程建設包括對部分保護建筑物的復建，其中部分保護建筑的樁基需緊鄰地鐵隧道施工。

2．2工程地質(zhì)

根據(jù)勘查報告，本工程場地整體上屬正常地層分布區(qū)，第①層雜填土及浜填土，層厚3m;第②層黏土，層厚1．6m;第③層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，層厚3．3m;第④層淤泥質(zhì)黏土，層厚7．6m;第⑤層黏土及粉質(zhì)黏土，層厚21．6m;第⑥層粉質(zhì)黏土，層厚3m;第⑦層粉砂及粉細沙，層厚13．6m。

2．3工藝概況

以銀杏屋為代表的保護建筑物位于地鐵二號線正上方，基礎形式采用傳統(tǒng)的泥漿護壁鉆孔灌注樁，樁徑600mm，樁長40m，鉆孔樁邊緣至地鐵隧道最小距離為3．3m，樁與隧道關系見圖1。

3工藝性試驗

3．1試驗背景

根據(jù)同類工程的研究結(jié)果，在鄰近地鐵區(qū)間隧道的條件下進行鉆孔灌注樁施工時，使用長套筒跟進保護可以有效減小隧道變形［1］。此外在夜間地鐵停運期間進行施工可避免施工過程中周邊土體受列車通過造成的振動的影響，對防止縮頸及坍孔有積極作用。但考慮到本工程實際情況，如采用套筒輔助鉆進成孔則無法在地鐵停運期間內(nèi)完成灌注樁的施工，因此為選取最優(yōu)施工方案進行工藝性試驗。

3．2試驗介紹

在擬施工場地選取2根工程樁作為工藝性試驗試樁，樁徑600mm，樁長43m，編號坑S1，S2。其中僅S2采用鋼護筒護壁方式施工。在距離2根試樁中心約3．5m位置各設置1個土體測斜孔，用以監(jiān)測施工過程對周邊環(huán)境的影響，監(jiān)測深度至樁底。試樁施工階段每天監(jiān)測2次～3次，試樁完成后再連續(xù)監(jiān)測，觀測后續(xù)的土體位移變化，至土體穩(wěn)定。

3．3試驗結(jié)果

根據(jù)S1測斜孔深度與變形量關系圖顯示，S1在成孔后變形量最大，變形量為2mm左右，隨著施工過程進行，變形量逐漸減小，混凝土澆筑后達到0．4mm左右，之后變形量有所反彈最終趨于穩(wěn)定，最終變形量均保持在0．5mm左右，詳見圖2。根據(jù)S2測斜孔深度與變形量關系圖顯示，由鋼護筒形式護壁施工的試樁S2，成孔后變形量在1mm左右，隨著施工過程進行，變形量逐漸減小，混凝土澆筑完成后達到最小變形量在0．5mm左右，之后變形量開始反彈，最終變形量均保持在1．5mm左右，詳見圖3。

3．4結(jié)果分析

夜間施工的S1變形量最大值(2mm)出現(xiàn)在成孔后，后續(xù)趨于穩(wěn)定(0．5mm～1mm);采用護筒的S2變形最大值(1．5mm)出現(xiàn)在混凝土澆筑完成后4d～5d(1mm～2mm)。夜間施工的S1隨深度變化最終變形量區(qū)別不大;使用套筒的S2數(shù)據(jù)較為離散。通過比較S-1(夜間施工)與S-2(套筒護壁)的監(jiān)測數(shù)據(jù)，S1在成孔及清孔階段造成的土體變形在混凝土澆筑后會逐步穩(wěn)定并有一定的恢復，最終對周圍土體造成的變形影響較小，基本在1mm以內(nèi)。使用套筒護壁工藝施工鉆孔樁，由于成孔后下放套筒需較長時間，且套筒與孔壁之間無法完全緊貼，套筒與孔壁之間的間隙造成混凝土澆筑后變形穩(wěn)定時間相對較長且離散性較大。綜合考慮上述因素后，決定在不使用鋼護筒的情況下進行鉆孔樁的施工，但必須保證整個施工過程于地鐵停運期間完成。

4關鍵技術措施

為確保地鐵區(qū)間隧道萬無一失，鄰近地鐵的鉆孔灌注樁除應滿足通常施工的要求外還應采取額外的保護措施。

4．1測量定位

施工前，根據(jù)地鐵監(jiān)護單位提供的坐標將地鐵隧道邊線輪廓完整放樣至施工地坪上，在監(jiān)護單位復核無誤后，在隧道邊線坐標點敲入鋼釘并用紅油漆作醒目標識，每根樁位放樣完成后，除常規(guī)的監(jiān)理復核外，開孔前尚需由地鐵監(jiān)護現(xiàn)場確認。

4．2泥漿護壁

護壁漿液視現(xiàn)場實際情況，如有需要則采用膨潤土人工造漿，以提高泥漿性能指標;漿液性能定期測試，新漿要求比重1．04～1．05，粘度20s～24s;循環(huán)漿要求比重1．15～1．20，粘度20s～26s。必要時，可在泥漿中配入重晶石以增加比重，防止坍孔。

4．3鉆進成孔

成孔開始前應做好充分的準備工作，施工過程做好施工原始記錄。成孔時鉆機定位準確、水平、穩(wěn)固，鉆機定位后，應用鋼絲繩將護筒上口掛帶在鉆架底盤上。成孔過程中鉆機塔架頭部滑輪組、回轉(zhuǎn)器與鉆頭應始終保持在同一鉛垂線上，保證鉆頭在吊緊狀態(tài)下鉆進。鉆進時應根據(jù)不同的土質(zhì)采用不同的鉆速，避免樁徑擴孔和縮徑影響質(zhì)量，以確保不大于1/200的垂直度。如發(fā)生孔斜，在偏斜處吊住鉆頭，上下反復掃孔，使孔校直。

4．4混凝土灌注

為確保成樁速度，在二次清孔開始前就應通知混凝土供應商派出運輸車輛，以確保清孔結(jié)束后能立即澆筑混凝土。為避免夜間施工擾民，混凝土澆筑中安排專人對攪拌車引領，要求不鳴笛不開大燈;考慮到工程樁樁徑600mm，采用直徑200mm的導管以防止卡管現(xiàn)象發(fā)生，并對每節(jié)導管進行編號便于安裝;在拆除導管時用專用扳手進行拆除，嚴禁敲打?qū)Ч堋?/p>

4．5應急預案

如發(fā)生孔口坍塌，難以處理的，應將此孔用黏性土回填，待回填土固結(jié)后，重新開孔鉆進。如因特殊原因?qū)е乱?guī)定時間內(nèi)無法順利成樁的，則必須在地鐵運營開始前進行回填，回填采用黏土拌合7%水泥進行回填，并向相關各方進行匯報。

5監(jiān)測數(shù)據(jù)施工期間

地鐵隧道區(qū)間自動監(jiān)測裝置記錄的隧道上行線及下行線的水平收斂位移情況見圖4，圖5，其中ZSSL18～ZSSL24為周邊上行線監(jiān)測點，ZXSL13～ZXSL19為下行線監(jiān)測點，由于鉆孔灌注樁施工對隧道水平位移的影響大于豎向位移［2］，故此處選用水平位移數(shù)據(jù)，且由于前期周邊基坑開挖對隧道已產(chǎn)生一定影響，故此處累計水平位移的初始值不為零。詳細數(shù)據(jù)見圖4，圖5。根據(jù)監(jiān)測結(jié)果顯示，本工程鄰近地鐵隧道的鉆孔灌注樁施工過程基本未對2號線隧道區(qū)間造成影響。

6結(jié)語

在鄰近地鐵隧道的條件下進行鉆孔灌注樁施工時隧道的安全必須放在第一位考慮。在受到條件限制無法使用長套筒跟進保護的情況下，將施工時間安排在地鐵停運的夜間進行可有效控制地鐵區(qū)間的水平收斂位移，保證隧道的安全。施工時還應加強定位的測量復核，同時提高泥漿護壁的質(zhì)量防止坍孔，并做好特殊情況下的應急預案，確保施工的質(zhì)量與安全。

作者:沈鳴 單位:華潤置地(上海)有限公司