摘 要：本文以長株潭城際鐵路綜合Ⅲ標(biāo)車輛段工區(qū)聯(lián)合車庫樁基礎(chǔ)施工為實例，闡述旋挖鉆在巖溶地區(qū)樁基礎(chǔ)施工過程中的工藝原理、方案比選、針對溶洞、斜巖所采用的處理方法等，通過本工程實踐，使得巖溶發(fā)育地區(qū)樁基礎(chǔ)的施工工藝及技術(shù)得到了成功驗證和發(fā)展，取得了較為成熟的經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：巖溶地區(qū) 旋挖鉆 鋼護筒 溶洞 斜巖

一、工程概況

長株潭城際鐵路綜合Ⅲ標(biāo)株洲車輛段工程地處株洲市荷塘區(qū)境內(nèi)，為長株潭城際鐵路跨株洲車輛段遷改配套的站線及生產(chǎn)生活房建工程。新建線路起始里程為CLDK0+ 000～CLDK2+576，全長2576m，前接430專用線，主要房建工程共32棟，含樁基礎(chǔ)的房屋 7 棟，合計42263㎡；因廠房及辦公用房建筑區(qū)域處于巖溶發(fā)育區(qū)段，房屋建筑樁基礎(chǔ)（摩擦樁）均采用φ0.8m樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，設(shè)計樁長6～35m。

二、地質(zhì)情況

根據(jù)湖南核工建設(shè)地質(zhì)勘測資料揭示，表層為第四系人工填土層（Q4ml）下主要為第四系全新統(tǒng)坡沖洪層（Q4al+pl）粉質(zhì)粘土、細(xì)圓礫土，覆蓋層細(xì)砂、中砂層厚0～12m（軟弱夾層占勘探孔位44%）；下伏基巖為盆系（D2q）灰?guī)r?；鶐r為（8）2-2強風(fēng)化帶（W3）及（8）2-3弱風(fēng)化帶（W2），巖溶較發(fā)育多為填充型溶洞。基巖頂面標(biāo)高3-15m，多數(shù)在6-8m見基巖面。場地位于黃塘均壩斷褶帶與白馬壟梅林橋斷褶帶之間，受柏先橋逆斷層及次生斷層影響，區(qū)內(nèi)巖溶較發(fā)育，最大溶洞高度為7.6米，最大覆厚砂層達(dá)到11.9米。由上面地質(zhì)勘測資料分析，旋挖機在復(fù)雜地質(zhì)鉆進(jìn)時要根據(jù)地質(zhì)資料進(jìn)行具體情況施工，特別在覆厚砂層和較大溶洞地方本

三、施工前準(zhǔn)備

事先清理施工現(xiàn)場地表植物、雜物，機械平整、碾壓場地，規(guī)劃施工機械站位和道路，填筑片石并平整壓實，承臺范圍內(nèi)鋪設(shè)2cm厚鋼板，挖設(shè)排水溝。泥漿循環(huán)系統(tǒng)包括：泥漿循環(huán)池，泥漿沉淀池，砂石泵，泥漿泵及泥漿管，進(jìn)水管及水泵等。泥漿循環(huán)池和泥漿沉淀池用普通紅磚砌筑，1：2.5水泥砂漿抹面，池底澆筑50mm厚C20混凝土墊層，池頂設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)防護欄桿。泥漿循環(huán)池和泥漿沉淀池深3m，半埋式設(shè)置，其容量滿足附近樁基的泥漿容量。旋挖鉆機鉆孔泥漿采用膨潤土泥漿，泥漿配比事先通過試驗調(diào)配確定。

四、主要施工工藝及注意事項

（一）樁位測量及放樣

按照設(shè)計單位提供施工總平面圖和控制網(wǎng)中所設(shè)置的導(dǎo)線點、水準(zhǔn)點進(jìn)行導(dǎo)線控制網(wǎng)的復(fù)測形成復(fù)測成果報告。復(fù)測成果精度滿足規(guī)范要求后補充加密施工所需要的各種標(biāo)樁，建立滿足施工要求的平面和立面施工測量控制網(wǎng)。依據(jù)施工順序計算施工樁位坐標(biāo)并放樣樁位，埋設(shè)護樁。

（二） 鉆孔平臺及護筒的埋設(shè)

鉆孔平臺平整時，要先進(jìn)行測量放線，通過四個角來確定平臺的大?。蛔o筒埋設(shè)要根據(jù)地質(zhì)資料先進(jìn)行分析，一般地質(zhì)情況護筒直徑比鉆孔直徑大40cm：有溶洞的樁孔根據(jù)鉆孔樁穿過溶洞的層數(shù)確定護筒的直徑；護筒的深度根據(jù)各樁地質(zhì)條件確定，厚度采用8mm及以上的鋼板制作。護筒埋設(shè)高出施工地面0.5m以上。埋置深度在黏性土不小于1m，砂土中不小于2m，當(dāng)表面松軟時，將護筒埋置于較硬密實的土層中至少0.5m。護筒頂面中心與設(shè)計樁位偏差不得大于5cm，傾斜度不得大于1%。旋挖鉆施工樁基礎(chǔ)巖溶區(qū)段的鋼護筒跟進(jìn)首先跟進(jìn)至基巖面后，依據(jù)巖溶溶腔發(fā)育程度確定跟進(jìn)進(jìn)尺。注意事項：通過地質(zhì)勘測資料結(jié)合實際情況來埋設(shè)鋼護筒，減少浪費。

（三）旋挖機就位

旋挖機就位時，要事先檢查鉆機的性能狀態(tài)是否良好。保證鉆機工作正常，保證樁位附近平整，把旋挖機開到樁位旁，螺旋鉆頭的尖端對樁位標(biāo)注點，鉆頭中心偏差不大于5cm。鉆機停位回轉(zhuǎn)中心距孔位3-4cm間。變幅油缸盡可能將桅桿縮回，以減小鉆機自重和提升下降脈動壓力對孔的影響。檢查在回轉(zhuǎn)半徑是否有障礙物影響回轉(zhuǎn)。鉆機就位后，側(cè)放護筒頂，鉆機平臺標(biāo)高，用于鉆孔時孔深測量參考。

（四） 旋挖機鉆孔作業(yè)

1、旋挖鉆的鉆進(jìn)是用動力頭驅(qū)動鉆桿和鉆頭旋轉(zhuǎn)，利用鉆頭下端的合金鉆頭對土層進(jìn)行切削破碎，切削的土體被擠進(jìn)鉆斗，裝滿后將鉆斗提出孔口，旋轉(zhuǎn)鉆機底盤然后反轉(zhuǎn)，并開啟鉆斗閥門，將土體排放到地面后，集中利用自卸車運走。旋挖機在鉆進(jìn)過程中要根據(jù)地質(zhì)及時更換鉆頭，在土層和砂層時采用十字牙輪掏渣斗，這樣在鉆進(jìn)過程中渣土進(jìn)入掏渣斗時也對護壁進(jìn)行了擠壓加固；

2、旋挖鉆機初始鉆進(jìn)進(jìn)尺要緩慢，盡量減少鉆桿晃動，保證鉆孔的垂直度。鉆進(jìn)過程中，需根據(jù)地質(zhì)情況控制進(jìn)尺速度，由硬地層鉆到軟土層時，可適當(dāng)加快鉆進(jìn)速度；當(dāng)有軟地層變?yōu)橛驳貙訒r，要減速慢進(jìn)；在易縮徑的地層中，應(yīng)適當(dāng)增加掃孔次數(shù)，防止縮徑，對硬塑層采用快轉(zhuǎn)速鉆進(jìn)，以提高鉆進(jìn)效率，砂層則采用慢轉(zhuǎn)速慢鉆進(jìn)并適當(dāng)增加泥漿比重和粘度。應(yīng)隨時調(diào)整機架保持鉆桿垂直、位置正確，防止因鉆桿晃動引起擴大孔徑及增加孔底沉渣。斗底鐵門在鉆進(jìn)中始終要保持關(guān)閉狀態(tài)，以防止鉆斗的土砂掉落到孔內(nèi)。

3、旋挖機在鉆進(jìn)時，要注意在鉆進(jìn)時進(jìn)尺的控制。應(yīng)根據(jù)旋挖斗的容量，一般在斗容量的三分之二為合適。進(jìn)尺深度除了根據(jù)樁徑而定，也要根據(jù)地層的密度控制進(jìn)尺深度。進(jìn)尺過多，導(dǎo)致卸土困難，還會導(dǎo)致埋鉆卡鉆的事故發(fā)生；過少會延誤施工進(jìn)度與設(shè)備、能源的消耗，成本提高，降低了效率。

4、成孔后鉆頭要多次上下往復(fù)作業(yè)進(jìn)行洗孔，以保證孔徑滿足要求。對泥漿性能進(jìn)行隨時觀測和試驗，以保證鉆孔過程中泥漿的性能穩(wěn)定，防止孔內(nèi)水位波動，護壁質(zhì)量不佳，使孔壁砂向孔內(nèi)涌流?？椎拇怪倍戎饕强空{(diào)整機座、大臂和鉆桿座孔之間的相對位置來確定的。因為大臂和鉆桿座孔上都裝有刻度盤，調(diào)整大臂和鉆桿座孔的相對位置，通過刻度盤指針的指示即可知道鉆桿是否垂直于機座；

五、總結(jié)

（一）旋挖鉆機鉆進(jìn)施工重點應(yīng)對巖溶區(qū)段的發(fā)育情況予以充分的認(rèn)識；施工中應(yīng)積極預(yù)防偏孔、埋鉆桿、孔口塌陷等突發(fā)事故的發(fā)生；針對地質(zhì)資料預(yù)測巖面起伏大的陡坡地段旋挖機更換為筒鉆切割，緩慢加壓直至穿過斜巖層，在進(jìn)入整板巖后更換為牙輪鉆成孔。

（二）巖溶區(qū)段旋挖鉆施工應(yīng)重點控制初始入巖階段的進(jìn)尺速度、鉆桿垂直度及擊穿巖溶溶腔頂板階段進(jìn)尺速度及機械液壓下壓力。旋挖鉆機入巖對傾斜巖面施工易造成扭矩?fù)p失并往往會發(fā)生鉆桿斷裂事故，入巖階段應(yīng)控制速率及扭矩針對異常垂直度變化及設(shè)備扭矩變化值實時監(jiān)控預(yù)防事故；在地勘資料反映需穿越溶腔情況下，應(yīng)及時調(diào)整鉆進(jìn)速度及鉆桿下壓力預(yù)防巖溶溶腔頂板出現(xiàn)大范圍坍塌造成坍孔埋鉆事故。在未實施鋼護筒全程跟進(jìn)的軟弱土層，旋挖鉆機應(yīng)加大反復(fù)提升鉆頭頻率，并控制好泥漿的粘度稠度確保泥漿固壁效果。

（三）綜上所述，通過以巖溶地區(qū)長株潭城際鐵路綜合Ⅲ標(biāo)車輛段工區(qū)樁基礎(chǔ)旋挖機成樁效率分析，我們可以看出，在處理巖溶地區(qū)時旋挖鉆施工不管從效率上還是綜合成本上都具有較大優(yōu)勢，為施工單位在巖溶地區(qū)施工巖溶樁基提供了啟示和借鑒。

參考文獻(xiàn)

[1]《公路施工手冊：橋涵（M）》（交通部第一公路工程總公司主編）.

[2]《橋梁施工專項技術(shù)手冊》（作者：桂業(yè)昆，邱式中）.

[3]《客貨共線鐵路橋涵工程施工技術(shù)指南》（TZ203-2008）.

作者簡介

何奎元（1964.12-），男，浙江諸暨人，1987年畢業(yè)于西南交通大學(xué)鐵道工程專業(yè)，工程碩士，副教授。