地铁工程始发井围护结构施工技术

地铁工程始发井围护结构施工技术

何炳志

广州市盾建建设有限公司 广州番禺 511450

摘要：地铁工程始发井围护结构是工程建设的关键环节，极易出现事故，始发井维护结构施工是盾构井土方开挖及盾构机始发的重要技术环节，需要保证建设的地层稳定，避免地下水出现渗透、流动的现象。在本文的研究中将详细论述地铁工程始发井围护结构的建设技术，通过不同的加固、建设方式，力求能够保证结构稳定、安全，为地铁施工建设奠定良好的基础。

关键词：地铁工程；始发井；围护结构；加固技术

本次建设盾构始发井主体结构采用明挖顺作法施工，开挖深度为25.5~26.8m，长度47m。；始发井围护桩采用采用直径1200@1800的旋挖桩+直径1000@1800素混凝土桩的咬合桩；咬合桩采用旋挖钻机施作成槽，盾构井右线围护结构内外侧增加一排旋喷桩止水帷幕（直径600@450），采用双管旋喷，桩长约12m，进入不透水成约1m。根据地质情况选择具有针对性的施工建设方式，避免桩柱在钻孔的过程中出现塌孔现象，影响工程建设的具体实施效果，在钻孔环节按照下图所示的方式实施。

一、地铁盾构始发井围护结构（咬合桩）施工技术要点简述

（一）咬合桩施工流程

（二）咬合桩施工方法及技术要求

1. 桩位测放及标高控制

根据设计图纸，由专业测量人员制作施工平面控制网，校测场地基准线和基准点、测量轴线、桩的位置及桩的地面标高。采用极坐标法对每根桩孔进行放样。为保证放样准确无误，对每根桩必须进行三次定位。

2、护筒埋置

护筒安装时，钻机操作手利用扩孔器将桩孔扩大，之后通过大扭矩钻头将钢护筒压入设计标高。护筒压入前及压入后，通过靠在护筒上的精确水平仪调整护筒的垂直位置。护筒顶一般高于原地面300mm,以便钻头定位及保护桩孔。护筒顶端需要开设溢浆口，数量以1—2个最佳，护筒位置的偏差误差需控制在50mm左右，偏斜的角度需保证在1%以下。

3、泥浆配置

对于粘性较好的地质情况，可以选择干式清洁或者是清水清洁的方式，可以不进行泥浆护壁处理，而针对地质较为松散的地区，或者是极易出现坍塌现象的区域，可以针对土层不稳定的状况，采用静态护壁护理，而后进行钻孔。膨润土恒润泥浆相对密度较低，粘性较弱，土中的含沙量较少，在建筑中使用能够有效控制失水量，并且泥土的较薄，在工程建设中，使用稳定性较好，具有较强固化效果，在钻孔的过程中受到的阻力影响较小，分辨率高的较高能够有效提升浆体的稳定性，降低混凝土固化阶段的失水量。

4、钻进施工

首先，在钻机钻进的过程中能借助自身的性能，利用三向垂直控制系统反复检查钻机成孔的质量水平。

其次，在钻机推进的过程中，需要根据具体的地质情况控制推进的速度和广度，当地层较硬，由硬底层像软地层钻进的过程中，可以适当提升钻机运行的速度，当软地层变为硬地层时，则需要适当减缓速度，保证钻孔的稳定性，一缩径地层中应当适当增加清孔和扫孔的次数，避免孔洞阻塞。在后续施工中出现缩孔堵塞等现象。对应诉层则可以使用快速钻进的方式，进而提升工程推进的整体效率。在沙地层可以使用慢速钻进的方法，并且提升泥浆比重和粘度。

最后，在钻机工作完成后，需要更换和清理钻头位置，孔镜下测量使用申龙检查的方式，保证孔径能够达到工程建设的预期要求，在钢筋笼安装到位后可以进行二次清孔。在青口工作质量稳定的基础上进行凝土灌注。对于孔内清理的标准如下。抽出的泥浆没有明显的触摸颗粒感，泥浆比重高于1.2含砂率，低于6%，而后便可开展混凝土浇筑施工。

5、钢筋笼的加工与安装

钢筋笼需要在特定的制作现场统一制作安装，且加工阶段需要使用专业的运输车辆运输，在安装中借助调车安装装，需要保证各个环节的装卸缓慢，避免影响整体质量。

6、灌注水下砼

首先，混凝土灌注桩施工建设是一个相对完整、不可间断的工程项目之一。

其次，在混凝土灌注阶段，需要将坍落的水平控制在18—22cm之间。在第一批混凝土灌注结束之后，需要保证导管下端到孔洞底部之间的距离为300—500mm。混凝土存储装置需要保证灌注之后导管掩埋深度在1.0m以上。混凝土需要大于灌注施工以上的时间进行固化。

然后，在第一批混凝土灌注施工完成之后，需要有专项技术人员测量混凝土内部的高度，进而计算导管掩埋的深度，需要将其控制在2—6m之间，不可超过既定的标准，严格杜绝导管脱离混凝土结构。

最后，混凝土灌注的高度需要适当高于既定的设计水平，保证混凝土强度、桩基的整体质量，保证桩基头部位置未出现松散、疏松的不良现象。

二、地铁盾构始发井围护结构（咬合桩）施工常见事故处理及预防措施

(一) 卡埋钻具

卡埋钻具是钻进施工建设中常见的事故现象，也会直接威胁工程建设的整体质量，在施工建设中需要提升预防控制的整体力度，一旦出现异常现象需要及时有效的调整控制。

1、卡埋钻具的预防措施如下：

（1）较疏松的砂卵层或流砂层，孔壁易发生大面积塌方而造成埋钻。钻进至砂层后，钻机操作要慢提，轻放，不要强行加压。

(2) 粘泥层一次进尺太深孔壁易缩径而造成卡钻。所以，在这类地层钻进要控制一次进尺量，一次钻进深度最好不超过40cm。

（3）钻头边齿、侧齿磨损严重而无法保证成孔直径，钻筒外壁与孔壁之间无间隙，如钻进过深，则易造成卡钻。所以，钻筒直径一般应比成孔直径小6cm以上，边齿、侧齿应加长，以占钻头筒长的2/3为宜，同时在使用过程中，钻头边齿、侧齿磨损超过15mm后要及时修复。

（4）因机械故障而使钻头在孔底停留时间过长，导致钻头简壁四周沉渣太多或孔壁缩径而造成卡埋钻。因此，平时要注意钻机本身的及时保养和维修，同时要调整好泥浆的性能，使孔底在一定时间内无沉渣。

2、卡埋钻具的处理措施如下：

（1）直接起吊法，既用吊车或液压顶升机直接向上起吊。

（2）钻头周围疏通法，既反旋转或水下切消等方法，清理钻筒四周沉渣，然后再起吊。

（3）当地层中出现较大空隙，导致不冒浆现象，可以在混凝土浆液中添加适量速凝剂，降低混凝土固化所需的时间，加速混凝土泥浆的凝固时间，或者是在空隙区域灌注大量浆液，在充分填补空隙之后喷灌。如果在施工过程中出现冒浆量加大则极有可能是喷射范围设定过小造成的，可以提升喷射压力，减小喷射剂量等。

（4）护壁开挖法，即卡钻位置不深时，用护筒、混凝土等进行护壁，人工直接开挖清理沉渣。

(二) 坍孔

泥浆比重太小或其它泥浆性能指标不符合要求，护筒埋设不稳固或漏水，钻头撞击孔壁，孔内水头压力不够或补浆时泥浆冲击孔壁。

1、坍孔的预防和处理措施：

（1）准确判断地层情况，及时调整泥浆的性能指标。在松散的粉砂土或流砂土中钻进时，应控制一次进尺深度并选用较大比重、粘度和胶体率的泥浆。

（2）护筒埋设时周围用灰土夯填密实，确保护筒稳固和不漏水。钻头下放时待正确归位后再行慢速下放，防止钻头撞击孔壁。

（3）开孔即发生孔口坍塌时，立即拆除护筒并回填，重新换用长护筒加深埋设后再行钻进。

（4）如发生孔内坍塌，应判明坍塌位置，回填砂和黏土（或砂砾和黄土）混合物到坍孔处以上1～2m再继续施钻，如坍孔严重应全部回填，待回填物沉积密实后再行钻进。

（5）补浆时应指定专人进行，防止冲刷孔壁，保证钻孔内必要的水头高度和压力。

（三）钻孔偏斜

1、钻孔偏斜产生原因：

首先，是在钻进的过程中有较大的石块阻挡。

其次，在钻进中跨越了地质交接处，其中存在大量的岩石、大小悬殊的卵石等，造成设备前进的过程中受力不均匀。

其次，在施工建设的过程中存在不均匀沉降现象，亦或是三向垂直控制系统在检验垂直度的过程中出现了偏差，造成设备倾斜现象出现。

2、钻孔偏斜的预防和处理措施：

首先，当钻机工作的过程中出现大量石块，需要减缓作业。

其次，钻孔施工过程中需要保证良好的垂直效果，钻孔施工之前详细对工程建设的地质情况详细勘测，根据自然需求调整建设工艺。一旦出现围护桩倾斜角度较大、钻孔不能顺利施工，则需要将标高土层上移。

最后，钻机作业过程中需要保证其水平、垂直，钻杆与桩基的位置相吻合，将误差保证在10mm之内。在灌注桩工程施工完毕之后，可借助高压喷桩施工对其进行维护。采用双重管法工艺,有效桩径1000mm,水泥掺入量450kg/m,桩体28天无侧限抗压强度不小于1.0Mpa,桩端应穿过淤泥，淤泥质土等软土层进入下付地层不少于500mm。

（四）缩孔

1、缩孔产生的原因：

首先，在钻孔的过程中，斗筒下缘的链基础出现焊接不牢固的现象，严重的磨损导致孔洞位置直径缩小。

其次，施工建设区域底层有软土层，设备受到渗透之后直径缩小。

2、缩孔的预防和处理措施：

首先，需要详细姜茶斗筒设备的磨损情况，并且及时更换设备中的老旧、磨损部分，保证孔径大小合适。

其次，可以借助反复清扫的方式扩大孔洞直径，尽量缩短成孔与混凝土灌注的时间差。

结论

为了保障地铁盾构施工的稳定进行，实施科学的加固技术能够保证后续工作安全，节约了大量的工程建设时间。在进行旋喷桩地基加固建设的过程中，需要对工程建设的地质情况、地下水情况进行详细勘测，确定合理的加固方式。根据地铁施工建设的实际情况，选择最佳的施工建设方式、性能优良的施工技术。并且需要保证围护桩挖掘钻机施工建设与后续施工存有一定间隔时间，避免旋喷桩强度稳定。还需要优化施工建设的整体过程，在保证建设质量的基础上实现工程建设最优性价比。

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