砂卵石礫巖地層土建工程綜合技術探析

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【摘要】砂卵石礫巖地層具有一定的復雜性，在土建工程施工中容易遭遇地面坍塌等情況，導致樁基施工難度較大。基于此，論文結合工程實例，在加強地表沉降分析的基礎上，提出采用旋挖鉆孔技術進行成孔施工，對原本施工方案進行改進。從施工效果來看，能夠順利成孔，保證成樁質量。

【關鍵詞】砂卵石礫巖地層；土建工程；地表沉降；旋挖鉆孔

1引言

在土建工程施工過程中，可能遭遇各種復雜地層。其中，砂卵石礫巖地層在樁基施工期間面臨較大成孔難度，容易導致周圍建筑物受到擾動，甚至面臨安全威脅。因此，還應加強砂卵石礫巖地層土建工程綜合技術研究，以便通過科學施工保證工程得到安全建設。

2工程概況

某土建工程為地鐵車站地下施工項目，開挖深度在5.7~24.6m。周圍分布有市政道路、磚混建筑物，距離最近的建筑物基礎埋深3m。工程采用PBA法施工，樁基采用沖擊成孔方式。從工程地質勘察結果來看，最上部為堆積層，包含雜填土、圓礫填土等，其下方為新近沉積層，包含圓礫卵石、砂土、粉土等，地層穩定性較差，施工過程中容易造成地表擾動，引發坍塌問題。因此，要加強地表沉降分析，為施工方案改進提供依據。

3工程地表沉降分析

從工程地質情況（見表1）來看，上部為黏性土、粉土層，下部為碎石土層，由較小圓礫和卵石構成，與巖層交接位置分布卵漂石層，粒徑在30~80cm。根據地質勘察結果可知，漂石粒徑超出20cm的占礫巖20%~30%，礫石風化程度有較大差異，強度測試結果顯示點荷載強度在0.63~10.15MPa，單周抗壓強度在15~139MPa范圍。礫巖風化較弱，膠結狀況良好，但鉆進難度較大。針對砂卵石礫巖地層，需要利用Peck沉降預測模型對工程施工可行性進行驗證。采用Peck修正公式，需要假設橫向地表沉降槽曲線符合高斯分布，不排水時沉降槽體積為地層損失體積，得到公式（1）。S（x）=0.313V1D2iexp（-x22i2）（1）式中，S為地表沉降值；x為距離中心軸的距離；i為開挖對地表影響范圍；V1為地層體積損失率；D為隧道直徑，與施工技術、地質條件等相關，通常在0.5%~2.0%范圍內取值。根據地域土性和工程埋深，可以對i進行取值。結合施工經驗和地層情況，可以得到Peck經驗公式（2）。S（x）=144.1×exp（-x22×9.892）（2）式中，S為地表沉降值，x為距離中心軸的距離；9.89為i的取值；在V1取值為0.93%，D取值為22.13m的情況下，能夠得到最大沉降值為144.1mm。利用公式展開回歸分析，能夠得到沉降數值（見表2）。按照原本施工方案施工，工程最大地表沉降能夠達到33.5mm，容易造成周圍地段受到較大擾動，因此，還要對施工技術進行改進，以保證工程施工安全。

4工程施工技術改進

4.1方案比較。結合現有條件，施工主要可以采用的樁基成孔技術包含沖擊鉆成孔、旋挖鉆孔和人工挖孔。采用沖擊鉆成孔工藝，地層將頻繁受到沖擊振動，容易出現坍塌、跌落等問題。局部漂石較多，容易導致卡鉆、埋鉆問題的發生，導致工期受到延誤。從工藝技術原理上來看，需要依靠重力進行鉆孔，遭遇大卵石或漂石將發生偏鉆。成孔期間，頻繁進行掏渣作業，將導致成孔較慢。一旦發生塌孔問題，又將導致混凝土灌注量增加，出現充盈系數變大問題，導致施工經濟性受到影響。采用旋挖成孔工藝，使用的機械設備配備螺旋鉆、旋挖斗等多種鉆頭。采用旋挖斗，可以在旋轉時切入土斗，裝滿后停止旋轉，提出后棄土，然后重新旋挖切土，直至成孔【1】。遭遇漂石和卵石，可以對鉆頭進行更換，避免卡鉆問題發生，保證施工高效開展。采用全液壓方式進行系統控制，能夠使沉渣厚、孔位、孔深等得到嚴格控制，配合采用小導管支護技術，可以減輕孔壁受到的擾動。采用人工挖孔技術，護壁和成孔難度均較大。因為工程距離建筑物較近，降水過程中容易引發沉降問題，造成周圍建筑物下降，甚至出現結構破壞問題，給施工帶來安全威脅【2】。4.2施工工藝。通過綜合分析比較認為，應采用旋挖鉆孔技術進行工程施工。該技術不僅具有較高自動化程度，能夠加快施工進度，也能結合地層變化進行鉆頭更換，保證工程施工安全的同時，減少地表擾動的發生。在實際施工階段，需要提前做好工程準備，將地下障礙物清理干凈，對場地進行平整，直至達到樁頂標高以上位置。對旋挖鉆孔相關設備進行檢查，確保設備狀態良好。通過樁位放線，利用全站儀和鋼尺進行測量，做好控制點和水準點精度檢查，可以確定樁頂和樁底比高。期間，放線誤差在20mm以內。配合超前小導管施工，需要利用清水和膨潤土完成泥漿配制，提供護壁保護。利用機械方式進行泥漿攪拌，摻入一定量黏土和純堿等外加劑，將泥漿相對密度控制為1.25~1.35g/cm3，能夠使泥漿性能得到改善【3】。由于得到的泥漿具有較強穩定性，因而護壁能力較好。在鉆孔施工期間，需要在樁位處挖掘120mm圓坑，用于進行護筒埋設。護筒直徑比樁徑大100~200mm，厚度為8mm，利用鋼板加工得到。完成護筒放置后，在四周撒優質黏土，并進行分層夯實，保證周圍密實。達到指定位置后，上部設置溢漿孔，與地面保持0.3m距離。期間，應加強護筒位置調節，保證中心與孔樁中心重合，偏差不超過50mm，垂直度偏差不超過1%。鉆機到位后，可以進行水平調整，利用鋼尺復核。在鉆桿中心對正后，鉆機位置偏差在20mm以內。根據地層狀況交替施工筒式鉆頭和撈渣鉆頭，能夠使巖體被破碎，利用提升裝置將渣及時排出，直至達到設計深度。完成鉆機調平后，應使設備保持垂直穩固。按照先輕壓方式進行鉆進，使鉆機緩慢旋轉，逐步增加轉速。根據排渣情況對鉆進速度進行調整，并在出渣時注入泥漿，使泥漿液面始終比地下水位高1~2m，能夠使孔壁保持穩定。成孔后需要做好清孔作業，沉渣厚不超過50mm，并使水位始終比外部高1m，以免發生塌孔問題。完成鋼筋籠吊放后，可以進行導管布置，并完成混凝土灌注。4.3改進效果。從試樁情況來看，在成孔深度達到31m，樁徑為1m的情況下，利用TR220D旋挖鉆機直至鉆進到12.3m位置才出現強烈振動，提升后發現得到大砂礫，直徑最大達到19cm。更換鉆頭，可以順利鉆進。配合采用超前小導管加強護壁保護，期間未發生塌孔偏移問題，周圍地層受到的擾動較少。而成孔垂直度能夠達到要求，成樁質量較高。從沉降監測情況來看，日沉降量最大為2mm，沉降趨于穩定狀態后，累計沉降量平均達到8~9mm，最大為12mm，能夠滿足工程施工要求。

5結語

在土建施工過程中，針對砂卵石礫巖地層還應加強地表擾動分析，確定樁基施工期間是否會發生坍塌等情況。采用Peck公式加強預測，能夠確定地表沉降情況，為施工技術選擇提供依據。結合工程實際情況，制定科學施工方案，加強工藝過程管理，最終能夠使工程施工效果得到保證。

【參考文獻】

【1】楊小強,歐爾峰.蘭州砂卵石地層盾構施工的peck公式參數優化[J].遼寧工程技術大學學報(自然科學版),2020,39(3):231-235.

【2】張浩.砂卵石地層盾構填倉始發沉降控制施工技術[J].城市住宅,2020,27(4):218-219.

【3】董信樂.砂卵石地層中土壓平衡盾構的渣良技術分析[J].智能城市,2019,5(22):142-143.

作者:隋守東 單位:中交（天津）軌道交通工程建設有限公司