交通运输灌注桩施工过程中孤石处理论文

发布时间：2022-10-05 10:08 热度：

林成飞

摘要：本文交通运输论文通过深圳地铁1号线续建工程桃园战围护结构灌注桩施工中，遇大体积孤石的处理，对钻孔桩施工过程中的障碍物处理方案进行探讨。
关键词：钻孔桩、孤石、爆破、回填
1 论文引言
随着中国城市规模的不断变大，城市人口、车辆的不断增加，交通拥堵、出行困难日益成为困扰城市发展和人民生活幸福指数提供的难题。而城市轨道交通的出现，有效的解决了上述难题。在城市轨道交通建设中，车站大部分采用明挖法施工，这就需要采取有效的围护结构，目前采用的围护结构主要有：地下连续墙、灌注桩＋止水帷幕、钻孔咬合桩、SMW工法桩等几种形式。其中钻孔桩＋止水帷幕由于其造价的优势，在广深地区有较广泛的使用。
2 工程概况
1）设计概况
桃园站位于南山区桃园路和南山大道路口，车站为明挖两层岛式站台车站，车站右线长214.6米，左线长182.6米，车站标准段宽度19.1米，车站东端外挂处断面宽33米。车站顶覆土3.4~4.7米，基坑深度16.5~18.6米。围护结构采用排桩，桩间采用旋喷桩止水。
2）工程地质
本车站范围内，上覆第四系全新统人工堆积层（Q4ml）、海积层（Q4m）、残积层（Qel），下伏燕山期花岗岩（γ53）。主要地层分布为：
①1素填土：主要成分为粘性土，混砂砾，大部由花岗岩残积土回填而成，主要为褐黄色、褐红色，可塑~坚硬。具中~高压缩性土层，厚0.28~2.8m。
①2素填土：主要成分为砂，局部夹碎石，主要成分为灰褐色、褐红色，松散，稍湿~饱和，厚0.7~2.5m。
①3素填土；主要成分为花岗岩碎石，主要为肉红色、深灰色，稍湿，中砂充填，厚0.6~0.7m。
①5杂填土：灰白色，稍湿，松散，主要为建筑垃圾，厚0.7m。
②4粘土：黄褐色，可塑，厚1.3~4.5m，呈透镜体状分布。
②9中砂：主要为灰色、黄色，稍密，饱和，混淤泥，厚1.9m。
②10粗砂：主要为灰黑色、褐黄色、灰白色，松散~中密，饱和，混粘性土，厚1.4~5.4 m，平均厚度2.17m。
②11砾砂：主要为灰白色，稍密~中密，稍湿~饱和，混粘性土，局部混淤泥，厚2.17m。
⑥1砾质粘性土：以灰白色、褐黄色、褐红色、褐红色为主，可塑~坚硬，厚2.5~19.6m。
⑥2砂质粘性土：以灰白色、褐黄色、褐红色为主，软塑~坚硬，厚2. 0~7.7m。
⑥3粘性土：以灰白色，可塑~坚硬，含砂量较多，厚2.2~4.2m。
⑦1全风化花岗岩：岩体呈土夹砂砾状，除石英外，各种矿物均已经风化为粘土，具中压缩性，厚度1.5~8.0m。
⑦2强风化花岗岩：岩体呈土夹砂砾、碎块状，长石风化成砂砾状，云母局部可见，石英成分未变，分布广泛。
⑦3中等风化花岗岩：岩体呈碎块、块状，节理裂隙面上可见矿物风化，局部节理裂隙发育。
⑦4微风化花岗岩：岩质坚硬，岩体呈柱块、块状，各种矿物成分基本未发生变化，局部节理裂隙发育，最大揭示厚度3.3m。
3）现场孤石情况
根据现场物探的报告和补勘的地质资料显示：车站的东北角存在较大的孤石或孤石群，影响约20根钻孔桩，孤石厚度2～10m，地面埋设为1～8面左右。孤石为微风化花岗岩，抗压强度达到120Mpa，孤石影响范围示意图和预计孤石形状见下图：

3 施工方案
目前灌注桩常用的几种主要施工方式：人工挖孔桩、钻孔灌注桩和冲孔灌注桩，其中钻孔灌注桩又分为正循环钻孔灌注桩和反循环钻孔灌注桩。钻孔灌注桩一般适用于黏性土，砂类土，粉砂到粗砂地层，含少量砂砾石、卵石的土；冲孔灌注桩适用于黏性土、砂类土、砾石、卵石、漂石、较软岩石等土层。桃园站地质条件以杂填土、砂层、砾质粘性土、砂质粘性土、风化花岗岩为主，局部位置存在大体积孤石，因此本工程采用的钻孔桩和冲孔桩配合施工的方案。
但是对于车站东北角的范围如此之大，强度如此之高的孤石采用常规的冲孔桩施工方案已经无法有效及时的进行处理。现场确定的几种方案：
1） 人工挖孔桩完成孤石部分的施工，下部采用钻孔桩；
2） 采用静态爆破＋冲孔桩的方案；
3） 采用电子雷管＋冲孔桩的方案。
三种方案的优缺点比较见下表：
施工方案 优点 缺点
人工挖孔桩＋钻孔桩：上部采用人工凿除孤石，西部采用钻孔桩的方法。 四周有护壁，采用空压机进行人工破碎，可以多点同时施工，工艺简单，便于操作 粉尘污染较大，桩下部间距较大，易造成漏水，且孤石强度太高，人工破碎较困难。安全性较差。
静态爆破＋冲孔桩：采用钻机钻孔，然后将膨胀剂放到钻孔内密封，靠膨胀剂将孤石涨裂，然后用冲孔桩进行清渣。 安全、易管理，环保，施工简单，易操作，使用较方便。 膨胀剂具有一定的腐蚀性，孤石四周需要有临空面，膨胀剂需要静置24小时，孤石处理时间较长。
电子雷管＋冲孔桩：采用钻机钻孔，然后放入电子雷管，引爆，然后用冲孔桩清渣。 操作较简单，安全性较高，处理时间很短。 需要事先办理相关手续，需要爆破专业施工人员，注意电子雷管的保存、运输和使用安全。易产生碎石、地震波和冲击波。

本工程的孤石体积较大，临空面较难保证，因此根据上述方案的比较，最后确定采用第三种施工方案即采取电子雷管＋冲孔桩的施工方案，具体施工方法如下：
1）将受影响的桩进行编号，1～20，先进行奇数桩的孤石处理，采用分层爆破，期间配合冲孔的施工方法。即采用XJ-100的钻机，配直径50mm的钻头进行钻进，钻孔完成之后，安放电子雷管，采用电子引爆，然后根据爆破的情况采用回填碎石或直接冲孔的方式进行冲孔，将破碎的岩石进行清理，若爆破造成偏孔现象，则对未爆破的部分重新钻孔，重新进行爆破。

2）为了减少周边桩爆破对已完成桩的损害，因此，奇数桩孤石处理完成之后，停止继续成孔，回填素混凝土。

3）当奇数桩全部灌填素混凝土之后，同奇数桩爆破的方式对偶数桩进行爆破，穿越孤石之后，继续成孔，下钢筋笼浇筑混凝土，完成奇数编号的灌注桩。

4）当偶数桩全部完成之后，再进行奇数桩的冲孔施工，直至全部桩完成。

4 论文结语
本工程采用传统的冲孔机施工，预计需要90天的施工时间，且高强度的花岗岩对冲锤具有较强的破坏力，相应的工程造价也比较高，采用电子雷管＋冲锤的施工方案，本工程40天完成该孤石影响范围的桩基施工，且冲锤的损坏程度和更换频率大大减少，造价相对较低。该处理方案对处理城市郊区或者人口不是很密集城区的地下孤石，具有较好的参考价值。但施工过程中应注意以下问题：
1） 应提前到相关部门办理相关的使用许可，并应配备专业的爆破作业人员。
2） 雷管的使用、运输、保存应符合相关规定要求，要特别注意安全。
3） 施工过程中，应做好相应的防护措施，防止飞石、冲击波等对人、物造成伤害。
4） 施工过程中，应特别注意“哑炮”的处理，应提前制定相应的应急处理措施，并应由专业人员负责处理。