摘要：北京地铁鼓楼织补工程邻近既有线轨排井结构，基坑围护结构范围内有原地铁结构施工预留锚索，钻进过程中需切割锚索。地块桩基所在地存在卵石地层，成孔过程中极易出现钻孔歪斜、塌孔埋钻、缩颈卡钻等问题。地块距离地铁、居民区较近。本文以鼓楼织补工程为背景，介绍全套管旋挖钻进技术，搓管机下钢套管护壁，旋挖钻机管内取土，成孔质量好，便于切割、清理地下障碍物，对周围环境影响小，为类似项目提供参考。
关键词：全套管旋挖钻进技术、障碍物清除、锚索切割、搓管机
引言
近年来，随着国内经济快速发展，大都市的城市建设再开发项目、地铁隧道、地下围护结构等项目的不断增加，施工过程中经常遇到地下障碍物、施工场地狭小、围护结构紧邻既有建筑物等问题。如何更好的清除地下障碍物、控制施工场地周边地面沉降、增加施工精准度成为围护结构施工研究的新课题，本文以北京地铁八号线鼓楼大街站织补工程围护结构施工切除既有线锚索，同时破除既有线钻孔灌注桩扩孔混凝土为例，介绍全套管旋挖钻进技术在紧邻既有结构、存在地下障碍物工程中的应用。
1工程概况
鼓楼织补工程基坑西侧临近既有线轨排井结构，紧邻地铁钻孔灌注桩并且围护桩施工区域有地铁结构施工预留的锚索，共4层每层12根，第四道锚索最多处5根钢绞线，钢绞线组成为1*7，锚索最大埋深22.7米。在此范围内围护桩B型桩21根，桩长27.7米，C型桩10根，桩长31.4米。现有设计围护结构距离原有围护结构较近，施工时容易碰到原有钢筋混凝土，为保护既有站安全，有利于安全切除既有线锚索及满足施工进度，保证既有线安全运营、结构不受到损坏，围护桩施工采用全套管钻进技术成孔。锚索区域围护桩平面图见图1、锚索与围护桩断面关系见图2。
图1、锚索区域围护桩平面图
2工程难点
图2、锚索与围护桩断面关系
①本工程施工范围内有较深砂、卵石层，且有潜水存在，成孔过程中极易出现钻孔歪斜、塌孔埋钻、缩颈卡钻等问题；
②与既有线相邻处存在地铁施工时遗留锚索，共4道每道12根，锚索最多处5根钢绞线，锚入基坑长度13.2~16.2米不等，最大埋深22.7米，施工中安全顺利切割锚索、清除地下障碍物，保证既有线安全运营、结构不受到损坏，是施工控制的难点；
③钻孔桩桩基距离既有地铁隧道最近距离为3.5m，为不影响地铁的正常运营，对隧道周边地基沉降及土体变形控制较为严格；
④施工场地位于居民密集区，对粉尘、噪音及震动的控制要求较高。
3施工原理及机械选择
全套管工法也称“贝诺特工法”，由于该设备和工法对地层适应性强，一向被称为“万能工法”，套管成孔对孔位周围土体扰动小、垂直度高，可适用于除深厚细砂层以外的几乎任何地层，在城市地铁、高铁、道桥、城建桩的施工、水库坝的加固等项目中得到了广泛的应用，旋挖钻机是一种适合建筑基础工程成孔作业的桩工机械，具有噪声低，震动小，扭矩大，成孔速度快，施工效率高，适应城市环保等特点，因此旋挖钻机越来越广泛应用于大型基础设施建设和大型工程项目。全套管钻机与旋挖钻机配合施工形成独特的全套管旋挖工法，可以相互补充、扬长避短，并且可以拓展施工领域，扩大应用范围，提高施工效率。全套管旋挖钻进技术无噪音、无污染，套管护壁成桩质量好，是安全、绿色环保、具有广阔发展前景的先进大口径施工技术。
本工程拟采用ＣＧＪ1500Ｓ搓管机和ＴＲ250Ｄ旋挖钻机配合成孔，搓管机在液压力站的驱动下，利用夹持系统，在摇动套管的同时，对其施加向下的压力，利用套管钻头的高强刀齿对土体进行切割，将套管压入地下，与此同时，旋挖钻机利用捞砂钻斗将管内钻渣取出。为确保地铁隧道周边地基不沉降，钻孔深度范围内，套管钻头超前钻进，捞砂钻斗在套管内取土。
根据工程及地质资料，桩孔直径1000ｍｍ，选择直径1000ｍｍ双底捞砂钻斗钻进，并配有嵌岩短螺旋钻头。卵砾石层比一般第四纪地层硬度大，研磨性强，钻斗斗齿的消耗大，当碰到孤石或漂石，下人嵌岩短螺旋钻头钻进，把孤石或漂石搅碎或整个带出孔口。为减缓卵砾石层对套管钻头的磨损，套管钻头采用特制耐磨刀齿，管体并设有保径。当遇到既有线锚索无法通过时，下人切断锚索，继续成孔。
全套管旋挖设备主要包括：ＣＧＪ1500Ｓ搓管机、110ｋＷ电机泵站及配套设备，ＴＲ250Ｄ旋挖钻机，Φ1000ｍｍ重型双壁套管，配耐磨刀齿的Φ1000mm套管钻头，Φ800mm双底捞砂钻斗，Φ800ｍｍ嵌岩短螺旋钻头。全套管旋挖工法设备配套见图3。
图3、全套管旋挖工法设备
4施工方法及技术措施
4.1施工工艺流程
施工工艺流程图见图4。
图4、全套管旋挖工法施工工艺流程图
4.2全回转设备就位、固定
根据现场放线定位，搓管机固定在孔位中心线上方，安装反力架，反力架的作用是当钻机全回转钻进过程中防止机器发生扭动。反力架的另一头停置一部25t吊车，用于安装钢套管及吊装工作。
4.3钢套管钻进
钢套管钻进过程中，每沉完一节套管，吊装上一节套管，位置对准后用高强螺栓连接，在进行钻进。钢套管端部刀头配置了负载控制装置，可以确保刀头的负载在最合适的范围内，根据地质和障碍物的情况进行高效施工。
（1）钢套管在钻进过程中要轻压慢钻，以减少对周围土体的影响；
（2）在最初钻进的时候采用经纬仪进行纠偏定位，并且随钻随纠偏，确保钢套管钻进的垂直度要求；
（3）钢套管每下放完一节后采用钻机取土至钢套管底部2m左右位置，在连接下一节钢套管，钻进及连接过程中保护钢套管连接接头。
（4）钢套管钻进过程中如碰到原地铁围护结构钻孔灌注桩扩径突出的桩身，不得进行钻进，将钢套管拔出装上32齿钨钢齿，重新定位后摩擦桩体继续钻进，防止钢套管倾斜。
（5）钢套管钻进至锚索位置时，根数较少的锚索采用32齿钨钢齿钻进切割，对部分锚索根数较多无法钢套管无法切断的情况下首先采用旋挖钻机取土至锚索位置，安排人工井下切割锚索。
4.4钢筋笼吊放及混凝土浇筑
钢套管钻进至空底标高并取土至孔底标高后进行钢筋笼安装、混凝土浇筑。钢筋笼安装与反循环钻机施工工艺相同，待钻至孔底标高清理孔底渣土后安装钢筋笼。混凝土浇筑时对孔底无渗水或渗水较少时，采用干孔作业施工，边灌注混凝土边拔钢套管，钢套管埋入混凝土深度不超过2m,避免套管压力过大液压驱动设备扭力不足无法拔出钢套管。
5结论及体会
全套管旋挖施工工法，在实际应用中安全系数、精确度控制高，避免了孔内塌孔、埋钻等情况的发生，混凝土浇筑完成后不会出现桩体夹泥、缩颈、断桩等影响桩身质量等情况，灌注桩形完整；成孔过程中充分利用原土特性，有助于提高承载力。
实践证明，全套管旋挖钻进技术比较适合在卵砾石地层成桩，施工质量容易保证，加之污染少、噪音小、基本无振动，是一种绿色环保工法，同时钻进过程中遇到障碍物时便于人工清理，并且适合在建筑物密集的城市地区施工，其经济效益和社会效益巨大，是一种很有发展前景的工法。
参考文献
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论文作者:李伟
论文发表刊物:《基层建设》2018年第23期
论文发表时间:2018/10/1
标签：套管论文; 钻机论文; 障碍物论文; 结构论文; 钻头论文; 地铁论文; 工程论文; 《基层建设》2018年第23期论文;