洞桩法施工设备及工艺选择

３ 导 洞的功用及设置
地 下 工 程 采 用 洞桩 法 施 工 ．洞 内 钻 孔 桩 是 整个 支 护
４ ２ 洞 内钻孔工艺确定 ．
洞 内 钻 孔 桩 作 业 空 间 狭 小 、 环 境 特 殊 ，受 场 地 与 空
体 系 的 重 要 组 成 部 分 ， 不 仅 是 竖 向 承 载 结 构 ， 同 时 又 间 高 度 限 制 ， 在 导 洞 内 钻 孔 施 工 过 程 中 ，钻 孔 、钢 筋 是 侧 壁 支挡 结 构 ，承 受 侧压 力 和 拱 部 传 递 的复 合 力 在 笼 吊装及 泥 浆循 环 处理 等 工 序 不 同于 地 面 钻孑 施 工 ， Ｌ 本 站 施 工 中 ，钻 孔 桩 还 起 到 隔 离 和 保 护 长 虹 桥 桩 的 作 施 工 难度 较大 ，必须 采取 合理 的施工 工艺 才能 满足 本 用 。 洞 内 钻 孔 桩 施 工 主 要 由 导 洞 、 洞 内 钻 孔 、 安 放 钢 工程 安全 、快 速 、优质 成桩 要 求。
２０ ７． ０ ０９建 设 机械 技术 与 管理 ７１
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水层 为卵石 圆砾层 、 中粗砂层 、粉 细砂 层 。
中心 线 Ｉ３ ．ｍ，换乘断面导洞中心 距主体结构 中心 ５７ ．ｍ。
２ 工程施工重难点
立交 桥下 ，地 面交 通 繁忙 ，地 中管线 密 布 ，周边 高层
为站 厅 板 上 ０５ ，潜 水位 上 ０２ ． ｍ ．ｍ。导 洞平 面 位 置 在 满足 常特 殊 ，洞桩 穿越 地层 大 部分 是深 厚 卵石地 层 ．钻进
钻机 运行 与场地 布置 前题 下 ，尽 量靠 近主 体结 构 以减 成 孔 困难 ， 目前 尚没 有成 型 的钻孔 设备 能够 满足 本 工
０ ０ ｍｍ 以上的卵石地层 ，一般正循环钻机 … 导 洞 结 构 尺 寸 ： 导 洞 按 断 面 高 度 分 为 标 准 断 面 ７ ｍｍ局部达 ２ ０ 导 洞与 交 叉 口加 高断 面导 洞 。依 据工体 北 路站 特殊 地 因 排 碴 能 力 低 ．卵 砾 石 不 易 排 出 ， 导 致 钻 进 困难 甚 至 理 情况 ．结合 其他 工 程导 ； 设计 ，标准 断面 导 洞净 空 无 法成 孔 ，且导 洞 内作 业场地 不 利于 正循 环泥 浆循 环 ｆ Ｊ
浅 埋暗 挖 洞桩 法 是 目前 暗挖 法 施 工有 效 控 制地 层 层 ０６ ． ｍ、粉 质 粘 土层 ４ ５ ． ｍ、细砂 层 １ ｍ、 卯石层 ０ ｍ、 ９ ． ６ ． ９
沉 降 较 好 的 方 法 ，针 对 特 殊 困难 地 段 尤 其 是 邻 近 建 筑 圆砾 层 １ ｍ、卯 石层 ７１ ｍ、粉 质 粘土 层 ４１ｍ、细 砂层 ． ２ ． ４ ． ５ 物 施 工 具 有 的 独 特 优 势 ，使 其 在 北 京 地 铁 复 八 线 的 东 １ ｍ、 卵石 层 ５９ ，桩 底 持 力 层 为 卵 石层 。 钻 孔桩 穿越 ． ２ ．ｍ
筋笼 灌注水 下混 凝土 施工 等组 成 。导 洞是 专 为洞 内
… 洞内钻孔 桩作 业环境 特殊 ，除对钻 机高 度有严
钻孔桩 施 工而 开凿 的地 下作 业工 作 室 ．作 为临 时结构 格 限 制 外 ，其 施 工 工 艺 也 有 别 于 地 面 钻 孔 桩 。 由 于 钻 孔
在 结 构 体 系 形 成 后 要 进 行 拆 除 与 回 填 。 导 洞 尺 寸 设 计 作 业 紧 邻 桥 梁 桩 基 ．为减 小 对 桥 梁 桩 基 地 层 的 扰 动 ，不 除考 虑导 洞与 主体 结构 间相 对位 置 、洞 室交 叉结 构设 宜 采 用 冲 击 与 振 动 成 孔 方 式 ， 应 采 用 回 转 式 钻 机 钻 孔 。
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洞 桩 法 施 工 设 备 及 工 艺 选 择
ＴｈｅＨｏ ｅＰｉｅＭ ｅ ｈｏ ｎ ｔｕｃ ｉ ｎ ｌ ｕ ｐ－ ｌ ｌ ｔ ｄ Ｃ０ ｓｒ ｔ０ ａ Ｅｑ ｉ
ｍ ｅ ｔａ ｃ ｎｏ ｏ ｉ ａ ｅ ｔｏ ｎ ｎｄ Ｔｅ ｈ ｌ ｇ ｃ ｌ ｅ ｃ ｉ ｎ Ｓ ｌ
采 用 洞 桩 法 施 工 。鉴 于 工体 北 路 站 的 特 殊 地 质 情 况 ，洞 步设计 时按摩擦桩 设计 ，锚 固长 度为 ８ ，桩 尖位于粉 ｍ 内钻 孔 桩 需 要 解 决 有 限 导 洞 空 间 深 厚 大 粒 径 卵 石 地 层 质粘土层 中，后通 过洞室开挖受力模拟分 析 ，为减小洞
入 继 续 钻 进 ，进 入 卵石 层 ３ ｍ 时 出 渣量 很 少 ，钻 杆 堵 ～５
．ｍ ０小 时 ，最 为 获 得 本 地 质 条 件 下 洞 内 钻 孔 的 相 关 施 工 技 术 参 塞 现 象频 繁 。 该 钻 机 穿 过 ７ １ 卵石 层 用 时 ３ ０小 时 。 分 析 原 因 为 ：卵 石 粒 径 普 遍 为 数 ，优 化 设 备 选 型 ，调 整 、改 进 钻 孔 工 艺 ，进 行 了 钻 孔 终 成 孔 时 间 为 ５ ０ １０ ｍ ５ ～２ ０ 试 验 。洞 内钻 桩试 验 选在 车站 主体 导 洞 贯通后 ，试 钻 ４ ～ ０ ｍ ，部 分 卵石粒 径 达 １０ ０ ｍｍ，而 该 钻机 钻 ９ 地段设 在 左线 左导 洞 与南 端风 道导 洞 内。试 验 钻机 的 杆 内径 为 ８ ｍｍ ，钻 杆 堵 塞 不 可 避 免 针 对 卵 石粒 径 大 、
板设 置 为平坡 。 （ 导 洞 位 置 设 置 ：导 洞 是 为 洞 内 钻 孔 灌 注 桩 及 桩 ２ ） 排 放 ，并 缩 短 清 孔 时 间 ，提 高 桩 承 载 力 。
（ ３ ）洞桩 法 曾在 北京地 铁十 号线 之前 多个地铁车 站
ｆ 顶冠 梁 、主拱 边跨 施工 提供 作业 空 间 的临时 结构 ，由 局部 或单 洞 室 中应 用 ，工体北 路 站群 洞 中整体 采 用 Ｊ 导洞 相对 车站 主体 的位 置确 定 。导 洞底板 面 高度 确定 桩 施 工技 术在 国内 尚属首 次 。 由于本 工程 地质 环境 非
单站 、天 安 门西站 、王府 井站 等 多座 车站 施 工 中得 到 卵石层 厚 度达 ８ 以上 ，卯石粒 径 按 最初 资料 显示 为 ｍ
采 用 ， 已取 得 较 成 功 的 施 工 经 验 ，但 其 施 工 技 术 及 工 ４ ～７ ｍｍ，实际 卵石粒径达 ２ ０ ｍ 以上 ，给洞内钻孔 ０ ０ ０ｒ ａ
艺 尚不完善 。通过 北京 地 铁十 号线 工 体北 路 站等 多个 桩 施 工 增 加 了 不 小 的 难 度 。
车 站 工 程 的 进 一 步 推 广 应 用 ，逐 步 形 成 洞 桩 法 在 特 殊 钻 孔 桩 范 围 有 两 层 地 下 水 ：第 一 层 为潜 水 ．水位 标
环境条件 下施工复 杂洞 室群地铁 车站 的关键 技术体 系 。 高 ２ －１ ２３ ｍ，位于导洞底面下 １ ｍ；第二层 为承压水 ，含 ． ２
少 砼 回 填 量 ，标 准 断 面 导 洞 壁 （ 孔 桩 侧 ）距 钻 孔 桩 程 施工 要求 ．必 须对 现有 钻机 进 行试验 选 型和改 进 。 钻
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４ ３ 洞 内钻孑 试验 ． Ｌ
进 步 ．地 下 工 程 界 不 断 创 新 ，提 出 了 许 多 新 的 施 工 方
法 ．其 中浅埋 暗 挖洞桩 法 就 是很 有代 表 性 的一种 。该 环 交 叉 的十 字 路 口 ． 呈 南 北 走 向 ．为 全 埋 性 地 下 车 站 。
方法 在传 统浅埋 暗挖分 部 法 的基础 上 吸 收 了盖 挖 法 的 由于受 三 环路 长虹 高架 立 交桥 的 限制 ．车 站采 用分 离
车站主体 结构顶部位 于砂层 、粉细砂层 ，底板位 于
挖 ，施 工 内 部 结 构 ，最 终 形 成 由 外 层 边 桩 及 顶 拱 初 期 粉 细 砂 层 中 ，结 构 穿 越 地 层 为粉 细 砂层 、 中粗 砂 层 、粘 支护 和 内层二 次衬 砌组 合 而成 的永 久承 载体 系 。 土 层 、 卯 砾 石 层 。 洞 内钻 孔 桩 穿 越 地 层 依 次 为 ：圆 砾
■中铁二局第二工程有限公 司 谢思东 ／ＸＩ ｄ ｎ 体北 路站 洞桩法施 工为实例 ， 针对洞内钻孔桩穿越深厚大粒径卵石地层钻进成孔
困难 的特点 ．通过洞 内钻孔试验与设备 改造 ．成功解决 了洞 内钻孔桩穿 越深厚 卵石地层时钻孔设备选型难的问题 ．可
围护桩 、桩顶冠梁 、顶拱 共同构成桩（ ｉ ） Ｐ ｌ 、梁（ ｅ ｍ） ｅ Ｂ ａ 、 深 ５ １ｍ．车站 全 长 １ ７ ３ ｍ。 ～ ０ ８． ４ ０ 拱（ ｃ支撑框架体系ｒ Ａｒ） 简称 Ｐ Ａ工法、 Ｂ ．承受施工过程的 １ ２ 工程地 质与水 文地 质 ．
外 部 荷 载 ，然 后 在 顶 拱 和 边 桩 的 保 护 下 ，逐 层 向 下 开
置及 洞 内钻孔桩 作 业空 间等 因素 ．同时 因经 济和 安全 等 因素 考虑 ，导 洞 的尺 寸和 设置 必 须受到 限制 。
（ ２ ）洞 内钻 孔作 业排渣 应选 用反循环 排渣方 式 。根
据 本 工程 地 质情 况 ．洞 内钻 孔桩 要 穿 越 ８ 厚 、粒 径 ４ ～ ｍ ０
深桩 施工 难题 ，其 中最 重要 的是 必须 选择 好钻 孔 设备 室开挖对桥桩 的影 响 ，避 免桥桩产 生负摩擦 ，洞桩设计 及钻孔 工艺 ，以适应本工程 特殊地质 环境 下钻 孔需 要。 时加 大 了钻 孔 桩 的入 土 深度 ，桩 长从 １ｍ 增至 ２． ｍ （ ６ ２５ ３ 其 中Ｃ型桩 ２ ．３ ，锚固深度 １ｍ。 ３１ｍ） ４
供 类似 工程施工借 鉴和参考。
关键词 ： 洞桩法施工 设备 工 艺选 择
当 前 ．国 内 外 修 建 城 市 地 铁 车 站 的 方 法 主 要 还 是
１ 工 程 概 况
北 京 地 铁 十 号 线 工 体 北 路 站 位 于 工 体 北 路 与 东 三