糜棱狀安山巖層中鉆孔樁施工方法的探討
該論文獲2018年度中鐵二十局集團有限公司科技優秀論文一等獎;作者:王帥
  時間:2019-04-16  點擊量:   
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引言

隨著我國經濟的迅猛發展,在寸土寸金的城市地段,地鐵這種快速、便捷、環保、不占用地面空間的交通設施,已然成為城市公共交通的主力軍。

然而地鐵工程的建設常常面臨復雜、未知的地質條件的挑戰,如何根據地質勘探數據,在現有的施工工藝中準確的制定合理的施工方案,將直接決定工程建設的成敗。

鉆孔灌注樁是地鐵施工中最為常見的圍護結構。圍護樁傳統的施工工藝以旋挖鉆機和沖擊鉆機為主,旋挖鉆機較適合粉質粘土層和軟弱風化巖層施工。沖擊鉆機采用泥漿護壁,適合第四系軟土、砂層和巖層施工,但其施工效率低,泥漿池占用場地空間較大。SWSD系列雙動力頭多功能鉆機(后文簡稱:雙動力鉆機)是一種新型、高效的鉆孔機械,可在各種復雜地質條件下快速鉆孔,其適應性強、施工效率高、成孔質量好、無泥漿污染,是目前先進的入巖和松散地層樁孔鉆進施工設備。

但在糜棱狀安山巖層這種特殊的地質條件下,究竟哪種施工工藝最為合適呢?本文以青島地鐵1號線汽流區間風井圍護樁、汽車北站圍護樁施工為例,通過各種施工工藝的對比分析及實踐應用,針對糜棱狀安山巖地層情況和各施工工藝特點展開分析研究,總結提出在糜棱狀安山巖層中鉆孔灌注樁施工的合理化建議。

工程概況

2.1  風井簡介

汽車北站~流亭機場站區間風井施工場地位于白沙河北岸部隊空地內,東側及北側鄰近建航味精廠,南側為藝強倉儲物流公司。風井主體段基坑長16.9m,外掛段基坑長17.0m,基坑寬25.8m,地面標高9.510m,頂板埋深約3.4m,主體段基坑深度約為38.8m,基坑支護采用鉆孔灌注樁結合內支撐的形式。風井主體段圍護結構采用直徑1.2m的鉆孔樁,樁中心間距1.5m,樁長39m~41m,53根圍護樁;外掛段圍護結構采用直徑0.8m的鉆孔樁,樁中心間距1.2m,樁長11.976m,48根圍護樁。

2.2  工程地質

通過鉆探揭示,場區第四系厚度12.3m~24.0m,主要由第四系全新統人工填土層、洪沖積層組成。基巖為白堊系青山群石前莊組流紋巖以及白堊系青山群八畝地組安山巖、火山角礫巖,受構造影響,部分鉆孔揭露有相應巖性構造巖。按地質年代由新到老、青島市區第四系標準地層層序自上而下分述如下:

(1)第<1>層、素填土,層厚:0.50~5.00m,層底標高:1.55~12.58m,回填黏性土、砂土為主,局部夾有少量碎石、碎磚等,部分地面為10~30cm厚的水泥或人行道地磚。

(2)第<7>層、黏土~粉質黏土,層厚:0.50~12.30m,層底標高:-2.65~10.81m。韌性、結構性一般,具中等壓縮性,干強度中等,局部夾粉土及中砂薄層。

(3)第<7-1>層、中砂~粗砂,層厚:0.50~5.90m,層底標高:-1.69~9.98m。

(4)第<9>層、粗砂~礫砂,層厚:1.00~12.20m,層底標高:-10.29~5.01m。磨圓呈亞角狀~亞圓狀,含黏性土10~20%,局部夾有黏土薄層及卵石,卵石含量10~20%,母巖多為花崗巖、正長巖中~微風化巖石,磨圓多呈圓~亞圓狀,分選差,粒徑一般為1~2cm ,最大粒徑約4cm。

(5)第<9-2>層、含卵石粗礫砂,層厚:1.50~16.40m,層底標高:-13.57 ~2.62m。,該層卵石含量約30~40%,含量由上至下逐漸增加。塊徑2~10cm,本段最大塊徑約為20cm。

(6)第<16-9-1>層、安山巖(糜棱狀)

該層主要呈帶狀高角度傾角穿插于各巖石風化帶中,走向多為北東向~東西向,揭示垂直厚度:1.40~30.30m,層頂標高: -29.13~-11.01m。原巖為安山巖,受構造擠壓明顯,礦物成分高嶺土化、綠泥石化嚴重,礦物部分呈黏土狀,具明顯動力變質特征。鉆探揭示段巖石風化強烈,巖石具泥狀結構,手搓呈粉末狀,巖塊干時較堅硬,濕時易軟化,呈硬塑狀,具低壓縮性。巖芯采取率70%左右。

(7)第<16-9-2>層、安山巖(砂土狀碎裂巖),垂直厚度:1.40~35.20m,層頂標高:37.43~-2.75m。礦物受構造擠壓影響蝕變強烈,主要造巖礦物多高嶺土化、綠泥石化,手搓呈砂土狀,夾角礫~碎塊狀巖芯,部分鉆孔巖芯可見擠壓擦痕。巖芯采取率65~80%左右。

(8)第<17-9-2>層、安山巖(塊狀碎裂巖),垂直厚度:0.50~18.40m。原巖為安山巖,受壓破碎形成,礦物綠簾石化明顯,巖體節理發育,節理面呈閉合至微張狀,部分節理面見有構造泥充填,巖芯多呈碎塊狀,塊徑2~5cm,部分巖芯礦物整體蝕變較強,整體呈短柱狀,巖質酥脆,節理面蝕變較強,節理面粗糙,巖芯錘擊易碎,易沿節理面碎散,斷裂面不規則。部分手掰易碎,巖芯采取率在65%左右。[1]

2.3  水文地質

地下水主要賦存在第四系松散砂土層及基巖的裂隙中。場區地下水主要類型為第四系孔隙水及基巖裂隙水。

第四系孔隙水:主要分布于第四系第<5>層中砂~粗砂、第<7-1>層中砂~粗砂、第<9>層粗砂~礫砂、第<9-2>層含卵石粗礫砂中。其中第<7>層粉質黏土為隔水層。本區間主要類型為第四系孔隙潛水,呈層狀廣泛分布于砂層中,多與其它水層相互連通,形成徑流補給、排泄關系,水量較大。局部隔水土層相對連續,地下水具有弱承壓性。勘探期間地下水穩定水位埋深:1.00~7.50m,絕對標高:0.86~10.80m。

基巖裂隙水:在場區主要以層狀、帶狀賦存于基巖強風帶、裂隙密集發育帶中,由于裂隙發育不均勻,其富水性不均勻。強風化帶中,透水性較差,富水性貧;節理發育帶,裂隙張開性好,導水性較強,富水性中等。根據青島地區鑿井抽水試驗資料,基巖裂隙水單井用水量一般<20m3/d。滲透系數k<4m/d,影響半徑幾米~十幾米。[1]

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