中国铁建十一局集团城市轨道工程有限公司
摘要：针对地铁竖井特殊的地质，利用钻孔桩+高压旋喷桩帷幕+钢筋混凝土腰梁的组合支护方式加固且止水，并通过地表沉降、收敛、轴力多方面的动态立体监测，完成地铁竖井穿越夹杂富水沙层建筑基础的施工。
关键词：富水沙层；钻孔桩；高压旋喷；止水；立体监测
青岛地铁2号线区间线路出啤酒城站后，沿香港东路向东前进，相继下穿香港东路、青啤科研中心5层建筑、青啤用地、深圳路后，折向西北进入苗岭路站。区间起讫里程Y（Z）SK39+244.049m～Y（Z）SK39+991.353m，区间左线短链25.337m。右线隧道长747.304m，左线长721.963m，左右线隧道全长1469.266m，隧道埋深9～19m，采用喷锚构筑法施工。本区间于YSK39+655.000m处设施工竖井及横通道（兼联络通道）一座。竖井位于深圳路西侧的啤酒城空闲场地内，该场地原为老啤酒城建筑群，现全部拆除废弃等待重新开发，竖井范围内存在建筑基础、回填料以及沙层，区域内无管线，竖井距离海边不足900m。考虑到本竖井特殊的实际地质状况，设计方放弃原有的格栅拱架施工方案，采用钻孔灌注桩+旋喷桩帷幕+混凝土内支撑综合支护方式，明挖法施工，施工竖井采用内净空6m×9m矩形断面，竖井深24.15m。竖井周边支护围护结构采用直径1000mm、间距1600mm的钻孔桩，钻孔桩进入基底以下2.55m。钻孔桩A型桩数量22根，桩长26.7m，B型桩数量4根，桩长20.3m；钻孔桩桩间采用直径800mm三重管旋喷桩止水，旋喷桩间距500mm，旋喷桩数量92根，桩长15.8m。
1工程地质、水文状况
通过钻探揭示，竖井范围内主要由第四系全新统人工填土（Q4ml）、全新统陆相洪冲积层（Q4al+pl）、全新统海相沼泽化层及沉积层（Q4mh）及上更新统陆相洪冲积层（Q3al+pl）组成。地下水主要有2种类型：松散土层孔隙潜水、基岩裂隙水。松散土层孔隙潜水深1.95～2.37m，富水性良好。基岩裂隙水主要赋存于构造带及受构造带影响的节理发育带、花岗斑岩、煌斑岩等后期侵入的脉状岩脉与花岗岩的接触带上，呈脉状、带状产出，无统一水面，具有一定的承压性。钻孔揭露构造岩及岩脉的节理、裂隙均较发育，构造裂隙水较发育。同时地下水对混凝土结构具中等腐蚀性，对钢筋具弱腐蚀性，水中硫酸盐和酸类物质环境作用等级为V-C，氯化物环境作用等级为Ⅳ-C。
2竖井施工工艺
竖井主要施工工艺：施工围护结构前准备→围护钻孔桩+旋喷桩施工→冠梁施做→基坑分层开挖→监控量测→施做支撑体系→竖井开挖至底。
2.1钻孔桩施工控制参数与要点
2.1.1泥浆比重与含砂率的控制是钻孔桩成孔最为关键的参数保障
由于该竖井地质为建筑废弃料、废弃房建基础以及与海水渗通的沙层，在造浆上必须时刻根据地质柱状图进行调整，造浆选用当地的优质黏土，并在钻进至软土层时，根据实际情况，在泥浆中掺入不同比例的膨润土、CMC羟基纤维素、硝基腐植酸钠盐及少量的生石灰粉等制成优质泥浆，用来加强护壁，以防渗、防坍孔。泥浆指标：泥浆比重钻孔时选1.2～1.4、清孔时1.05～2.1，雷氏黏度19～28s，含砂率4%～8%，pH值8～10。对于新拌制的泥浆须储放24h后方可使用。
2.1.2检孔与二次清孔是确保顺利灌注前关键保障
钻孔至设计标高后，采用验收标准指定的方法检测孔深、孔径和垂直度等几何尺寸，待检测合格后，采用抽浆法清孔，清孔时继续保持孔内水头，防止坍孔。清孔后孔内泥浆指标：手摸无2～3mm颗粒。浇筑混凝土前孔底500mm以内泥浆比重应＜1.25，含沙率≤8%，雷氏黏度≤28s，沉渣厚度不大于规范值，严禁用加深钻孔深度方法代替清孔。如果一次清孔后，孔底沉碴厚度仍大于设计要求值时，要进行二次清孔。二次清孔用灌注水下混凝土的导管注入大比重的泥浆，用换浆法清孔。柱桩在浇筑水下混凝土前用射水或射风冲孔冲射孔底3～5min，将孔底沉。
2.1.3灌注水下混凝土的塌落度是灌桩关键的控制参数
在确保钢筋笼顺利下孔后，接好导管。灌注的水下混凝土坍落度须控制在18～22cm，且和易性要好，灌注必须要连续。浇注完毕后，位于地面以下及桩顶以下的孔口护筒应在混凝土初凝前拔出。为防止钢筋笼上浮，采取措施将钢筋笼压住（如在横担上加重、增加横担、将钢筋笼上端与护筒焊接在一起等）。在浇灌混凝土时，随时抽拔拆除导管，并认真填写灌注记录。灌注高度要超出桩顶0.5～1m，以确保桩顶质量。
2.2旋喷桩施工
（1）基本原理。利用三重管高压旋喷桩成桩的基本原理。（2）施工流程。孔位放点（定位）→钻机就位造孔（就位）→钻孔至设计深度（造孔）→台车移位至成孔位置→放入三管至设计深度同时送水、气、浆（下喷射管）→制浆、旋喷提升→成桩、移机拔管→回灌浆→下一孔操作。（3）旋喷施工控制要点。参数设置的要点。由于该竖井及大部分地铁线路上方的上部为原海滩回填区，上部覆盖回填材料、黏土层、富水砂层，夹石土质等，若只采用单一固定的旋喷参数，势必造成直径不均的桩体，严重影响防渗性能。因此，根据本工程地质报告提供的资料，结合试桩开挖检查的情况，选择三重管高压旋喷桩成桩原理，调整适当的参数旋喷成桩。旋喷桩平面布置见图1。制浆、送浆与钻进配合。为了减小素填土、建筑废料、沙层孔隙对三重管旋喷桩成桩质量的影响，配制水泥浆液浓度应尽可能大一些，原设计水灰比为1∶1，实际根据现场质量控制与效果显示来看，水灰比控制在1∶1.25比较合适，后期的效果也证明了这一配比在建筑废料与沙层中的效果非常显著。
2.3冠梁、腰梁施工
（1）施工工艺。模板支设→钢筋工程→混凝土工程→拆模。（2）施工控制措施及要求。土方开挖时，保证冠梁、水平支撑等位置标高准确。冠梁施工前，钢管桩桩头标高要确保满足设计要求。钢筋安装时应严格按照图纸设计要求。模板安装时拼缝应严密，避免漏浆影响砼质量。线条尽量顺直。确保混凝土浇筑时的连续性，振捣要密实。
3监控量测控制技术
对于基坑开挖过程引起地层的力学响应在时间和空间上的规律以及不同施工方法的不同力学响应信息可以通过施工监测获取，通过对观测结果以及对变形的控制，确保施工安全。
3.1施工监控量测技术要求
竖井施工过程中，根据要求监测要求，对必测项目的实时监测，其中包括地表沉降、竖井沉降、收敛、测斜、轴力等项目，随时掌握围岩动态，对围岩稳定性做出评价，以确保施工安全和防止地表下沉。
3.2地表沉降控制标准
地表沉降控制标准：地表最大下沉值30mm；隆起量10mm。施工中主要通过加强支护结构刚度等措施，控制地表沉降；同时在施工工序上坚持“开挖一段，支护一段，封闭一段”的基本工艺。为把钻爆施工对环境的影响限制在最小程度，最大爆破振动速度一般应控制在2cm/s以内。
4止水效果
虽然该竖井地层水位很高，且存在较厚富水沙层，但是有了钻孔灌注桩的强度支撑和高压旋喷桩的封闭咬合，顺利将水隔离在外，确保了竖井内的安全顺利施工作业。
结论
目前，竖井已经安全、顺利使用近一年时间，各项监测数据稳定，止水效果非常好，几乎没有渗漏水现象。基本肯定了钻孔灌注桩+高压旋喷帷幕+钢筋混凝土腰梁的组合支护形式在青岛地铁软弱、富水、复杂的地质条件下非常成功，同时针对建筑废料、软弱素填土、富水沙层等的施工提供了有力的施工经验与参数，同时也为工程的施工安全提供了可靠保障。
参考文献：
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