全套管钻机成孔复合型桩基降水施工新技术.pdf

[摘要]针对基坑降水量小，围护结构外侧改移管线密布且交通繁忙无布设降水井场地，以及漂石地层中管井成孔困难和工期紧的问题，借助全套管钻机在直径1围护桩施工时提出了一种新的复合型桩基降水方法。结合勘察报告将桩身加长，在桩底填滤料形成汲水区，用副钢筋笼内配套水泵、滤管与围护桩钢筋笼连接，排水管和水泵电线置于PVC套管中，沿围护桩钢筋笼升至地面，汲水区上部用细砂将预施围护桩隔离。计算显示围护桩内水位降深3m时，1起单桩沉降为0.12mm,小于桩顶总沉降值的10%。采用本工.艺降低了施.工成本，经济效益明显。[关键词]地下工程；基坑：降水；围护桩；全套管钻机；沉降

内容摘抄：

1工程概况
北京地铁某站为两条地铁线路相交换乘车站，位于城市主干道交叉路口北侧的道路下方，南北向布置。车站西侧为商业超市与住宅小区，东侧为乡政府和住宅小区。车站主体采用装配式铺盖法施工，围护结构为全套管钻机成孔灌注桩。车站南端为两条线换乘节点，换乘节点处基坑深26.52m,基底标高20.08m,进入潜水1.0m,为保证水位在坑底1m以下，水位需降深2.0m,降水量约为800m3。换乘节点临近立交桥，周围交通繁忙，且基坑外改移管线密布，工程环境极其复杂，难以寻找合适的降水井场地。车站所处地层自上而下为人工填土、新近沉积土层、第四纪晚更新世冲洪积地层。第四纪晚更新世冲洪积层包括圆砾卵石⑤层、卵石⑦层、卵石⑨层，潜水面在卵石⑦层。在地层底深3.8~34.2m,粒径200mm以上卵石含量在60%以上，且大漂石含量较高，在层深20m左右，漂石最大粒径可达1000mm。

2成孔方法选择
在围护桩成孔施工中，为了选择适合于漂石地层的施工机械和工艺，进行了现场成孔试验，选取基坑南端W105、中间W52和北端W2783根桩作为试验桩。试验顺序自北向南进行，试验桩桩头采用人工挖孔，挖桩原状土（约3.5m)。
首先选取TR220D旋挖钻机试钻W278桩，当泥浆相对密度采用1.2，钻进速度为4m/h,仅钻深8.5m,出现了漏浆严重、塌孔等问题。后改进采用泥浆相对密度1.6，钻进速度2m/h,钻进到10m就出现了扭矩增大、钻杆抖动加重，至13.5m时，钻机采用自动加压无法进尺，改为强制加压，钻杆反弹上浮，无法钻进。钻头提出后，斗内只有少量岩石碎块，同时钻头侧齿已崩角。钻深10m时，渣土中卵石粒径为20~25cm,从个别卵石断裂碎块可以判断卵石粒径已达到30~40cm。W52桩在钻进的过程中也出现了同样的问题，钻进至10~12m时，钻
机进尺仅为15~20min/钻。从2根试验桩的施工记录可以发现，在地层10m以下，遇到了大漂石。旋挖钻机在地层10m以上的小粒径卵石中钻进较为容易，但在含有大漂石的地层难以钻进，钻头磨损严重。所以在含有大漂石地层，不能采用旋挖钻机。而且由于施工工艺的影响，泥浆浆液易污染环境，会导致华堂商场的抽水井堵塞，致使水源热泵系统损毁，所以在城市繁华地区也不宜采用。

3围护桩内降水施工技术
考虑施工降水需要，将围护桩成孔深度比设计深度加深3m,实际成孔深度为36.5m,孔底标高为9.177m左右，已入砾岩层。加深的3m范围为管井降水模式，由滤料、无砂滤水管及潜水泵组成，滤管外为滤料回填，滤料与混凝土桩底间填50cm的细砂。待成孔后，将围护桩钢筋笼放人全套管钻机套管内，滤管、潜水泵、泵管及电线通过小的副钢筋笼固定在围护桩钢筋笼上，装置就位后填充滤料及细砂，然后浇筑混凝土，如图1所示。

4围护桩内降水对桩沉降的影响
降水会引起土体的固结沉降，同时由于桩一土间的相互作用，必然会使围护桩也产生沉降。许锡昌等对深基坑降水对支护结构和周边建筑物的影响进行过研究，监测结果表明，降水对围护桩的水平位移和沉降影响较小，土方开挖结束后变形很快便趋于稳定)。采用钻孔桩内降水，对于桩体沉降的影响会有多大是需要研究的问题。换乘节点实际降水区域为25m×16m,将南端5根围护桩作为降水井，间距7.5m,考虑到降水曲线形式，5根围护桩每个桩井内水位实际降深按3.0m考虑。由于换乘节点围护桩桩底已至砾岩层，按潜水完整井考虑。降水模型按Neuman井流模型考虑，Neuman井流模型是比较完善的潜水井流模型，推导了考虑重力滞后效应的单井和群井水位降深值公式231
首先计算水位下降引起的土体固结变形，然后利用桩土之间连续分布的竖向弹簧模型，结合Cooke的剪切位移法理论建立桩侧土体位移与桩身周边剪应力之间的函数关系，将土对桩的附加剪应力沿桩身叠加得到土对桩总的附加作用力，利用修正分层总和法可以计算附加作用力引起的桩身沉降。

（略）

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