大直徑潛孔錘在地下連續(xù)墻入巖引孔技術(shù)中的應(yīng)用

于洪彪+何勇飛+張聞舉

摘要：以福州地鐵二號(hào)線南門(mén)兜站圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工為例，闡述大直徑潛孔錘與長(zhǎng)螺旋多功能樁基組合在地連墻入巖成槽技術(shù)中的應(yīng)用，為解決堅(jiān)硬地層的鉆進(jìn)問(wèn)題，提高施工效率提供借鑒意義。

關(guān)鍵詞：潛孔錘；入巖；地連墻引孔

1、工程概況

1.1項(xiàng)目概況

福州地鐵二號(hào)線南門(mén)兜站位于市中心八一七路、古田路和烏山路交叉口處，為雙柱三跨三層矩形框架結(jié)構(gòu)，外包尺寸為285.2米，寬度32.5米，采用半鋪蓋法施工，圍護(hù)結(jié)構(gòu)東段（右線23—34軸、左線13—34軸）采用1000mm鉆孔灌注樁+樁間止水+旋噴樁止水帷幕，西段（右線1—23軸、左線1—13軸）采用1000mm地下連續(xù)墻。鉆孔灌注樁最深32米，最淺26米，地下連續(xù)墻最深41.5米，最淺25米。

1.2工程地質(zhì)狀況

地下連續(xù)墻、鉆孔樁深度范圍內(nèi)土層自上而下為：

<1-2>雜填土

呈雜色，主要成分為中粗砂及磚塊、碎石、砼塊等建筑垃圾，混少量淤泥，松散，欠壓實(shí)。硬雜質(zhì)含量大于30%，層底埋深0.2～6.3m，層厚 0.2～6.3m，平均厚度2.89m。

<2-4-1>淤泥

呈深灰色，流塑飽和，部分夾薄層細(xì)砂而表現(xiàn)為淤泥夾薄層砂，局部含有腐植質(zhì)，層頂埋深1.0～22.5m（標(biāo)高-15.83～6.48m），層底埋深 4.3～26.5m（標(biāo)高-20.56～3.03m），層厚0.7～24.8m，平均厚度7.44m。

<2-4-4>淤泥夾砂

呈深灰色，流塑飽和，混粉細(xì)砂層狀砂與淤泥厚度比為1/10-1/3，局部夾有10～15cm細(xì)砂，局部含有腐植質(zhì)，層頂埋深3～32.8m（標(biāo)高-25.85～4.53m），層底埋深5.3～35.5m（標(biāo)高-28.55～2.23m），層厚0.8～23m，平均厚度5.17m。

<3-1>粉質(zhì)粘土

呈灰綠、灰黃色等色，可塑，濕度大，層頂埋深4.7～49m（標(biāo)高-42.81～2.3m），層底埋深6.7～51m（標(biāo)高-44.62～0.3m），層厚0.3～14.3m，平均厚度3.85m。

<3-3>中粗砂

呈淺黃色、淺灰色、灰黃色等，飽和，層頂埋深8.8～50.3m（標(biāo)高-43.52～-1.95m），層底埋深14.2～50.5m（標(biāo)高-44.48～-6m），層厚 0.4～27.3m，平均厚度6.72m。

<3-8>卵石（砂質(zhì)填充）

淺灰色，中密-密實(shí)，飽和，卵石多呈橢球狀，磨圓度較好，含石英及長(zhǎng)石，中等風(fēng)化，粒徑一般為3-8厘米，最大達(dá)12厘米，含量為55～85%，間隙主要由中粗砂充填。層頂埋深24～48.7m（標(biāo)高-42.59～-27.43m），層底埋深34.5～55.6m（標(biāo)高-49.38～-28.13m），層厚0.7～13m，平均厚度 6.51m。

<5-2>硬塑狀殘積礫質(zhì)粘性土

呈黃褐色等，可塑，含風(fēng)化殘留石英顆粒，具有遇水崩解特點(diǎn)，層頂埋深 4.3～35.5m（標(biāo)高-29.42～2.72m），層底埋深8.8～38.2m（標(biāo)高-32.12～-1.98m），層厚1.5～10m，平均厚度4.13m。

<7-1>強(qiáng)風(fēng)化花崗巖（砂土狀）

呈灰黃色，褐黃色等，含大量中粗粒石英顆粒、白云母片及長(zhǎng)石，風(fēng)化強(qiáng)烈，原巖組織結(jié)構(gòu)已大部分風(fēng)化破壞，巖芯多呈砂土狀，遇水易軟化、崩解。層頂埋深8.8～55.6m（標(biāo)高-49.38～-1.8m），層底埋深13.6～55.2m（標(biāo)高-61.3～-6.4m），層厚0.4～28.9m，平均厚度6.47m。

<8>中風(fēng)化花崗巖

呈灰白色、灰色等，塊狀構(gòu)造，巖質(zhì)較堅(jiān)硬，裂隙發(fā)育，錘擊聲脆，不易擊碎。巖石堅(jiān)硬程度屬較硬巖，層頂埋深 13.6～57.2m（標(biāo)高-50.63～-6.4m），層底埋深23.2～32.1m（標(biāo)高-25.47～-16.7m），層厚0.4～2m，平均厚度1.2m。

（10）<9>微風(fēng)化花崗巖

呈淺灰、灰白色，塊狀構(gòu)造，礦物成分為長(zhǎng)石、石英、少量黑云母等。巖石堅(jiān)硬程度屬較硬巖-堅(jiān)硬巖，層頂埋深9.10～39.70m（標(biāo)高-32.36～-2.10m），層底埋深13.70～34.50m（標(biāo)高-26.63～-6.70m），層厚0.60～7.80m，平均厚度3.54m。

1.3水文地質(zhì)狀況

地下水按賦存方式分為上層滯水、松散巖類(lèi)孔隙水（潛水和承壓水）和基巖裂隙水兩種類(lèi)型。屬潛水，略具承壓性。地下水位穩(wěn)定埋深1.3—2.3m，穩(wěn)定水位標(biāo)高5.10—5.40m。地下水主要排泄途徑為蒸發(fā)和水平向閩江排泄，主要補(bǔ)給來(lái)源為大氣垂直補(bǔ)給和閩江側(cè)向補(bǔ)給。

2、潛孔錘工藝方法

南門(mén)兜站采用改良后的風(fēng)動(dòng)式潛孔錘，風(fēng)動(dòng)潛孔錘正循環(huán)垂直沖擊鉆進(jìn)，壓縮空氣經(jīng)內(nèi)管孔道傳輸給潛孔錘，并驅(qū)動(dòng)潛孔錘作功。排出的廢氣經(jīng)鉆頭排氣孔排出，沖洗孔底，冷卻鉆頭，并攜帶巖渣屑沿孔壁與外管之間的環(huán)狀間隙上返至地表，完成正循環(huán)鉆進(jìn)過(guò)程。潛孔錘正循環(huán)時(shí)，高速氣流沖刷孔壁，孔壁受大口徑外管保護(hù)而不易坍塌掉塊，有利于孔壁的干凈穩(wěn)定。高壓氣流排出孔口的同時(shí)，伴隨著地下水與巖屑粉塵攪拌成的泥漿，返至地面。

在潛孔錘沖擊破碎巖石或卵礫石層的同時(shí)，動(dòng)力頭帶動(dòng)鉆桿及潛孔錘進(jìn)行適度的鉆壓與回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，既能研磨刻碎巖石，又能使?jié)摽族N擊打位置不停的變化，使?jié)摽族N底部的合金突出點(diǎn)每次都擊打在不同位置，大大加快對(duì)巖石的破碎作用，起到多重效果。

風(fēng)動(dòng)潛孔錘的空氣既能冷卻鉆頭又能將破碎的巖屑吹離孔底并排除孔口，減少了巖屑重復(fù)破碎，因此，風(fēng)動(dòng)潛孔錘引孔有更高的鉆進(jìn)效率。

3、南門(mén)兜站地連墻施工工藝原理及特點(diǎn)

3.1成槽方法：地連墻成槽方法均采用成槽機(jī)抓取槽段內(nèi)上部軟質(zhì)土層，開(kāi)挖順序?yàn)橄葍蛇吅笾虚g的抓法。如下圖所示：

若成槽機(jī)施工進(jìn)入巖層，施工效率受阻時(shí)，則采用沖擊鉆和潛孔錘兩種輔助成孔工藝。

3.2潛孔錘與沖擊鉆功效對(duì)比

分別從進(jìn)入中風(fēng)化花崗巖和微風(fēng)化花崗巖的角度進(jìn)行兩種方案的功效分析，選擇DXQ-32（入中風(fēng)化花崗巖最小深度2.2m，最大深度5m，平均深度3.6m）及DXQ-84（入微風(fēng)化花崗巖最小深度4.5m，最大深度5.2m，平均深度4.95m）槽段進(jìn)行功效分析。

4、技術(shù)原理

以施工三軸攪拌樁的螺旋鉆機(jī)做樁架，以螺旋動(dòng)力頭做旋轉(zhuǎn)動(dòng)力，在特制的鉆桿下懸掛風(fēng)動(dòng)式潛孔錘，潛孔錘沖擊破碎巖石的同時(shí)，動(dòng)力頭帶動(dòng)鉆桿及潛孔錘進(jìn)行適度的鉆壓與回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，既能研磨刻碎巖石，又能使?jié)摽族N擊打位置不停的變化，使?jié)摽族N底部的合金突出點(diǎn)每次都擊打在不同位置，風(fēng)動(dòng)潛孔錘的空氣既能冷卻鉆頭又能將破碎的巖屑吹離孔底并排出孔口，達(dá)到快速破碎巖石的作用。

5、結(jié)語(yǔ)

潛孔錘工法的成本大于各種常規(guī)工法，一般都是在特定的地質(zhì)情況下，或特定的環(huán)境下，本技術(shù)具有設(shè)備簡(jiǎn)單、速度快、效果好、成本低等特點(diǎn)，能快速鉆穿卵礫石層、塊石、強(qiáng)風(fēng)化花崗巖、中風(fēng)化花崗巖、孤石等，對(duì)于類(lèi)似工程施工具有廣泛的借鑒意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]羅會(huì)軍.大口徑氣動(dòng)潛孔錘下套管法在復(fù)雜地層中的應(yīng)用.資源環(huán)境與工程.2013.4

[2]楊國(guó)春等.大直徑硬巖鉆進(jìn)技術(shù)探討.長(zhǎng)春工程學(xué)院.2005.09