全套管搓管機(jī)在城市地鐵車站樁基施工中的應(yīng)用分析

薛戰(zhàn)龍

摘要：在城市地鐵施工工程中，砂卵石地層的樁基施工是一個(gè)重難點(diǎn)之一，場(chǎng)地狹小沒(méi)辦法開(kāi)挖泥漿池，加上城市繁華區(qū)域施工安全文明施工是一項(xiàng)重要任務(wù)，如采用泥漿護(hù)壁，必將造成工地泥漿滿地，砂卵石地層容易塌孔，加大施工成本，而成孔施工是其中之重，成孔機(jī)械的選擇是關(guān)鍵。本文以洛陽(yáng)軌道交通1號(hào)線土建03標(biāo)段樁基工程為例分析搓管機(jī)在城市地鐵車站樁基施工中的應(yīng)用情況，說(shuō)明其在城市地鐵車站砂卵石地層樁基施工上有較大的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

Abstract： In the construction project of urban subway， the pile foundation construction of sand gravel stratum is one of the heavy and difficult points. It is an important task to excavate the mud pool in the narrow site， and the construction of safe and civilized construction in the busy area of the city is an important task. The cost of drilling is the key， and the choice of hole forming machinery is the key. In this paper， the application of the rubbing machine in the construction of the pile foundation of the urban subway station is analyzed with the pile foundation project of the 03 section of the civil construction of Luoyang Rail Transit Line 1. It shows that it has a great advantage in the construction of the pile foundation of the sand gravel stratum in the city subway station.

關(guān)鍵詞：全套管搓管機(jī)；城市地鐵車站；施工應(yīng)用

Key words： full casing pipe rolling machine；urban subway station；construction application

中圖分類號(hào)：TU753.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）31-0144-02

1 工程概況

1.1 項(xiàng)目基本情況

洛陽(yáng)市軌道交通1號(hào)線西起谷水西站，東至文化街站，依次沿中州西路、武漢路、西苑路、延安路、中州中路、中州東路敷設(shè)，串聯(lián)澗西區(qū)、西工區(qū)、老城區(qū)、瀍河回族區(qū)。工程全長(zhǎng)為22.35km，設(shè)車站18座，平均站間距為1.30km，均為地下站。項(xiàng)目投資估算約170.58億元。沿途經(jīng)過(guò)河南科技大學(xué)、牡丹廣場(chǎng)、周王城廣場(chǎng)、市隋唐洛陽(yáng)城國(guó)家遺址公園、市人民醫(yī)院、青年宮廣場(chǎng)、洛陽(yáng)市長(zhǎng)途客運(yùn)東站等主要客流集散點(diǎn)。車站結(jié)構(gòu)型式：為地下兩層島式站臺(tái)車站；覆土厚度：3.16m；圍護(hù)結(jié)構(gòu)類型：Φ1000 @1500鉆孔咬合樁+三道撐支護(hù)型式，端頭井處支撐形式為鉆孔咬合樁+四道撐+一道倒撐。

1.2 工程地質(zhì)

本標(biāo)段施工位于工程地質(zhì)II區(qū)、III區(qū)，屬于洛河I級(jí)、II級(jí)階地。本次勘察勘探深度內(nèi)自上而下依次由雜填土、黃土質(zhì)粉質(zhì)黏土、黃土質(zhì)粉土、細(xì)砂、卵石土、卵石等構(gòu)成。本標(biāo)段車站工程地質(zhì)情況如下：揭露地層有：雜填土、黃土質(zhì)粉質(zhì)黏土、細(xì)砂、卵石土、黃土質(zhì)粉土、卵石土，底板持力層：卵石土。

2 搓管機(jī)在城市地鐵車站的施工應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

目前市場(chǎng)上常規(guī)咬合樁施工設(shè)備有搓管機(jī)、全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)以及旋挖加全套管等，這三種設(shè)備的施工工藝均為通過(guò)液壓裝置將套管作圓周搖動(dòng)并逐節(jié)壓入，每節(jié)套管壓入后通過(guò)抓斗或旋挖鉆機(jī)進(jìn)行取土，然后再接下一節(jié)套管，如此往復(fù)直至成孔至設(shè)計(jì)標(biāo)高。

搓管機(jī)廣泛用于地鐵地基、深基坑圍護(hù)咬合樁、城市改造拔樁和清除障礙樁，鐵路、港口、道橋、江河、湖泊、高層建筑、水電水利施工鉆孔灌注樁，特殊用途鉆孔樁。采用全套管，在接近已有建筑物時(shí)也能施工，特別適合于城區(qū)內(nèi)作業(yè)。搓管機(jī)全套管施工屬于“硬護(hù)壁”成孔施工工藝。即將搓管樁機(jī)設(shè)備的滑箱耳端與旋挖機(jī)或者履帶吊車前杠連接，以旋挖或者履帶底盤為固定重力點(diǎn)，把成型尺寸的鋼套管夾持在搓管機(jī)鉗口中，以液壓站為動(dòng)力源，驅(qū)動(dòng)搓管樁機(jī)上的每個(gè)液壓缸來(lái)控制行程和角度，進(jìn)行半回轉(zhuǎn)下壓套管（搓管）深入地層，向下搓管壓入套管護(hù)壁，同時(shí)將套管孔中的土體使用沖抓（或旋挖）取出直至達(dá)到樁深要求。

搓管機(jī)結(jié)構(gòu)及原理：搓管機(jī)分獨(dú)立式搓管機(jī)和附著式搓管機(jī)兩類，搓管機(jī)自身又分主機(jī)、動(dòng)力站、操作臺(tái)及工作裝置4大部分。獨(dú)立式搓管機(jī)施工時(shí)獨(dú)立作業(yè)，附著式搓管機(jī)附著在履帶吊或旋挖鉆機(jī)底盤上作業(yè)，搓管機(jī)整機(jī)分為主機(jī)、動(dòng)力站、操作臺(tái)及工作裝置4大部分。搓管鉆機(jī)主機(jī)組成：搓管鉆機(jī)由導(dǎo)向與糾偏機(jī)構(gòu)、夾持裝置、左右搓管裝置、壓拔管裝置及遠(yuǎn)程操縱盒等部分組成。主要設(shè)備及構(gòu)件：搓管機(jī)、沖抓斗（旋挖鉆機(jī)）、吊車、套管。輔助設(shè)備：挖掘機(jī)、發(fā)電機(jī)。（圖1）

2.1 環(huán)保優(yōu)勢(shì)

搓管機(jī)采用全孔套管護(hù)壁，無(wú)泥漿，不需要泥漿池。地鐵施工場(chǎng)地狹小，不適合布置泥漿池；現(xiàn)行的泥漿處理方式是將現(xiàn)場(chǎng)泥漿運(yùn)到郊外垃圾場(chǎng)，讓其自然干化。這種處理方式原始落后，產(chǎn)生了許多問(wèn)題。一是費(fèi)用高、效率低，施工緊張時(shí)，槽罐車晝夜運(yùn)輸尚不能滿足施工進(jìn)度要求，二是施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣，泥漿水四溢令人難以插足，工程隊(duì)常因泥漿水漏入下水道造成管道堵塞而遭受巨額罰款。另外，槽罐車在運(yùn)輸途中也常因泥漿水漏灑在城區(qū)干道上而污染了市容環(huán)境。打樁泥漿用槽罐車運(yùn)送泥漿水，每m3至少20元，成本高，城市施工現(xiàn)場(chǎng)文明要求嚴(yán)格，有可能造成停工。所以搓管機(jī)噪聲低，振動(dòng)小，無(wú)泥漿污染，施工現(xiàn)場(chǎng)整潔文明，很適合于在市區(qū)內(nèi)施工。

2.2 成孔和成樁質(zhì)量高

廣泛適用于流沙、流塑、承壓水、砂卵石等易坍塌、破碎和富水砂卵石地層。套管全尺寸跟進(jìn)，取土?xí)r因套管插入整個(gè)孔內(nèi)，孔壁不會(huì)坍落，易于控制樁斷面尺寸與形狀，清底效果好，充盈系數(shù)小，節(jié)約混凝土，由于鋼套管護(hù)壁的作用，可避免鉆、沖擊成孔灌注樁可能發(fā)生的縮頸、斷樁及混凝土離析等質(zhì)量問(wèn)題。全套管工法雖然施工成本相對(duì)較高，但由于其具有其他工法無(wú)法替代的優(yōu)點(diǎn)，特別是我國(guó)很多城市都面臨著二次開(kāi)發(fā)，對(duì)原有基礎(chǔ)的處理為全套管工法在我國(guó)的推廣應(yīng)用提供了廣闊的前景，卵石、淤泥、流沙、粉細(xì)沙、破碎和溶洞發(fā)育、回填土、沼澤、湖泊、江河等復(fù)雜地層都可以適用。與傳統(tǒng)采用泥漿護(hù)壁（或干作業(yè)成孔）旋挖施工相比的優(yōu)勢(shì)：挖掘時(shí)可以很直觀地判別土層及巖性特征，對(duì)于端承樁，便于現(xiàn)場(chǎng)確定樁長(zhǎng)；挖掘速度快，對(duì)于一般土質(zhì)，每小時(shí)鉆進(jìn)效率14m左右；挖掘深度深，根據(jù)土質(zhì)情況，最深可達(dá)70m左右；成孔垂直度易于掌握，可保證垂直度；采用全液壓搓管鉆機(jī)和鋼套管護(hù)壁，孔壁不產(chǎn)生坍落、縮頸現(xiàn)象，成孔質(zhì)量高；鋼筋周圍不會(huì)像泥漿護(hù)壁工法施工那樣附粘一層泥漿，有利于提高砼對(duì)鋼筋的握裹力；由于不使用泥漿，避免泥漿進(jìn)入砼的可能性，成樁質(zhì)量高；成孔直徑標(biāo)準(zhǔn)，充盈系數(shù)小，與其他成孔方法相比，可節(jié)約砼；清孔徹底，速度快，孔底沉渣厚度小。

2.3 造價(jià)低和系統(tǒng)效率高

目前搓管機(jī)全套設(shè)備市場(chǎng)售價(jià)270萬(wàn)左右，相比旋挖鉆四、五百萬(wàn)的售價(jià)便宜。其鉆進(jìn)能力大、效率高，采用恒功率變量雙泵分別驅(qū)動(dòng)搓管油缸和壓撥油缸，功率損失小，系統(tǒng)效率高。采用無(wú)觸點(diǎn)電磁開(kāi)關(guān)、行程開(kāi)關(guān)、液壓換向等方式控制，換向準(zhǔn)確可靠、操作安全靈活。最顯著的技術(shù)特點(diǎn)在于：分別控制鉆桿和套管的兩個(gè)動(dòng)力頭均可升至桅桿頂部，在套管動(dòng)力頭下沉套管的同時(shí)，鉆桿動(dòng)力頭驅(qū)動(dòng)長(zhǎng)螺旋鉆桿取土作業(yè)；套管無(wú)需分節(jié)壓入，也無(wú)需使用其他機(jī)械配合抓土，能大幅度提高施工工效，節(jié)省機(jī)械和人工成本。

3 結(jié)語(yǔ)

城市地鐵車站施工受場(chǎng)地、地質(zhì)條件和文明施工等影響較大，搓管機(jī)全套管施工是一種適合城市地鐵車站樁基施工的機(jī)械之一，特別在砂卵石地層具有較大的優(yōu)勢(shì)，能夠最大限度地保證施工質(zhì)量，有效避免砂卵石地層鉆進(jìn)中塌孔及斷樁等質(zhì)量事故的發(fā)生。但這種逐節(jié)加接套管和取土的施工方式，成孔效率較低，而且人工及機(jī)械運(yùn)行費(fèi)用相應(yīng)較高，而且為保證工期，需多臺(tái)設(shè)備同時(shí)施工，也為施工場(chǎng)地布置增加了難度。這些問(wèn)題對(duì)于搓管機(jī)具有城市地鐵車站施工優(yōu)勢(shì)來(lái)說(shuō)都是可以克服的，其顯著提高工地前期的文明標(biāo)準(zhǔn)化工地形象，不污染環(huán)境和施工成孔優(yōu)勢(shì)，是其他樁基成孔設(shè)備無(wú)法比擬的，綜合顯示搓管機(jī)在城市地鐵車站應(yīng)用中經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益非常巨大。

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