高銀斌

(中鐵十八局集團(tuán)有限公司市政工程有限公司，北京 100053)

1 工程概況

北京地鐵19號線牛街站，為地下三層雙柱三跨島式車站，位于牛街、長椿街(南北向)和廣安門內(nèi)大街(東西向)交匯處北側(cè)，沿長椿街南北向設(shè)置。車站總長239m，標(biāo)準(zhǔn)段寬23.7m、高21.83m，覆土約11.1m，底板埋深33.5m，車站底板位于地下水位下6～7m。車站上方有雨水、污水、上水、燃?xì)?、熱力等多條市政管線，臨近宣武醫(yī)院辦公樓，最小水平凈距6.3m。

車站主體結(jié)構(gòu)主要位于粉土②層、粉細(xì)砂③-3層、卵石圓礫⑤層、粉細(xì)砂⑥-3層、卵石⑦層、粉細(xì)砂⑦-2層、卵石⑨層，其中車站導(dǎo)洞下所處地層為卵石圓礫⑤層、粉質(zhì)黏土⑥-2(見圖1)。

圖1 牛街站地質(zhì)剖面

車站主體采用4導(dǎo)洞PBA洞樁法施工，邊樁為φ1000@1600，中樁為φ1800@7000，邊樁及中柱均在小導(dǎo)洞內(nèi)施工，導(dǎo)洞凈高5m，凈寬4m。鉆機(jī)采用8JH-150改進(jìn)型反循環(huán)鉆機(jī)，鋼管柱采用鋼管柱安裝機(jī)進(jìn)行安裝。邊樁及中柱均采用洞內(nèi)機(jī)械成孔樁施工，施工過程中確保管線及既有建筑物的安全尤為重要。邊樁及中柱參數(shù)見表1。

表1 邊樁與中樁參數(shù)

2 塌孔過程及處理

2.1 塌孔過程

27號邊樁于2018年3月27日早上2點開鉆，下午4點成孔。隨后提升鉆桿、鉆機(jī)移位，于晚上9點完成，開始準(zhǔn)備下鋼筋籠時，樁孔內(nèi)水面出現(xiàn)冒泡現(xiàn)象，隨即測量孔深，只剩2m。抓緊組織人員進(jìn)行處理，抽水查看塌孔情況發(fā)現(xiàn)導(dǎo)坑護(hù)壁下已被刷空，在導(dǎo)洞側(cè)壁開孔查看導(dǎo)洞底板下和東側(cè)壁都已塌空(見圖2～圖4)。

圖2 邊樁27號現(xiàn)場施工

圖3 邊樁27號塌孔情況(導(dǎo)洞底下)

圖4 邊樁27號塌孔情況(導(dǎo)洞側(cè)壁)

2.2 現(xiàn)場臨時處置措施

首先，在導(dǎo)洞側(cè)墻用水鉆開孔，探明塌空的位置及大小。其次，對導(dǎo)洞側(cè)墻塌空范圍進(jìn)行回噴填實，回噴時預(yù)留回填注漿管，回噴料為預(yù)拌砂漿，約20m3(見圖5)。最后，對導(dǎo)洞側(cè)壁及拱部從下往上進(jìn)行回填注漿，注漿材料為水泥漿，用水泥約12t(見圖6)。

圖5 導(dǎo)洞側(cè)壁開孔

圖6 導(dǎo)洞側(cè)壁回填注漿

3 原因分析

為處理好機(jī)械成孔樁塌孔的問題，保證現(xiàn)場施工安全及進(jìn)度，項目部組織召開了塌孔原因分析及處理方案研討會議，參建各方對此次塌孔原因進(jìn)行了充分討論、分析。

3.1 地層不穩(wěn)定易坍塌

邊樁和中柱樁頂下3～5m范圍處于卵石⑤層、粉細(xì)砂⑥-3層，車站卵石圓礫⑤層，圓礫層所含圓礫、卵石顆粒以沉積巖為主，混有火成巖，磨圓度較好，呈亞圓形，微風(fēng)化，級配連續(xù)。該層上部以圓礫為主，厚度約為3～5m，圓礫粒徑一般為0.5～2cm，最大粒徑為3cm，細(xì)中砂充填，約占總重的45%～50%。隨著深度的增加，顆粒粒徑逐漸增大，該層逐漸過渡為卵石層，卵石一般粒徑3～5cm，最大粒徑12cm，細(xì)中砂充填，約占35%。

根據(jù)實際開挖接露地層情況，粉土⑥-2和卵石⑦上部地層含砂量較大，地層松散，自穩(wěn)性差，在洞樁鉆進(jìn)成孔過程中易坍塌或遇水易出現(xiàn)流砂現(xiàn)象，進(jìn)而造成導(dǎo)洞側(cè)壁塌空(見圖7)。

圖7 導(dǎo)洞塌空示意圖

3.2 卵石致密成孔時間長

機(jī)械成孔樁從上到下，穿越卵石圓礫⑤層、卵石⑦層、卵石⑨層，三層卵石地層，卵石粒徑越來越大，密實度越來越高。成孔鉆進(jìn)困難，耗時長，泥漿靜置時間過長，成孔完成到下鋼筋籠時間過長，致泥漿比重減小。

在邊樁導(dǎo)坑人工護(hù)壁(2m)下2～3m范圍內(nèi)以及導(dǎo)洞邊墻和拱頂處多為粉細(xì)砂地層(見圖8)，反循環(huán)成孔過程中，長時間對粉細(xì)砂層進(jìn)行沖刷后攜帶出樁，容易造成塌孔。

圖8 導(dǎo)洞下為粉細(xì)砂地層

3.3 其他原因

還有一些次要原因也會導(dǎo)致孔口坍塌，如提升鉆頭或放置鋼筋籠時碰撞孔壁；泥漿稠度小起不到護(hù)壁作用；泥漿水位高度不夠，對孔壁壓力小；在松軟砂層中鉆進(jìn)進(jìn)尺過快；泥漿靜置時間過長，成孔完成到下鋼筋籠時間過長，致泥漿比重減小。

4 塌孔處理措施

由于牛街站上方存在多處大直徑市政管線及宣武醫(yī)院等一級風(fēng)險源，風(fēng)險較大，針對后續(xù)洞樁施工需穿越此松散地層的情況，為避免以后出現(xiàn)類似問題，綜合考慮車站所處水文、地質(zhì)條件及環(huán)境因素，制定后期洞樁施工的處理措施。

4.1 技術(shù)措施

分段探明地層實際情況，表明現(xiàn)場卵石⑤和卵石⑦地層之間存在過渡層，該過渡層細(xì)中砂填充，含量基本都在50%以上，卵石粒徑較小，地層松散，自穩(wěn)性差，容易出現(xiàn)坍塌。

所有邊樁及中柱導(dǎo)坑人工護(hù)壁延長施作至黏土層位置(見圖9)；在所有邊樁及中柱周圍進(jìn)行注漿，對該過渡層進(jìn)行注漿改良加固，范圍為樁外0.5m，長度為黏土層底下2m，主要加固黏土層下粉砂層(見圖10、圖11)；注漿采用注漿壓力和注漿量雙控，尤其是注漿量，需對照理論注漿量，并且要求現(xiàn)場試配注漿配合比，以注進(jìn)去水泥量多為原則。理論注漿量按照注漿管長2m、擴(kuò)散半徑0.5m計算；綜合考慮安全及施工可操作性，結(jié)合地質(zhì)情況，機(jī)械成樁過程中，控制好泥漿比重，控制好鉆進(jìn)速度，成樁后及時安裝鋼筋籠，盡量縮短成樁時間。

圖9 處理措施示意圖

圖10 注漿加固范圍示意圖

圖11 邊樁位置注漿

4.2 管理措施

a.成立以項目經(jīng)理為組長，技術(shù)負(fù)責(zé)人、生產(chǎn)副經(jīng)理、安全副經(jīng)理、工程部、安全部、風(fēng)險監(jiān)測部參加的協(xié)調(diào)小組，抽調(diào)技術(shù)骨干進(jìn)駐施工現(xiàn)場，加強(qiáng)對機(jī)械成孔樁施工過程的控制管理，對現(xiàn)場工人進(jìn)行針對性教育交底，最大程度確保注漿的范圍和注漿質(zhì)量，為安全順利進(jìn)行洞樁施工創(chuàng)造條件。

b.建立開挖地層情況記錄臺賬與車站洞樁注漿記錄臺賬，開挖地層情況記錄臺賬主要記錄開挖進(jìn)尺過程中地質(zhì)實際情況，根據(jù)地質(zhì)情況設(shè)置開挖參數(shù)，臺賬包含導(dǎo)坑編號、導(dǎo)坑進(jìn)尺、地層情況、地層厚度、地層照片等內(nèi)容；車站洞樁注漿記錄臺賬主要記錄每根邊樁的注漿情況，臺賬包含導(dǎo)坑編號、導(dǎo)坑進(jìn)尺、理論注漿量、實際注漿量、注漿壓力、漿液配合比等內(nèi)容。

c.對施工關(guān)鍵線路工序進(jìn)行分析，牛街站北端是車站施工控制的重點，為確保關(guān)鍵線路的工期，提前規(guī)劃，確保關(guān)鍵工序的人、材、機(jī)、物的投入，以關(guān)鍵線路的工期保證整個工程的工期。

d.鉆孔過程中操作手應(yīng)詳細(xì)記錄在松散的砂土層或其他不穩(wěn)定地層的鉆進(jìn)情況，應(yīng)控制進(jìn)尺速度，提高泥漿稠度，以保證泥漿護(hù)壁的質(zhì)量，避免由于進(jìn)尺過快造成塌孔。

e.合理安排各工序的施工，解決施工過程中的主要矛盾。制定周密的網(wǎng)絡(luò)計劃，抓住關(guān)鍵線路，突出重點難點，抓好各工序的保障工作，縮短工序轉(zhuǎn)換和工序銜接時間，提高施工速度；對施工計劃實行動態(tài)管理，及時進(jìn)行信息反饋，不斷將實際進(jìn)度與計劃相比較，找差距，找原因，及時調(diào)整。

f.加強(qiáng)監(jiān)測，提高監(jiān)測頻率及監(jiān)測準(zhǔn)確性，及時掌控施工對周邊結(jié)構(gòu)的沉降變化影響，并根據(jù)監(jiān)測情況及時調(diào)整施工步序。

5 結(jié) 語

本工程洞樁施工前對樁周圍進(jìn)行注漿加固以及將導(dǎo)坑護(hù)壁延長至黏土層位置，雖然增加了工作量，但確保了現(xiàn)場施工安全，尤其保證了車站西側(cè)臨近重要建筑物的安全穩(wěn)定，目前，洞樁施工順利完成，整體上加快了施工進(jìn)度，并且此處理措施延伸至金融街站洞樁施工，確保了車站洞樁施工安全有序地進(jìn)行，降低了風(fēng)險，社會效益明顯，為其他類似車站的施工提供了成功的經(jīng)驗。