邻近营运地铁线全套管施工桥桩技术探讨

杨钦

【摘  要】龙津桥改建工程中，桥梁全长292m，分北引桥、主桥和南引桥，主桥采用56+80+56m三跨变截面预应力混凝土连续梁结构。新桥建设距离地铁S8线较近，最近距离为4.8m，此工程采用目前较为先进的成桩工法——全套管全回转工艺，顺利完成了较近间距的21根桥桩，且地铁监测报告显示施工过程中无一造成S8线隧道的任何干扰，区间隧道结构安全。

【Abstract】In the reconstruction project of Longjin Bridge， the total length of the bridge is 292m， which is divided into north approach bridge， main bridge and south approach bridge. The main bridge adopts the structure of 56+80+56m three-span continuous variable cross-section pre-stressed concrete beam. The newly constructed bridge is close to Metro Line S8， with the nearest distance of 4.8m. The project adopts the relatively advanced pile forming process， that is， the full pipe and full rotation process. The project has successfully completed 21 bridge piles with close spacing， and the metro monitoring report shows that no bridge pile caused any interference to the tunnel of Line S8 during the construction process， and the tunnel structure in the section was safe.

【關键词】地铁;全套管;桥桩施工

【Keywords】metro; full casing pipe; bridge pile construction

【中图分类号】U445.55+1                               【文献标志码】A                                   【文章编号】1673-1069（2020）11-0156-02

1 引言

在新时代“大基建”的背景下，南京六合区龙津桥改建工程项目应时代发展而生。新建桥梁长292m，分为北引桥、主桥和南引桥，主桥采用了56+80+56m三跨变截面预应力混凝土连续梁结构。项目建设为满足滁河V级航道的要求，抬高净空高度，以致引桥加长，带来的问题是引桥的加长又受限于已经营运的地铁S8线（雄州—凤凰山公园站）的区间隧道。因此，工程应既能满足引桥的成桩施工，又不对营运的区间隧道造成安全风险。选择何种工艺、方式处理引桥的桥桩施工，变得更加关键。经过多次的方案比选、考虑，最终选用了全套管全回转工艺，以静态成桩的方式，进行引桥段的桥梁桩基施工。

2 工程概况

龙津桥改建工程项目位于六合区龙津路，是六合城区中心重要通道，为城市主干路，跨越滁河，滁河航道等级为V级。桥梁长292m，分北引桥、主桥和南引桥，主桥采用的是56+80+56m三跨变截面预应力混凝土连续梁结构。滁河两岸、桥梁左右幅均设置人行楼梯及天桥。总计桥桩98根，其中，距离地铁S8线较近的桥桩有21根，？准800～1200mm，桩长25～48m。

3 成桩工艺的选定

0#和7#桥台、1#墩、2#墩以及1#人行梯道桩基施工距离地铁S8线均较近，如果出现塌孔、缩颈，可能会对地铁隧道周边土压力产生干扰，造成地铁隧道位移，因此，考虑选择安全性最高的全回转超前钢套管护壁成孔工艺进行桩基施工，其余桩基选用反循环钻机[1]。

4 套管跟进作业部署

根据地层结构稳定性分析研判成果和轨道交通安全保护限控要求，对靠近地铁墩台最外侧的桩基0#-1、0#-6、1#-1、1#-3、2#-1、2#-3、7#-1、7#-6及1#人行梯道3根灌注桩采用全回转超前钢套管护壁成孔工艺，钢护筒底标高控制标准为穿过地铁隧道底5m止，钢护筒为永久支护体系，不拔出;0#-2、0#-3、0#-7、0#-8、1#-2、1#-4、2#-2、2#-4、7#-2、7#-7采用全回转超前钢套管护壁成孔工艺穿过上部软弱层，进入地质条件良好的③-1地层1m止，钢护筒随着混凝土灌注时拔出;试桩选择相对距离较远的2#-3，钢护筒具体控制深度，待试桩完成后确定。钢套管内成孔方式为旋挖方式，采用泥浆护壁。

5 设备的选用

5.1 全套管设备的选用

工程采用DTR1505H型全回转钻机配备？准1300mm钢套管。邻近地铁侧桥桩套管不拔出，距离较远侧钢套管拔出。套管长度根据区间隧道的埋深确定。

5.2 钢套管壁厚的选择

钢套管由江苏巨鑫石油钢管有限公司生产，套管规格为外径1356mm，内径1.3m，壁厚26mm，刀头、刀座共计26套，刀筒长度1m，刀筒壁厚40mm。

6 全套管施工方案

6.1 全套管施工工艺介绍

本工程由DTR1505H型全回转钻机驱动钢套管旋转切割切削钻进。由于钢套管底端镶嵌锯齿状的钛合金刀头，在旋转驱动装置的驱动下，360°旋转套管。套管前端的合金刀头与土层发生切割摩擦，套管切削钻进后，油缸下压，钢套管继续跟进。同时，采用旋挖机带浆深入护筒内取土，完成一节钢套管下压后，暂停作业，内外双面焊接钢套管接长，继续旋转，旋挖钻机继续取土，如此循环，直至设计标高，完成成桩，在安装钢筋笼桥时，再次进行清孔，满足验收要求。

6.2 具体实施过程

施工过程为全回转钻机与旋挖钻接力完成，由全回转钻机通过旋转压进接管将套管压至设计标高，然后采用旋挖钻带浆作业完成剩余成孔工作。成孔后采用换浆法清孔，灌注水下混凝土。

①施工准备和场地布置。包括组织、安排施工人员，物资、材料、机具准备，施工现场布置，机械设备拼装，安全、技术交底等施工前的所有准备工作。②测定桩位中心。采用测量仪器定位钻孔桩中心，并向监理单位报验。③全回转钻机定位。全回转钻机移机定位，调整钻机的水平和垂直度，使钻机配置的钢套管中心与钻孔桩中心保持一致，再次复核即可进行套管钻进。④钢套管旋转切割切削钻进。采用DTR2005H型全回转钻机配备？准1300mm的钢套管，由全回转钻机驱动钢套管旋转切割切削钻进沉入。由于钢套管底端镶嵌锯齿状的钛合金刀头，基于旋转驱动装置的驱动，以360°旋转压入套管。旋转压入前需调整套管垂直度，采用两台经纬仪从两个相互垂直的方向进行观测，通过钻机四个液压油缸进行纠偏，确保垂直度偏差不大于1%。第一，先压入首节套管至11m深，取土7.5m，保留底部3.5m土体，并检查监测数据，观察是否涌土。因全套管护壁，不会产生塌孔，通过测量套管内孔深变化可知套管底部是否涌土。两次测量的套管内孔深之差即涌土高度。总结套管超前的长度，确定需保留的最小土体厚度。如发现套管底部涌土，可在套管内灌注泥浆至地面，通过泥浆反压，平衡套管底部内外土压力。第二，接长第二节套管12m长，采用两台二保焊机对称施焊，焊接完成后冷却1h，并进行焊缝检测。继续压入套管，开始采用抓斗抓土，当抓土深度距离钢套筒底部少于2.5m时，开始旋转切入套管并同时进行抓斗抓土。第三，重复接管、旋转压入、取土，将套管压入设计深度。⑤钢套管沉入设计深度后进行灌注桩施工。钢套管旋转沉入设计深度后，移开全回转钻机，用旋挖钻机带浆进行套管内成孔以及套管深度以下桩体的成孔。⑥移位进行下一根桩的施工。⑦钢套管施工需要注意的事项。第一，本次试桩位于既有道路上，承载力满足要求，不需要硬化;需对钢套管定位模具、钻机进行支垫，使其保证水平。第二，垂直度控制。考虑到地铁隧道与桩基净距较小，而且桩长较长，所以对全套管压入的垂直度要严格控制。本项目采用两台经纬仪，在互相垂直的两个方向进行全程控制。第三，考虑到套管压入后还要进行回旋钻钻孔灌注桩的施工，为防止成孔后套管掉落，故对套管上端须进行固定。第四，本工程已建地铁隧道和桩的实际定位非常关键，绝不允许出错。施工过程中采用三级测量复核制，包括项目部、监理、第三方测量（地铁公司），每根桩钢套筒埋设过程中采用经纬仪进行全过程监测，控制埋设过程中的垂直度。第五，套管内壁浮土清理。冲抓斗、回选钻钻头提钻过程中应紧贴套管内部，通过钻头摩擦、泥浆冲刷清理套管内壁上可能附着的浮土。

7 质量控制及效果验证

7.1 第三方监测

最后一次监测时间为7月17日，所有数据均为可控状态（“-”号为向靠地铁）。累计位移数值均在-0.3～0.3mm。

7.2 扭矩观测

根据施工记录表得知，套管下压过程中，土层压力为80～100MPa，扭矩为150～190kN;岩层压力为100～120MPa，扭矩为190～200kN。均在设备要求的参数取值范围之内[2]。

7.3 质量检验

全套管施工過程中，第一节钢套管施工采用两台全站仪成90°方向控制钢套管垂直度，余下四节采用两根铅垂线成90°方向控制全套管垂直度。经测量，最后一节钢套管垂直度为3cm，垂直度为0.2%，满足规范要求。旋挖钻钻进成孔后采用探孔器检测孔位垂直度，探孔器下放过程中顺利，孔位垂直度满足要求。

8 结语

本次采用全回转设备工艺在地铁线区间隧道附近进行桩基施工的方案是可行的，其对区间管片造成的干扰影响是微小的，满足安全性要求。同时，施工中采用26mm钢套管未发生变形现象，满足地层应力要求。选用的刀头刀座13套、刀筒长1m、内径1.3m，能够满足桥桩施工要求。

【参考文献】

【1】邓指军.钢套筒压入对邻近地铁隧道的影响分析[J].施工技术，2011，40（13）：77-79.

【2】朱卫杰，余暄平，郭亮，等.深层障碍物切割清理施工技术及其应用研究[J].地下空间与工程学报，2006（04）：676-682.