淺談基巖標(biāo)在軌道交通工程中的應(yīng)用

淺談基巖標(biāo)在軌道交通工程中的應(yīng)用

1基巖基準(zhǔn)測(cè)量方法常州位于長(zhǎng)江三角洲。受地下水開采、地層巖性結(jié)構(gòu)、水文條件、土壤特征、固結(jié)歷史等綜合因素的影響，地面沉降對(duì)城市防洪和基礎(chǔ)設(shè)施安全運(yùn)營(yíng)產(chǎn)生了長(zhǎng)期影響。軌道交通建設(shè)是投資額大、影響面廣的一項(xiàng)民生工程。1號(hào)線全長(zhǎng)約42km,穿越主城地面沉降漏斗區(qū)。其高程控制測(cè)量對(duì)起算數(shù)據(jù)精度要求高,對(duì)沿線地面沉降控制要求嚴(yán)格,在工程的建設(shè)與運(yùn)營(yíng)過程中,均要有穩(wěn)定、可靠的高程基準(zhǔn)?；鶐r水準(zhǔn)標(biāo)(簡(jiǎn)稱基巖標(biāo))通過鉆探的方法而埋設(shè)在地下完整基巖上,可以避免由于地下水開采、地面沉降等因素而帶來的不利影響,是現(xiàn)代高程測(cè)繪基準(zhǔn)。為了提高軌道交通高程控制測(cè)量精度、建設(shè)質(zhì)量、運(yùn)維管理、地面沉降監(jiān)測(cè)以及建立新的常州市高程基準(zhǔn),常州市測(cè)繪院在軌道交通1號(hào)線沿線建設(shè)了三座深層基巖標(biāo),對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì),對(duì)施工工藝及關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了全過程的質(zhì)量控制。2巖標(biāo)固結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基巖標(biāo)結(jié)構(gòu)是施工建設(shè)、材料選用的基礎(chǔ),必須重視基巖標(biāo)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。2.1確定鉆孔位置和工藝收集城市相關(guān)規(guī)劃設(shè)計(jì)、地質(zhì)資料,確定鉆孔位置和鉆孔工藝。確定鉆孔終孔孔徑為300mm,基巖面以下地層內(nèi),鉆孔孔徑為110mm。2.2基巖標(biāo)底安裝位置根據(jù)已有的地質(zhì)資料,初步確定基巖標(biāo)的深度,要求標(biāo)桿埋設(shè)在新鮮、完整基巖內(nèi),基巖標(biāo)底的埋設(shè)位置在基巖面以下不少于5m,具體位置按實(shí)際地質(zhì)情況與相關(guān)專家共同確定。2.3基巖標(biāo)保護(hù)管及標(biāo)底裝置基巖標(biāo)標(biāo)體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)由保護(hù)裝置(保護(hù)管)、引測(cè)裝置(標(biāo)桿)、導(dǎo)正裝置(扶正器)、標(biāo)底裝置和地面裝置5大主要結(jié)構(gòu)組成,基巖標(biāo)標(biāo)底須與基巖固結(jié)成一體,保證其穩(wěn)固、可靠、永久,組成結(jié)構(gòu)如圖1所示。(1)保護(hù)裝置保護(hù)管置于鉆孔內(nèi),由水泥漿與基巖固結(jié),其作用是保護(hù)引測(cè)裝置,盡可能地減小周圍土層對(duì)標(biāo)桿的影響?；鶐r標(biāo)保護(hù)管采用Ф168×8mm地質(zhì)專用鋼管。(2)引測(cè)裝置標(biāo)桿及其配置的合理性直接影響基巖標(biāo)整體的穩(wěn)定性與精確性?；鶐r標(biāo)標(biāo)桿采用四級(jí)寶塔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),材質(zhì)用DZ40地質(zhì)無縫鋼管。根據(jù)材料力學(xué)原理,按“九五分割”法確定的分段長(zhǎng)度使其整體穩(wěn)定性最好,規(guī)格自下而上分別為Ф108、Ф73、Ф50、Ф42,底部灌注水泥漿與新鮮完整基巖固結(jié)成一體。(3)導(dǎo)正裝置扶正器不僅起導(dǎo)正作用,又能使標(biāo)桿導(dǎo)直和在保護(hù)管內(nèi)居中,同時(shí)也使保護(hù)管與標(biāo)桿的作用相互獨(dú)立,采用自加工的三向轉(zhuǎn)動(dòng)不銹鋼輪式扶正器,按力學(xué)原理計(jì)算標(biāo)桿每5m間隔安裝一個(gè)扶正器.(4)標(biāo)底裝置標(biāo)底裝置保證引測(cè)裝置底部與新鮮完整基巖緊密接觸并固結(jié)成一體?；鶐r標(biāo)標(biāo)底設(shè)置托盤管靴,將預(yù)制的標(biāo)底埋入新鮮完整基巖體內(nèi),并用定量水泥將標(biāo)底與基巖固結(jié)成一體。(5)地面裝置在引測(cè)標(biāo)桿上設(shè)主標(biāo)測(cè)點(diǎn),在保護(hù)管上設(shè)副標(biāo)測(cè)點(diǎn),在離主標(biāo)5m范圍內(nèi)設(shè)地表沉降點(diǎn),主標(biāo)、副標(biāo)及地面監(jiān)測(cè)點(diǎn)的測(cè)量成果可分析基巖標(biāo)的質(zhì)量。3巖漿巖的基本工藝和技術(shù)的解決3.1基巖地層開孔、終孔、室內(nèi)測(cè)試(1)野外勘探以基巖標(biāo)孔作為地質(zhì)勘探孔,終孔孔徑φ110。全孔取芯鉆進(jìn),全孔巖芯采取率≥85%,粘性土按2.5m間距采取原狀土樣,砂性土按層次取擾動(dòng)樣。地質(zhì)勘探孔開孔,用φ110取芯鉆具及導(dǎo)向裝置利用鉆具自重取芯鉆進(jìn)至新鮮基巖3m。鉆進(jìn)過程中,每20m測(cè)量孔斜及丈量鉆具校正孔深,保證百米孔斜不超過0.5°,終孔孔斜不超過1°,終孔孔深誤差不超過10cm。整個(gè)施工過程中采用低固相優(yōu)質(zhì)泥漿連續(xù)施工至終孔。(2)室內(nèi)測(cè)試在常規(guī)物理測(cè)試和剪切試驗(yàn)的基礎(chǔ)上,加強(qiáng)土體的壓縮性試驗(yàn),繪制e-logP曲線,并提供先期固結(jié)壓力。(3)資料分析及成果評(píng)價(jià)根據(jù)勘探測(cè)試結(jié)果提供單孔綜合柱狀圖,并對(duì)各工程地質(zhì)層的強(qiáng)度、壓縮性進(jìn)行分析評(píng)價(jià),為基巖標(biāo)標(biāo)底位置的確定提供依據(jù)。3.2孔斜并進(jìn)行糾偏和規(guī)劃設(shè)計(jì)(1)鉆孔在地質(zhì)勘探孔的基礎(chǔ)上,以小口徑鉆孔為基準(zhǔn)孔,采用φ200/φ110、φ300/φ200超前導(dǎo)向式鉆頭利用鉆具自重?cái)U(kuò)孔成孔,并采用低固相優(yōu)質(zhì)泥漿護(hù)壁,保證鉆進(jìn)安全及防止坍孔和縮徑。(2)垂直度控制為保證成孔的垂直度,在φ200/φ110擴(kuò)孔過程中,每20m間隔測(cè)量孔斜,每達(dá)100m孔斜不超過0.5°,發(fā)現(xiàn)超出0.5°標(biāo)準(zhǔn)及時(shí)糾偏。(2)保護(hù)管安裝擴(kuò)孔結(jié)束后,撈凈孔底沉渣,按放φ168地質(zhì)鋼管作保護(hù)管,確定與擴(kuò)孔孔深相符后,下φ50鉆桿開始注入按計(jì)算量攪拌好的水泥漿,管外漿高5m。注漿后,提起φ50鉆桿換漿,此時(shí)單向閥關(guān)閉,水泥漿無法回流,及時(shí)將保護(hù)管插入孔底,待凝固后透孔。外部按設(shè)計(jì)要求立即回填止水。(3)透孔孔內(nèi)水泥凝固后,用帶導(dǎo)向的φ110鉆具鉆進(jìn)至新鮮基巖不少于5m。(4)標(biāo)桿安裝對(duì)上主動(dòng)鉆桿用鉆機(jī)加壓,使標(biāo)底裝置與巖面嚴(yán)密接觸。標(biāo)桿部位安裝扶正器,扶正器與保護(hù)管接頭最小內(nèi)徑的半徑間隙不大于2mm。壓標(biāo)后,安放(連接)桿頭和副標(biāo)頭,并在保護(hù)管及標(biāo)桿內(nèi)灌入蒽油至含水層。4基巖標(biāo)的施工技術(shù)基巖標(biāo)建設(shè)投資大,作用深遠(yuǎn),怎樣控制好質(zhì)量是關(guān)鍵所在。基巖標(biāo)是隱蔽、長(zhǎng)期工程,標(biāo)體結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)上科學(xué)、合理外,施工技術(shù)與方法也是重要的控制環(huán)節(jié),要求標(biāo)底地層層位準(zhǔn)確、鉆孔結(jié)構(gòu)合理、鉆孔軸線垂直和標(biāo)體安裝可靠。4.1基巖面的識(shí)別與確定為確?；鶐r面的判斷準(zhǔn)確,會(huì)同有關(guān)專家,要綜合考慮地質(zhì)、鉆進(jìn)、巖樣的風(fēng)化及漸變、巖性符合等情況,結(jié)合基巖物力檢測(cè)數(shù)據(jù),以準(zhǔn)確判斷基巖面和確定基巖標(biāo)底的深度。4.2預(yù)應(yīng)力管道鉆孔的安裝標(biāo)孔的防斜采取以下防范措施:(1)地基應(yīng)平整、夯實(shí),確保鉆塔、鉆機(jī)立軸中心及孔口三點(diǎn)一線;(2)鉆桿、鉆具應(yīng)保持平直度,彎曲度小;(3)采用加長(zhǎng)鉆具、出刃小的鉆頭、輕壓、小泵量鉆進(jìn);(4)加密測(cè)斜,及時(shí)正確了解鉆孔垂直度,以便隨時(shí)采取適當(dāng)?shù)墓に噮?shù)保證孔斜度符合設(shè)計(jì)要求;(5)采用低固相優(yōu)質(zhì)泥漿護(hù)孔、清孔,每個(gè)回次保證孔底巖粉及時(shí)排除干凈,以防造成孔斜。4.3填充料與固結(jié)為保證保護(hù)管的質(zhì)量采取以下措施:(1)保護(hù)管外回填,根據(jù)地質(zhì)條件,選擇回填材料,四周應(yīng)均勻回填;(2)基巖標(biāo)保護(hù)管管底確保2m~3m有效固結(jié)長(zhǎng)度,密封膠封膠,用加力桿上緊絲扣,采用壁后注漿固井,進(jìn)口返上水泥漿,水泥漿加速凝劑,待凝時(shí)間不少于72h;(3)基巖標(biāo)保護(hù)管應(yīng)進(jìn)入新鮮基巖2m。4.4濾板、感染孔底為掌控基巖標(biāo)標(biāo)體穩(wěn)定、靈敏度采取以下措施:(1)為保證下入實(shí)際深度的精度,對(duì)接送水快速接頭,送水清理孔底,證明已確實(shí)將標(biāo)腳落實(shí)在孔底巖石之上;(2)標(biāo)腳入新鮮基巖深度不小于5m;(3)滾輪扶正器半徑之尺寸與套管接箍?jī)?nèi)徑之半徑間隔保證在1.5mm~2mm范圍內(nèi);為保證整個(gè)扶正器的同心度,鋼制支架在制作中銷軸之中心與支架底部的尺寸應(yīng)通過精加工來保證在同一精度。4.5地下水滲流保護(hù)為保證基巖標(biāo)長(zhǎng)久、穩(wěn)定,對(duì)鋼材防銹采取以下措施:(1)依據(jù)地下水條件,保護(hù)管及標(biāo)桿內(nèi)蒽油灌注至含水層;(2)標(biāo)桿扶正器銷軸、滾輪選用不銹鋼材質(zhì),外鍍防銹漆。5基巖質(zhì)量控制常州市軌道交通1號(hào)線3個(gè)基巖標(biāo)經(jīng)過3個(gè)多月施工,于2013年12月中旬全部建成,覆蓋層、基巖層孔經(jīng)分別按φ300、φ200、φ110施工,終孔孔斜分別為0.5°、0.4°、0.3°,基巖標(biāo)標(biāo)底位置深度分別為235m、208m和135m,均滿足設(shè)計(jì)要求;固井使用的水泥、水灰比合理,灌注的水泥漿量精確無誤、灌注后凝固時(shí)間充足,保護(hù)管及標(biāo)桿材質(zhì)、尺寸、壁厚符合設(shè)計(jì)要求,地面裝置部分設(shè)計(jì)美觀、實(shí)用。經(jīng)過近半年的監(jiān)測(cè)結(jié)果表明,最大沉降變形為1.2mm,基巖標(biāo)穩(wěn)定性良好。