旋挖钻成孔法穿越流砂层施工工艺研究

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1、00中交股份科技研发项目立项申请书项目名称：旋挖钻穿流砂层的施工技术研究申报单位：中交隧道局京沪项目经理部负责人：孙成文项目经费：贰拾万元完成时间：2009年12月31日中国交通建设股份有限公司制订一、立项背景中交隧道局承担京沪高速铁路土建工程六标四工区的施工任务，起讫里程为DK1222+017.8～DK1233+442，位于苏州地区，属丹阳至昆山特大桥（DK1112+722.96～DK1276+505.97）的一段，包括：苏州西特大桥的1222+017.8～DK1226+710段，长4.692Km；苏州高速站（DK1226+

2、710～DK1230+000）长3.290Km；阳澄湖特大桥的DK1230+000～DK1233+442段，长3.442Km。正线总长11.424Km，均铺设无碴轨道。全段钻孔桩共计256704延米，桩径采用1.0、1.25、1.5m三种形式,桩长44～94m。工程地质特征：均为第四系地层覆盖，系江河、湖泊、海相沉积形成，为黏土、粉质黏土夹粉细砂层，苏州地区由于常年超采地下水形成区域地面沉降现象，形成沉降漏斗区。流砂层的分布：1222+017.8～DK1227+600段，长5.582Km，流砂层厚4.6～15.4m,流砂层顶面

3、位于地面下3.2～8.9m,流砂层底面位于地面下11.9～21.9m；1227+800～DK1228+750段，长0.95Km，流砂层厚0～9.5m,流砂层顶面位于地面下37.1～47.6m,流砂层底面位于地面下42.2～47.6m；1230+500～DK1233+442段，长2.942Km，流砂层厚2.6～20.5m,流砂层顶面位于地面下32.9～54m,流砂层底面位于地面下38.3～61m。为了克服旋挖钻机穿越流砂层时常见的病害，确保京沪高速铁路大量钻孔桩的施工质量，并为以后施工类似工程提供实证参考，特进行“旋挖钻穿流砂层

4、的施工技术研究”立项。二、国内外研究概况及可行性分析1、国内外研究概况从1964年日本第一条高速铁路通车至今，全世界投入运营的新建高速铁路已达5500余公里，在建高速铁路达3300多公里，高速铁路以其快速、安全、经济和环保等方面的明显优势，在经济发达国家和地区得到了充分的发展。我国《中长期铁路网规划》将高速铁路作为今后铁路建设的一个主要发展方向，规划建设“四纵四横”快速客运通道和长三角、珠三角、京津塘三处城际快速客运系统，总规模达1.2万公里以上，已经开工建设的武广、郑西、京津、石太、京沪等9条客运专线的线路长度约3000公里

5、，桥梁总长度在2000km左右。我国地质条件复杂，差异性很大，控制工后沉降变形难度很大，必须准确掌握地质情况和地基条件。武广客运专线经过岩溶发育的南岭地区，软土和松软土沿线分布；郑西客运专线通过温陷性黄土地区，因湿陷引起的桥梁沉降问题严重；合宁、合武客运专线所经地区膨胀土、软土广泛分布等。大段流砂层的分布，在以往的高速铁路施工中较为少见，研究成果不多。目前，要求在无碴轨道施工完成后，墩台均匀沉降量不超过20mm，相邻墩台的沉降差不超过5mm。施工中，桥梁墩台基础的沉降主要通过保证桩基施工质量来控制。对于铺设无碴轨道的客运专线的

6、桥梁施工，关键技术是控制下部基础的变形与刚度的均匀性、保证结构的耐久性、施工机具设备的选择与配套。旋挖钻机因其效率高、污染少、功能多的特点，适应综合发展的需求，在国内外的现浇混凝土灌注桩施工中得到了广泛应用。我国旋挖钻机的拥有量，从90年代末的100台、2004年底的450-500台已经发展到目前正很快普及，但旋挖钻机穿越流砂层的施工技术研究成果很少。2、可行性分析①　旋挖钻机一般适用粘土、粉土、砂土、淤泥质土、人工回填土及含有部分卵石、碎石的地层，适应苏州地区的地质条件。②本管段钻孔桩数量大，且京沪高速铁路的施工工期紧，旋挖

7、钻机机动灵活，施工效率高，成孔时间短，可有效压缩桩基施工周期，确保总工期目标的顺利实现。③苏州为经济发达地区，人口密布、土地资源相对贫乏，京沪高速铁路施工对环保、水保的要求很高，且沿线经过众多河流、沟渠，大多养殖水产。旋挖钻机相比其它钻机施工的废弃泥浆量少，即能满足环保、水保要求也能节约弃浆费用。④旋挖钻机在钻孔桩施工中的应用正迅速推广，而国内对旋挖钻机穿越流砂层的施工技术研究成果很少，此项研究不仅可以提高本管段钻孔桩的施工质量，也可完善采用旋挖钻机施工钻孔桩的施工工艺。三、项目研发的主要内容及技术经济指标为实现旋挖钻机穿越流

8、砂层，确保施工质量和环境保护，从以下几个方面进行研究：1、根据京沪高速铁路的设计，对扭矩240kN·m以上、孔径在1-1.5m、孔深在50-80m范围的旋挖机型号、钻斗、钻具进行比选，根据市场价格、维修条件、适用的施工条件等进行全面的比较。重点对国产钻机XR系列及SR系列大机