淺談基巖標在軌道交通工程中的應用

淺談基巖標在軌道交通工程中的應用

1基巖基準測量方法常州位于長江三角洲。受地下水開采、地層巖性結構、水文條件、土壤特征、固結歷史等綜合因素的影響，地面沉降對城市防洪和基礎設施安全運營產生了長期影響。軌道交通建設是投資額大、影響面廣的一項民生工程。1號線全長約42km,穿越主城地面沉降漏斗區(qū)。其高程控制測量對起算數(shù)據(jù)精度要求高,對沿線地面沉降控制要求嚴格,在工程的建設與運營過程中,均要有穩(wěn)定、可靠的高程基準?；鶐r水準標(簡稱基巖標)通過鉆探的方法而埋設在地下完整基巖上,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)代高程測繪基準。為了提高軌道交通高程控制測量精度、建設質量、運維管理、地面沉降監(jiān)測以及建立新的常州市高程基準,常州市測繪院在軌道交通1號線沿線建設了三座深層基巖標,對其結構進行了詳細設計,對施工工藝及關鍵技術進行了全過程的質量控制。2巖標固結構設計基巖標結構是施工建設、材料選用的基礎,必須重視基巖標結構設計。2.1確定鉆孔位置和工藝收集城市相關規(guī)劃設計、地質資料,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,鉆孔孔徑為110mm。2.2基巖標底安裝位置根據(jù)已有的地質資料,初步確定基巖標的深度,要求標桿埋設在新鮮、完整基巖內,基巖標底的埋設位置在基巖面以下不少于5m,具體位置按實際地質情況與相關專家共同確定。2.3基巖標保護管及標底裝置基巖標標體結構設計由保護裝置(保護管)、引測裝置(標桿)、導正裝置(扶正器)、標底裝置和地面裝置5大主要結構組成,基巖標標底須與基巖固結成一體,保證其穩(wěn)固、可靠、永久,組成結構如圖1所示。(1)保護裝置保護管置于鉆孔內,由水泥漿與基巖固結,其作用是保護引測裝置,盡可能地減小周圍土層對標桿的影響?；鶐r標保護管采用Ф168×8mm地質專用鋼管。(2)引測裝置標桿及其配置的合理性直接影響基巖標整體的穩(wěn)定性與精確性。基巖標標桿采用四級寶塔結構設計,材質用DZ40地質無縫鋼管。根據(jù)材料力學原理,按“九五分割”法確定的分段長度使其整體穩(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成一體。(3)導正裝置扶正器不僅起導正作用,又能使標桿導直和在保護管內居中,同時也使保護管與標桿的作用相互獨立,采用自加工的三向轉動不銹鋼輪式扶正器,按力學原理計算標桿每5m間隔安裝一個扶正器.(4)標底裝置標底裝置保證引測裝置底部與新鮮完整基巖緊密接觸并固結成一體?；鶐r標標底設置托盤管靴,將預制的標底埋入新鮮完整基巖體內,并用定量水泥將標底與基巖固結成一體。(5)地面裝置在引測標桿上設主標測點,在保護管上設副標測點,在離主標5m范圍內設地表沉降點,主標、副標及地面監(jiān)測點的測量成果可分析基巖標的質量。3巖漿巖的基本工藝和技術的解決3.1基巖地層開孔、終孔、室內測試(1)野外勘探以基巖標孔作為地質勘探孔,終孔孔徑φ110。全孔取芯鉆進,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樣。地質勘探孔開孔,用φ110取芯鉆具及導向裝置利用鉆具自重取芯鉆進至新鮮基巖3m。鉆進過程中,每20m測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。整個施工過程中采用低固相優(yōu)質泥漿連續(xù)施工至終孔。(2)室內測試在常規(guī)物理測試和剪切試驗的基礎上,加強土體的壓縮性試驗,繪制e-logP曲線,并提供先期固結壓力。(3)資料分析及成果評價根據(jù)勘探測試結果提供單孔綜合柱狀圖,并對各工程地質層的強度、壓縮性進行分析評價,為基巖標標底位置的確定提供依據(jù)。3.2孔斜并進行糾偏和規(guī)劃設計(1)鉆孔在地質勘探孔的基礎上,以小口徑鉆孔為基準孔,采用φ200/φ110、φ300/φ200超前導向式鉆頭利用鉆具自重擴孔成孔,并采用低固相優(yōu)質泥漿護壁,保證鉆進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擴孔過程中,每20m間隔測量孔斜,每達100m孔斜不超過0.5°,發(fā)現(xiàn)超出0.5°標準及時糾偏。(2)保護管安裝擴孔結束后,撈凈孔底沉渣,按放φ168地質鋼管作保護管,確定與擴孔孔深相符后,下φ50鉆桿開始注入按計算量攪拌好的水泥漿,管外漿高5m。注漿后,提起φ50鉆桿換漿,此時單向閥關閉,水泥漿無法回流,及時將保護管插入孔底,待凝固后透孔。外部按設計要求立即回填止水。(3)透孔孔內水泥凝固后,用帶導向的φ110鉆具鉆進至新鮮基巖不少于5m。(4)標桿安裝對上主動鉆桿用鉆機加壓,使標底裝置與巖面嚴密接觸。標桿部位安裝扶正器,扶正器與保護管接頭最小內徑的半徑間隙不大于2mm。壓標后,安放(連接)桿頭和副標頭,并在保護管及標桿內灌入蒽油至含水層。4基巖標的施工技術基巖標建設投資大,作用深遠,怎樣控制好質量是關鍵所在?；鶐r標是隱蔽、長期工程,標體結構在設計上科學、合理外,施工技術與方法也是重要的控制環(huán)節(jié),要求標底地層層位準確、鉆孔結構合理、鉆孔軸線垂直和標體安裝可靠。4.1基巖面的識別與確定為確?；鶐r面的判斷準確,會同有關專家,要綜合考慮地質、鉆進、巖樣的風化及漸變、巖性符合等情況,結合基巖物力檢測數(shù)據(jù),以準確判斷基巖面和確定基巖標底的深度。4.2預應力管道鉆孔的安裝標孔的防斜采取以下防范措施:(1)地基應平整、夯實,確保鉆塔、鉆機立軸中心及孔口三點一線;(2)鉆桿、鉆具應保持平直度,彎曲度小;(3)采用加長鉆具、出刃小的鉆頭、輕壓、小泵量鉆進;(4)加密測斜,及時正確了解鉆孔垂直度,以便隨時采取適當?shù)墓に噮?shù)保證孔斜度符合設計要求;(5)采用低固相優(yōu)質泥漿護孔、清孔,每個回次保證孔底巖粉及時排除干凈,以防造成孔斜。4.3填充料與固結為保證保護管的質量采取以下措施:(1)保護管外回填,根據(jù)地質條件,選擇回填材料,四周應均勻回填;(2)基巖標保護管管底確保2m~3m有效固結長度,密封膠封膠,用加力桿上緊絲扣,采用壁后注漿固井,進口返上水泥漿,水泥漿加速凝劑,待凝時間不少于72h;(3)基巖標保護管應進入新鮮基巖2m。4.4濾板、感染孔底為掌控基巖標標體穩(wěn)定、靈敏度采取以下措施:(1)為保證下入實際深度的精度,對接送水快速接頭,送水清理孔底,證明已確實將標腳落實在孔底巖石之上;(2)標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內徑之半徑間隔保證在1.5mm~2mm范圍內;為保證整個扶正器的同心度,鋼制支架在制作中銷軸之中心與支架底部的尺寸應通過精加工來保證在同一精度。4.5地下水滲流保護為保證基巖標長久、穩(wěn)定,對鋼材防銹采取以下措施:(1)依據(jù)地下水條件,保護管及標桿內蒽油灌注至含水層;(2)標桿扶正器銷軸、滾輪選用不銹鋼材質,外鍍防銹漆。5基巖質量控制常州市軌道交通1號線3個基巖標經(jīng)過3個多月施工,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°,基巖標標底位置深度分別為235m、208m和135m,均滿足設計要求;固井使用的水泥、水灰比合理,灌注的水泥漿量精確無誤、灌注后凝固時間充足,保護管及標桿材質、尺寸、壁厚符合設計要求,地面裝置部分設計美觀、實用。經(jīng)過近半年的監(jiān)測結果表明,最大沉降變形為1.2mm,基巖標穩(wěn)定性良好。