空气潜孔锤在地铁降水井施工中的应用
摘 要:针对城市密集居住区内施工占地困难，环保要求高，夜间禁止施工等不利条件，在地铁降水井的施工中成功应用了空气潜孔锤，介绍了空气潜孔锤的施工工艺以及在工期、环保、造价等方面与传统反循环成孔进行了分析比较，从而为今后类似工程施工提供指导。
关键词:空气潜孔锤，降水井，地铁施工
空气潜孔锤是利用压机输出的压缩空气驱动一种风动冲击工具。它所产生的冲击功和冲击频率可以直接传给钻头，再通过钻机和钻杆的回转驱动，形成对土体的脉动破碎能力，同时利用冲击器排出的压缩空气，对钻头进行冷却和将破碎后的土颗粒排出体外，从而实现钻进目的。
1 工程概况
北京地铁14 号线是北京市在建的一条地铁线路，全长47．7 km，线路起于北京西南部的张郭庄站，途经丽泽商务区、永定门、南八里庄、大望路、朝阳公园、望京等地，终止于北京东北部的善各庄站，贯穿北京南部和东部。
本标段为地铁14 号线土建施工08 合同段，包括一站一区间，分别为右安门外车站、右安门外站 ～ 北京南站区间。标段位于北京市的西南角，南三环与南二环之间。自右安门外站沿凉水河北岸向东，穿越开阳里西巷、开阳里东巷、开阳路与北京南站预留工程对接。
1． 1 工程地质
按照地层沉积年代、成因类型、地层岩性及其物理力学性质对地层进行划分，具体为:
①人工堆积层: 包括粉土填土及细砂填土层，一般厚度在1．9 m ～ 6．8 m。
②新近沉积层: 包括粉土、粉质粘土层，粉砂、细砂层，中砂、粗砂层及圆砾、卵石层等，层厚约为 3．5 m。
③第四纪沉积层: 卵石、圆砾层，中砂、粗砂层，粉质粘土层、土层，细砂、中砂层，卵石、圆砾层等，其中卵石层 D大= 11 cm，D长= 13 cm，D一般= 4 cm ～ 6 cm，亚圆形，级配较好。
1． 2 水文地质
区间场地地面下 45． 0 m 深度范围内的砂、卵石层主要分布两层地下水，地下水类型如下:
第一层地下水类型为上层滞水，主要赋存于标高 29．09 m ～32．01 m 以下的砂、卵石层。
第二层地下水类型为潜水，主要赋存于标高 22．19 m ～25． 65 m以下的砂、卵石层中，地下水径流条件较好; 以侧向径流和人工开采为主。
1． 3 设计参数
本区间为浅埋暗挖法施工，根据勘察报告所给水位分析，隧道顶部及底部，分别受到上层滞水和潜水的影响。浅埋暗挖工法要求无水作业，故在区间两侧设降水井，原设计参数见表 1。
由于占地、交通导改等原因，原设计采用反循环施工方法无法进行，后对设计进行了变更，变更后参数见表 2。
2 施工技术
2． 1 施工工艺流程
空气潜孔锤施工工艺流程图见图 1。
2． 2 关键施工工艺
2． 2． 1 钻机就位、调整
钻机就位时应调整钻机的平整度和钻杆的垂直度。安放带管靴的套管和钻杆、钻头和冲击器，连接空压机并进行试运转。
2． 2． 2 钻孔
为防止偏孔，开孔时要采取慢速冲击。冲钻过程中采用匀速慢进，遇阻力大时潜孔锤向上提升。边钻进边排渣，直至达到设计孔深。
2． 2． 3 提钻杆、清孔
钻孔达到设计孔深后，提起钻杆，加大风量进行清孔。
2． 2． 4 下井管
下管前检查井管是否已按设计要求包缠尼龙纱网，井管确保在井孔居中不歪斜，钢管之间采用丝扣连接或销式连接。
2． 2． 5 填滤料、拔套管
填料从井四周均匀缓慢填入，填料高度严格按设计要求执行。边填滤料边起拔套管，套管起拔时，应避免孔内井管被一起拔出。
2． 2． 6 水泵安装、试抽水
根据设计要求安装潜水泵，并进行试抽水。
2． 3 施工设备及材料
施工中采用的设备型号、数量与降水井材料如表3 和表4 所示。
2． 4 降水效果
截止2011 年12 月底，区间降水井已全部施工完毕，抽水水量满足施工要求，降水效果良好，如图 2 所示。
3 优点分析
3． 1 施工占地
反循环: 包括泥浆池、泥浆循环水沟、设备占地、堆渣场地等每孔施工占地不小于100 m2，在市区内施工占地困难，且费用高昂。
潜孔锤: 设备占地、堆渣场地等每孔施工占地 20 m2～ 30 m2即可满足施工要求。
3． 2 施工进度
反循环: 钻孔、制备泥浆、清孔、下管等工序每井施工时间每孔超过 30 h，对于居民区内夜间施工扰民现象时常发生，不利于施工。
潜孔锤: 钻孔 3 h ～5 h，无需制备泥浆、清孔，下管简便，每井施工时间 8 h 内可完工。
3． 3 环保
反循环: 产生大量泥浆，施工噪声较大。
潜孔锤: 干成孔工艺，无泥浆，且孔径较小，每井排渣量不到1 m3; 采用静音空压机，钻机外罩帐篷，施工噪声较小。
3． 4 造价
反循环: 钻孔费用高，井管一次性使用。
潜孔锤: 钻孔费用低，降水完毕后管井可以拔出二次利用。
4 结语
本文从施工场地、工期、环保、造价等方面对反循环法与潜孔锤施工方法进行分析比较，可以看出潜孔锤在城市密集居住区内施工降水井具有广泛的前景。
参考文献:
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