地下水是深基礎施工中最常見的問題，它給人工挖孔樁施工帶來許多困難。鑄造機是關鍵的施工機械，本文主要研究鑄造機基礎特點以及施工流程。

　　《筑路機械與施工機械化》(月刊)創刊于1984年，是由長安大學主辦的刊物。當時，我國高等級公路剛剛起步，公路施工機械和施工工藝還處于原始階段，交通部在這方面沒有一個指導性的刊物，這樣，由當時西安公路學院(后更名為西安公路交通大學即現在的長安大學)孫祖望教授提議、命名并任主編的技術性刊物《筑路機械與施工機械化》雜志創辦了，由交通部主管，西安公路學院主辦，她是交通部機械與施工方面的唯一期刊。

　　山東兗礦高性能大型工業鋁擠壓材熔鑄車間中的鑄造機基礎施工，是我部承建的施工難度大、精度要求高的基礎核心項目。對項目存在的高承壓水，大量涌砂，及周邊嚴重塌陷的難題，我們提出了靜壓頂進等優化實用技術，安全快速，經濟有效的完成了工程。取得良好效果。

　　1鑄造機基礎特點及現狀

　　工程概況：兗礦高性能大型工業鋁擠壓材镕鑄車間30t鑄造機基礎的幾何尺寸為13.4×5.7m，如下圖1所示。鑄造機基礎主井中心位于C列以北5.95m，⑧線以西3.054m，且距西面已施工完的30t保溫爐基礎邊線9.026m,鑄造機基礎底標高分別為-12.92m，內設的鋼沉管底標高為-21.50m。鑄造機基礎設計采用沉井施工，鋼沉管孔樁直徑φ1800mm，孔樁護壁為鋼筋砼護壁、頂底面標高分別為-12.92m和-21.50m,鋼沉管垂直度設計要求控制≦5mm。

　　2鑄造機基礎施工流程

　　鑄造機基礎施工的常見的施工流程可以歸結為，場地平整、測量放線――管井降水――機械挖土--夯實基底——鋪砂墊層——刃腳澆筑C20砼墊層—制作沉井刃腳――刃腳砼養護――沉井井壁制作――井壁砼養護――沉井下沉――孔樁施工--鋼沉管預埋及砼充填――沉井封底板――隔墻制作養護――沉井回填收尾。本文主要提出孔樁開挖施工，可能出現的問題的解決方法。

　　3施工中幾個特殊問題介紹及技術處理

　　3.1鋼筋砼護壁設計的方案改進：

　　本工程鑄造機液壓缸的工藝要求工作區域在-12.92m至-21.50m間，液壓缸鋼沉管成孔設計采用人工挖孔樁，護壁為鋼筋砼護壁。鋼筋砼護壁一般適用在土層較均勻，地下水較弱，或無流沙，淤泥、有害物質等層面上。實際在沉井下沉作業時，施工到-11.5m，發生了出碴不沉現象，后出現10分鐘內從下往上涌砂達30多立方，周邊地基伴隨塌陷，致使沉井作業一度停止。經現場探測該區域砂層有3.5m以上，地下壓力水強度高，孔樁成孔工藝采用鋼筋砼護壁設計存在缺陷。經于設計協商、將鋼筋砼護壁改為鋼護筒護壁。鋼護筒鋼板壁厚12mm，直徑φ1650mm。為下步人工挖孔樁施工采用的靜壓頂進方案，做好技術準備工作。

　　3.2地下水技術處理：

　　含水層中的水在開挖時破壞了其平衡狀態，使周圍的靜態水充入樁孔內，從而影響了人工挖孔樁的正常施工。一般在動態水壓土層施工，不僅開挖困難，且細砂、粉砂土層，在壓力水的作用下，發生流砂和噴涌現象。控制好施工區域地下水的釋放，是保證孔樁施工順利及周邊構筑物結構安全的關鍵。

　　本項目采取的技術措施是：外降內排。即鑄造機基礎四周設置6個管徑為φ600，深30m的管井降水井(注：流砂層區域降水井及易被流砂填埋，一般應比需求的降水標高深5.0m，否則達不到預期的降水要求)，井內采用污水泵直接向外排水。

　　由于周邊的保溫爐基礎，廠房柱基已施工完畢，距離近。外降內排抽水前，應對周邊的構筑物加設沉降觀測點，并在施工過程中定期觀測。不允許無限制抽水;降排水以保證在正常抽水時，達到正常開挖即可。

　　3.3孔樁開挖成孔技術處理

　　查閱地勘資料，該作業區域，土層分布以細砂，粉砂層為主。常規孔樁開挖，因涌水、涌砂、塌陷等現象嚴重無進尺，難成孔。本工程10t鑄造機基礎采用了冷凍法凍結技術，在孔樁四周形成凍土墻，承受水、土壓力并阻隔地下水，在它的保護下進行地下工程作業，完成了成孔施工。但存在費用高、工期長、技術含量高等因素。因此30t鑄造機基礎孔樁成孔施工采用了靜壓頂進技術，取得了良好的效果。

　　靜壓頂進技術施工方案，是根據鑄造機基礎結構設計的特點，以鑄造機基礎井壁本身自重及與地基之間的側摩阻力為配重，應用作用力與反作用力的原理，通過對鋼護筒阻力的計算，選用高噸千斤頂。千斤頂向上的作用力由鋼梁傳替給鑄造機基礎，由于鑄造機基礎配重的重量遠遠大于千斤頂向上的作用力，千斤頂產生的的作用力，只能向下由承壓短柱、承壓平臺傳替給鋼護筒，并將鋼護筒壓入流砂層，阻隔或減少地下壓力水對鋼護筒孔內流砂層開挖的影響，完成成孔作業工藝。作業示意圖見下圖：

　　3.3.1頂管參數及設備先用

　　頂管過程中管道受到的阻力，主要有切土正壓力、管壁摩阻力。

　　(1)切土正壓力。

　　F1=S1×K1=πr2×K1=π×1.65×0.012×50=3.11t

　　式中F1為頂管正阻力，t;S1為頂管正面積，m2;K1為頂管正阻力系數，t/m2。

　　管道切土正壓力與土層密實度、土層含水量、切土狀況有關，據有關統計資料,軟土層一般為20～30t/m2，硬土層一般為30～60t/m2，本工程頂管經過地層為粘土和粉質粘土，K1取50t/m2

　　(2)管壁摩擦阻力。

　　F2=S2×K2=πDL×K2=π×1.65×(8.58+2)×0.9=49.33t

　　式中F2為頂管側摩擦力(頂管兩面計算摩擦力。筒內受力：長度取2.0m，筒外受力：長度取8.58m，)，t;S2為頂管側面積，m2;K2為頂管側阻力系數t/m2,查閱地勘報告等資料,管壁摩擦阻力一般在0.5～1.2t/m2之間,K2取0.9t/m2。

　　頂進長度按21.5-12.92=8.58m計。

　　(3)頂管總阻力。

　　F=F1+F2≈52.44t轉貼于中國論文下載中心http://www.studa.net

　　考慮地下工程的復雜性及不可預見因素，頂管設備取1.5-2.0倍能力儲備，設備頂進能力應為100t。

　　3.3.2頂管及孔樁施工注意事項

　　通常地下土層分布與地勘報告有一定的出入,施工過程因根據現場的實際環境預以調整。

　　(1)流砂情況較輕時

　　鋼護筒壓入開挖作業面以下300-500mm左右，就可進行孔內土方循環開挖。減少挖層孔壁的暴露時間，減輕頂管推力。開挖時從中心向四周褔射。當孔壁塌落，有泥砂流入而不能形成樁孔時，可暫停開挖作業，繼續往下壓入鋼護筒，防止流砂發展的趨勢擴大，保證孔內作業人員的安全。

　　(2)流砂情況較嚴重時

　　鋼護筒壓入開挖作業面以下1000mm以上，就可進行孔內土方循環開挖，每次開挖控制500mm厚。開挖時進尺不宜太快，應注意加大地下壓力水能量自然釋放的過程，減輕孔樁內外水壓力的不平衡，防止施工中鋼護筒周邊土質突發外塌、內涌的流砂現象發生，保證孔內作業人員的安全。同時應配備一定數量的砂袋，對出現塌陷、涌砂的部位做到能及時填壓。防止事態惡化，減輕損失。

　　(3)鋼護筒垂直度控制

　　鑄造機液壓缸鋼沉管垂直度設計要求控制在5mm以內。在頂管作業循環過程中，必須對上次作業誤差進行檢查并預以消除或減少。控制的方法是：護筒內設置鉛垂吊中、核查護筒垂直度。頂壓作業前后應先檢查護筒頂標高，保證頂壓管過程中，鋼護筒受力均衡，不產生偏移。將每次作業誤差記錄在案，供下一循環調整。

　　4施工安全要求

　　4.1孔樁挖掘應連續作業，中途不能停頓，以防塌孔。孔內外用電設備必須有二級以上的防漏電保護裝置1。

　　4.2孔內作業人員必須佩戴安全帽、安全繩，配置安全繩梯、搭設掩體。頂壓作業開始時，嚴禁孔內挖孔作業。

　　4.3挖孔時應設機械通風,經常檢查孔內的二氧化碳等有害氣體的含量，如超標及時排除。土、石、雜物及時清理，挖孔暫停時，孔內必須罩蓋。

　　結束語：

　　鑄造機液壓缸鋼沉管孔樁成孔施工是本類項目施工中的一大難點，尤其在地質條件復雜，存在高承壓水、流、涌砂嚴重的區域。采用靜壓頂進施工技術，在該地區內施工鑄造機液壓缸鋼沉管孔樁，取得了成功經驗，與冷凍法相比，技術簡單，節約資金，保證安全(減少作業人員凍傷的可能性)，可供類似工程借鑒。

　　參考文獻

　　1兗礦集團鄒城華建設計研究院有限公司：巖土工程勘察報告