张立波 邢华强 黄相峰

(1.中国建筑第八工程局有限公司，北京 100069;2.北京方达工程管理有限公司，北京 100044)

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。

表1 右安门外站～北京南站区间原降水设计参数表

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。

表2 右安门外站～北京南站区间降水变更设计参数表

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。

图1 空气潜孔锤施工工艺流程图

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。

表3 降水井施工设备

表4 降水井材料

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。

图2 降水效果图

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。

［1］赵鸿杰，孙智杰.空气潜孔锤与气举反循环钻进组合工艺在水文水井钻探中的应用［J］.探矿工程:岩土钻筑工程，2006(11):52-53.

［2］安 民，尹晋忠，张许平，等.潜孔锤钻进技术在施工中的应用［J］.山西水利，2002(5):49-50.

［3］杨富春.空气潜孔锤在大口径水文水井钻探中的应用［J］.西部探矿工程，2009(6):48-50.

［4］钱永春.空气潜孔锤钻进技术在深厚砂卵石层中的应用［J］.农业科技与信息，2010(4):46-47.