试析地铁暗挖中的洞桩法施工技术

2019-10-08 版权声明 举报文章

摘要:本文以沈阳地铁沈阳站站暗挖的洞桩法施工技术为例,对洞桩法施工的特点、难点、施工工艺及关键性施工措施进行了探讨。

Abstract: In this paper, the Shenyang Metro Shenyang Station Undercutting the hole pile construction technology, for example, the characteristics and difficult hole pile construction, construction technology and the key construction measures.

关键词:地铁;洞桩法

中图分类号:U231+.4文献标识码: A 文章编号:

一、工程特点及难点

(1)洞内施工需要通过施工竖井转横通道进入边导洞,边导洞为4m×4.6m马蹄形断面,边桩在导洞内偏心800mm,施工净高4.2m。机械施工难度大,效率低,泥浆循环及排放难,造成施工环境恶劣。洞桩施工断面见图1。

图1洞桩施工断面

(2)主体结构埋深约6m,所处地层主要为富水砂砾石层,水位埋深约8m,承压水,含水层渗透性强,地层自稳性差,施工极易形成涌砂、坍塌等不良地质问题。

2洞桩施工工艺

沈阳地铁一号线沈阳站站导洞边桩采用Φ800mm@1000mm钻孔灌注桩,桩长15.85~18.15m不等,锚入底板以下6.29~6.99m,隔桩法施工。

2.1准备工作

施工前,清除桩基位置上的杂物,整平场地,沿桩轴线居中砌1200mm宽、400mm高、40m长砖砌泥浆池,使机械能顺利进场,且施工中钻机保持稳定。用全站仪测定桩孔位置,并埋设孔位护筒。

2.2浆液制备

选用优质膨润土造浆,泥浆比重控制在1.15~1.3范围。试验泥浆的全部性能指标,并在钻进中定期检验泥浆比重、黏度、含砂率、胶体率等,填写泥浆试验记录表。泥浆循环使用,废弃泥浆沉淀后运至车辆段进行处理。泥浆的主要成分:(1)膨润土:国产Ⅱ级钙土;(2)水:自来水;(3)分散剂:工业纯碱(Na2CO3)。另外,掺加中黏度羧甲基纤维素(CMC)增粘剂,以降低失水量,提高泥浆黏度和泥皮能力,改善流变性能和悬浮小岩石颗粒的能力。

2.3埋设护筒

孔口护筒采用钢板卷制,内径比桩径大15~20cm,长度1.5m。埋设要求准确竖直,护筒顶面中心和护筒底面中心位置与设计偏差小于2cm,护筒竖向的倾斜度≤1%。采用人工开挖埋设护筒,护筒外面与原土之间用黏土填满、夯实。

2.4钻孔成孔

钻孔采用膨润土造浆护壁,泥浆循环回转法成孔,自行设计泥浆造浆存放、分离、回浆等系统,满足了洞内文明施工的要求,大大减小了泥浆对环境的污染程度。较传统泥浆池大大提高了泥浆利用率,实现洞桩绿色施工,并申请国家实用新型专利。反循环钻头中间设有Φl2cm抽浆管,并配套砂石泵,边钻孔边抽泥浆,抽出的含碴泥浆采用JHB-100改进型泥浆净化处理机一级二级除砂分离,净化后返回孔内,不间断循环,废碴集中排出洞外。钻孔至设计高程,经过检查,孔深、孔径、孔的偏斜符合要求后,将钻渣抽净。清孔采用换浆法,在钻进至设计深度后,稍稍提起钻头,同时保持原有的泥浆比重进行循环浮碴,随着残存钻碴的不断浮出,孔内泥浆比重和含量不断降低,然后注入清水继续循环置换,随时检查清孔质量;个别孔底沉渣采用泥浆泵吸出的方式进行清孔。根据富水砂层实际情况,清孔符合下列规定:孔底0.2~1.0m范围内的泥浆相对密度控制在1.15~1.25,含砂率≤10%,黏度≤28s。

2.5吊放钢筋笼

钢筋笼受场地限制,分5~6节制作,长度3~3.5m,主筋采用直螺纹加工工艺。主筋在加工过程中,用切割机切掉钢筋头,确保断面垂直,加工采用自制台床,两台车丝机在钢筋两端安装在相同标高,套筒孔口采用插杆板定位,并在钢筋笼制作完成后,在地面试拼装。制作安装钢筋笼的顺序:钢筋下料钢筋按3~3.5m每段截断(保证匹配)套丝套筒连接焊接加强箍筋盘绕箍筋焊接完成打开套筒并分节下放钢筋笼连接套筒套丝(保证匹配)分节吊放钢筋笼钢筋笼安装时,采用3.8m高自制井架配手动葫芦吊装安放,为控制钢筋笼上浮,在钢筋笼顶设米字型钢板架固定。

2.6钻机移位

在上一根桩的钻孔及第一次清孔完成后,移动钻机至下一桩位,开始进行下一根桩的钻孔施工,同时开始进行上一根桩的桩身混凝土灌筑

2.7灌筑混凝土

在灌筑混凝土之前进行二次清孔。清孔标准是孔深达到设计要求,孔底泥浆密度≤1.15,复测沉碴厚度在100mm以内。灌筑混凝土采用C30商品混凝土,塌落度180~210mm,用地泵接至孔位浇筑,导管采用Φ219mm的钢管,混凝土浇筑架用型钢制作,用于支撑悬吊导管,吊挂钢筋笼,上部放置混凝土漏斗,导管底距孔底深度控制在300~500mm。先灌入桩尖首批混凝土,确保泥浆从导管中排出,导管下口埋入混凝土不小于1m深,初始灌筑量约1m3。浇筑需连续进行,始终确保导管在混凝土埋深以2~4m为宜。利用导管内的混凝土的超压力使混凝土的浇筑面逐渐上升,上升速度不低于2m/h,直至高于导洞底标高0.5m。考虑桩顶混凝土将被凿除,灌筑时水下混凝土的浇筑面按高出导洞底设计高程的100~200mm控制。在浇筑将近结束时,注入适量清水使孔内泥浆稀释,排出孔外,保证泥浆全部排出。浇筑压顶梁前,清理桩顶残渣、浮土和积水,并进行凿毛处理至设计标高。

3施工中针对性技术措施

3.1控制地下水技术措施。

根据现场实际情况,在隧道两端设置了两排引渗井,每排设置3个。除了设置引渗井之外,根据原有设计的大管棚超前注浆、超前注浆小导管,在施工时必须严格按照设计进行施作,严格控制施工工艺,保证大管棚和超前小导管的注浆能够有效的渗透到周围的土体中,保证在隧道开挖前拱顶已经形成一道止水屏障。同时在隧道开挖、支护的同时,加强背后回填注浆的工作,保证背后回填注浆的质量以及与隧道开挖、支护进度同步。

3.2仰拱衬砌施工阶段技术措施。

仰拱二次衬砌结构施工时,需要将临时中隔壁(竖向)工字钢进行割除后,方可进行基面、防水板铺设、防水保护层的施工,而临时中隔壁是整个初期支护体系中起到关键性的受力结构,如果将临时中隔壁拆除,二衬施工又不能像初支施工一样快速,其结果将会引起拱顶及地表出现较大的沉降,从而危及隧道本身以及地表上的安全。考虑到上述可能出现的情况,本隧道仰拱施工时采取了“支撑转换”的方法进行,在即将施工的隧道仰拱范围内的临时中隔壁工字钢按照每隔两根割除一根,然后在割除的仰拱位置将防水板和保护层做好,再将割除的工字钢恢复支撑受力完成替换,最后将没有进行替换的工字钢全部割除,同时在把仰拱防水板、保护层以及混凝土浇筑完成后,将工字钢恢复支撑于仰拱混凝土面上,从而实现仰拱施工前的初期支护受力状态,保证了隧道的安全。

4结束语

通过对桩机改良和研发自动泥浆分离系统,成功解决了小断面导洞内成桩困难、施工环境恶劣等难题,实现了绿色施工。使用钢筋直螺纹分节加工安装技术,深化直螺纹连接技术,充分应用到工程实例当中,得到充分的展示,也为类似工程提供实践经验。

参考文献:

[1]陈志良. 超浅埋暗挖隧道施工技术研究[J]. 铁道标准设计, 2004,(10)

[2]关宝树.隧道工程施工要点集[M].北京:人民交通出版社,2002.

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