侵入盾构隧道的钢筋混凝土桩基拔除施工技术

侵入盾构隧道的钢筋混凝土桩基拔除施工技术
摘要:结合南京地铁2号线一期工程TA07标茶亭站~莫愁湖站盾构施工区间常会遇到废弃的建筑物桩基侵入区间隧道限界,为保证盾构机的顺利掘进,必须将其拔出,否则桩内钢筋将会缠绕盾构机的刀盘使其无法施工。

文章结合工程实例介绍了套钻、套冲成孔减摩吊出法的运用及其施工工艺。

关键词:盾构隧道;桩基拔除;成孔减摩吊出法
随着现代城市的迅速发展,城市地铁已经成为解决城市交通问题的重要途径,盾构法施工因为其对周边环境的影响小,在城市地铁施工中的应用越来越广泛。

盾构施工线路常会遇到废弃的建筑物桩基侵入区间隧道限界,为保证盾构机的顺利掘进,必须将其拔出,否则桩内钢筋将会缠绕盾构机的刀盘使其无法施工,桩基础拔除成为建筑工程施工中的新技术难点。

1工程概况
南京地铁二号线TA07标茶亭站~莫愁湖站盾构区间隧道穿越原南京锅炉厂中心试验楼和管材车间,盾构施工时两座建筑物已经拆除,但是残余桩基侵入盾构隧道区间限界。

其相互位置关系如图1和图2所示。

区间左、右线下穿原南京锅炉厂中心试验楼,侵入隧道桩基数量为49根,做拔除处理;下穿管材车间,侵入隧道桩基数量为23根,做拔除处理。

2拔桩方案选取
经过认真细致的分析论证,在对工期、质量、安全、周边环境要求、方案对实际地层的适应性综合考虑对比的基础上,决定选择在软土地层较为常用,施工效率高的套钻、套冲成孔减摩吊出法进行混凝土桩基拔除。

①套筒套钻成孔套取。

利用φ750 mm×8 mm且总长为27.5 m钢套管套在废弃桩周边进行跟管回转钻进,其中钢套管每节长度为2.5 m,采用分节法兰驳接。

每次钻进深度2.5 m后加一节套管,先把废弃桩周边的土体钻除,再利用50 t吊车把废弃桩吊出进行分段拆除。

②套筒锤冲成孔套取。

利用特制的套筒式冲击钻头,套在原基础桩周边进行冲击钻进,把原基础桩周边的土体冲除后,再利用50 t 吊车把废弃桩吊出并分段拆除。

3套钻、套冲成孔减摩吊出法拔桩步骤与措施
①详细勘测,确定桩位。

进场后依据地铁设计走向,进行地面控制测量,测放详细线路位置,并对线路通过地段的水文与地质情况进行详细勘探,查明各个桩基位
置,探明桩基长度和桩基直径,为施工拔桩做好充分准备。

②人工挖孔揭露原有桩基及冠梁破除。

由钻孔灌注桩抗滑结构施工特点知桩身上端打有钢筋混凝土结构冠梁。

冠梁把障碍桩连接锚固在一起,严重影响着拔除施工(单根拔除)的操作与进度,所以必须先对冠梁实施凿除施工,然后进行拔除施工。

在开始钻进之前应人工挖孔和埋设直径1.2 m长度为2~3 m的护筒,使原桩基被揭露一定长度,以便于钻孔准确定位和吊出作业的实施。

③设备改装和特制钻具。

因标准的施工设备无法满足大直径跟管钻进需有很大扭矩的要求,故不能直接使用,所以在施工之前必须改装和加强现有设备。

大口径桩机、大功率电机、卷扬机和慢档变速箱都可为之一用。

另外针对障碍桩直径较大的特点,将特制φ750 mm×8 mm大套管跟管钻具和φ1200 mm的钻头及φ1200 mm笼式冲击钻头。

④成孔工艺。

钻具重量大、施工扭矩大,故采用低转速小压力进行钻进,并且在钻进过程中应把卷扬机负荷控制在30kN内。

为满足施工要求,选用桩机扭矩可达到40 kN•m、钻孔成孔直径可达到2000 mm的GPS—20钻孔桩机。

由于桩孔直径和深度都较大,泥浆泵的压力和流量不一定能满足要求,使跟管钻进因排碴不良而无法达到设计深度,此时可改用冲击成孔方法继续完成钻孔。

为防止连接套管的法兰缝施工漏浆,每次加套管时,需仔细检查连接螺栓,确保每个螺栓都密贴到位
泥浆循环过程中,须随时监控泥浆质量,定时清理沉淀池中的沉淀物。

泥浆的控制指标:粘度18～22 s;含砂率小于8 %;胶体率大于90 %。

钻孔过程中要做好详细的工记录,钻进深度超过原有基础深度500 mm时,停止钻进。

⑤吊车就位拔桩。

将钢丝绳缠绕在原有桩基的上部钢筋处,利用钻机把钻孔灌注障碍桩拔出地面。

在起拔过程中,为保持桩身平稳必须严格控制提升速度;并时刻注意桩身垂直度,以避免桩体与套筒产生碰撞。

在拔桩的过程中要将桩分截割断,并用吊车将截断的桩拖走,如此直至完成所有拔桩工程。

⑥回填。

为保证原有土层性质和周边环境不受破坏,以及后续盾构隧道施工时盾构机能顺利通过,要求采用M2.5水泥砂浆对桩孔进行回填。

回填前,应清理出罐车、泵车进场道路,并加强与商砼供应商的协调等工作。

采用最优初灌量,保证初灌后导管埋深大于1 m。

浇灌前导管内安放隔水塞。

回填过程中按砂浆、砼灌注量定时检测砼面高度,验算导管埋深并将其控制在2～6 m 间,严禁导管埋深过大或将导管提离砼面。

砼实际浇灌标高须比设计标高高50 cm,砼浇灌过程保持连续作业,不得中断。

⑦内残留铁件。

对于原有孔内残留的钢筋或由孔口掉入孔内的短钢筋,可用强力磁铁打捞。

若预钻孔深度大于隧道地面1～1.5 m,则使残留件深入孔底即可。

4拔桩注意事项与结语
①必须明确桩基长度、成孔深度以及钻机成孔时的最大扭矩。

②为防止塌孔事故发生,进行护壁施工前需确定泥浆质量良好,并使用功率匹配的泥浆泵,在清出孔底沉渣的同时保证套管连接紧密,保证泥浆的循环压力。

③遇到斜桩成孔情况,可采用大径套钻结合大径吊锤冲孔等进行施工。

④合理选择吊车型号及施工工艺。

注意所选吊车功率要大于设计拔力的2倍。

综上所述,要保证软土地层条件下拔除预制混凝土桩基施工的成功,前期桩基情况调查尤为重要。

准确而详尽的前期调查是正确进行力学计算的前提,是确保选用合适施工机械,满足工期要求的关键
参考文献:
[1] 刘建航,侯学渊.盾构法隧道[M].北京:中国铁道出版社,1991.
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