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        “吊斗”在提高土方開挖效率中的作用分析

        2010-05-11 06:01:46賈劍虹
        中國新技術(shù)新產(chǎn)品 2010年17期
        關(guān)鍵詞:挖機(jī)挖掘機(jī)土方

        賈劍虹

        (廣東水電二局股份有限公司,廣東 增城 511340)

        珠江三角洲城際快速軌道交通廣州至佛山段項(xiàng)目施工9A標(biāo)段【金融高新區(qū)站-龍溪站明挖區(qū)間、出入段線】土建施工項(xiàng)目的工程包括【明挖區(qū)間】和【出入段線】土建工程。明挖區(qū)間位于佛山市南海區(qū)海八路南側(cè),區(qū)間線路以直線沿海八路下行,基坑長度約為345m,寬度為20.7~40.329m,深度為 14.806~22.275m,整個基坑呈西淺東深、西窄東寬的不規(guī)則型式,土方開挖量約為17.95萬m3。由于盾構(gòu)施工的需要,在區(qū)間東段90m范圍設(shè)盾構(gòu)始發(fā)井,為滿足盾構(gòu)施工工期,盾構(gòu)井從圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工、土方開挖、主體結(jié)構(gòu)施工至土方回填,整個工期只有5個月的時間,而此處基坑深度大,因此土方開挖成為整個工期目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵。

        盾構(gòu)始發(fā)井基坑深度達(dá)22.275m,寬度為40m。基坑從上到下設(shè)四道支撐,第一道支撐距離地面為3.0m,第二道支撐距離地面約為8.0m,第三道支撐距離地面為約13.9m,第四道支撐距離地面約為18.3m,基底距離地面為22.275m(如圖 1)。

        圖1 基坑土方開挖剖面圖

        而基坑施工常用的PC-200L型長臂挖掘機(jī)能挖到的最大深度不足16m,也就是說長臂挖機(jī)只能開挖到第三層土方,無法對第四、五層土方進(jìn)行直接開挖。對于深度超過16m的基坑,一般軌道交通基坑施工采用的傳統(tǒng)工藝有“推挖法”和“吊裝出土”兩種,現(xiàn)對此兩種傳統(tǒng)施工工藝進(jìn)行簡單介紹:

        退挖法施工是在開挖各土層時采用臺階開挖接力出土的方式,具體方法如下:第一層通倉開挖法,挖至第一道鋼筋砼支撐梁下,層厚約3.0m,然后鑿除連續(xù)墻頂松散層,施工砼支撐梁及冠梁。第二層(層厚約5m)、第三層(層厚約5.9m)、第四層(層厚約為4.4m)和第五層(層厚約為4.0m)開挖時采用臺階開挖接力轉(zhuǎn)運(yùn)法。即第一層砼支撐梁的砼達(dá)到一定的強(qiáng)度后,回填出一條出土施工便道,梁頂鋪鋼板保護(hù),反鏟挖掘機(jī)站在鋼板上向下開挖第二層土方;等第二層土方被開挖出一定長度的平臺后,再下一臺反鏟挖掘機(jī)站在第二平臺上向下開挖第三層土方,等第三層土方被開挖出一定長度的平臺后,再下一臺反鏟挖掘機(jī)站在第三層平臺上向下開挖第四層土方,等第四層土方被開挖出一定長度的平臺厚,再下一臺反鏟挖掘機(jī)站在第四層平臺上向下開挖第五層土方,后五臺挖掘機(jī)接力將基底土方轉(zhuǎn)至地面自卸車(如圖2)。

        圖2

        采取此工藝開挖第五層土方,需布置五個階梯,投入至少10臺挖機(jī)(基坑寬度40m,每個階梯至少布置兩臺挖機(jī)),因此存在投入設(shè)備多、生產(chǎn)效率低的特點(diǎn),特別是每個階梯在基坑縱向方向上占用約10m的場地,開挖至第五層需利用50m長度的基坑進(jìn)行接力倒土。而由于本工程工期的緊迫性,在盾構(gòu)井開挖土方時,西段仍然在施工地下連續(xù)墻,無法提供50m的施工場地,因此退挖法在本工程中不適用。

        吊裝出土法施工工藝簡單地講就是利用鋼板制成的斗裝土,再用吊裝設(shè)備吊出基坑運(yùn)走的方法。但由于本工程支撐系統(tǒng)復(fù)雜,垂直運(yùn)輸困難,加上此工藝出土效率太低,無法滿足盾構(gòu)井工期要求,因此本工程亦不適合采用“吊裝出土”。

        另外,目前市場上還有一種液壓抓斗挖土設(shè)備,其開挖深度可達(dá)20m,但由于市場存貨量較少,且租賃費(fèi)用較高,目前軌道交通基坑施工采用此設(shè)備較少,而作為本工程22.275m的開挖深度,其仍不能滿足直接開挖。

        那么如何采用一種占用場地小且能直接開挖至基底的技術(shù),以確保工期目標(biāo)成為本工程的難點(diǎn)。項(xiàng)目部全體成員集思廣益,利用現(xiàn)場條件,在基坑深度中央設(shè)置一個“中轉(zhuǎn)平臺”,以達(dá)到利用長臂挖機(jī)直接開挖的目的。具體做法為:在第三道支撐施工完成后,利用廢棄的自卸車斗,將其端頭與第三道支撐利用膨脹螺栓焊接固定,再利用鋼絲繩懸吊斗身于第二道混凝土支撐上,基底用PC-200型挖掘機(jī)將第四、五層土方挖至土斗內(nèi),在用長臂挖機(jī)將土斗內(nèi)的土直接挖至出土車運(yùn)走。(如圖)

        側(cè)挖法施工

        用來支撐吊土斗的支撐梁,設(shè)計(jì)在施工前結(jié)合土斗及土的重量對支撐梁的配筋受力情況重新進(jìn)行核算,滿足力學(xué)要求,確保了土方開挖時的安全。

        懸吊土斗的鋼絲繩的計(jì)算選取過程如下:

        查相關(guān)施工手冊后,取直徑26mm、公稱抗拉強(qiáng)度為1400kN/mm2、6*19的鋼絲繩。

        在盾構(gòu)井東端20m土方開挖完成后將中轉(zhuǎn)平臺向西移,基坑南北兩側(cè)各設(shè)一個“土斗”,每個中轉(zhuǎn)平臺負(fù)責(zé)縱向60m范圍內(nèi)的土方開挖,開挖完成后再向西移,移動土斗時需重新對其安裝,每安裝一個土斗需要一天時間,且安裝土斗全過程要汽車吊配合。利用此方法大大提高了土方開挖效率,贏得了寶貴的時間。本工程采用“吊斗”作為轉(zhuǎn)土平臺,提高了土方開挖效率。現(xiàn)將退挖法、吊裝出土法、液壓抓斗及利用“土斗”作為中轉(zhuǎn)平臺法做綜合分析對比,具體如下表:

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        綜上所述,采用“汽車斗”作為轉(zhuǎn)土平臺,較傳統(tǒng)土方開挖方法大大提高了土方的開挖效率。當(dāng)然此方法也存在一定的局限性,如深度方向只能滿足一個中轉(zhuǎn),對25m深度以上的基坑亦無法施工,但對于深度在16~25米范圍的基坑,從投入設(shè)備,生產(chǎn)效率高方面講,可以說是一種投入少產(chǎn)能大的技術(shù),可在其他工程基坑開挖中推廣使用。

        [1]江正榮,朱國梁.簡明施工計(jì)算手冊.

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