羅強強
(上海浦興路橋建設(shè)工程有限公司,上海市 201210)
隨著城市的發(fā)展、地鐵線路日益密集,臨近地鐵進行基礎(chǔ)施工也越來越常見。根據(jù)地鐵保護要求,保護區(qū)范圍內(nèi)必須采用鉆孔灌注樁到指定土層。通常,臨近地鐵樁基施工采用兩種保護方式:第一種是先進行旋噴樁或MJS加固,然后再進行鉆孔灌注樁施工;第二種是采用鋼護筒隨管鉆進至盾構(gòu)結(jié)構(gòu)標高以下2 m處。由于采用MJS加固代價高昂,而隨管鉆進對灌注樁施工效率影響較大,急需開發(fā)一種新型施工保護措施。近年來,高頻液壓免共振錘在城市中心區(qū)得到了廣泛應(yīng)用,上海市濟陽路(盧浦大橋—閔行區(qū)界)快速化改建工程1標采用荷蘭ICE公司的免共振液壓振動錘應(yīng)用到毗鄰地鐵樁基鋼護筒施工,取得良好的施工效果[1-4]。
濟陽路(盧浦大橋—閔行區(qū)界)快速化改建工程1標位于浦東新區(qū)濟陽路,起止范圍為盧浦大橋引橋至中環(huán),樁號:K2+412.712~K6+297.905,長3885.193 m。道路斷面形式為主線高架+地面輔路,主線雙向6車道,地面輔道主干路路段采用雙向6快2慢、次干路路段采用雙向4快2慢。主要建設(shè)內(nèi)容包括橋梁、道路、雨污水排管等附屬工程。
該項目與軌道交通7號線1次交叉,交叉位置位于耀華路—耀元路之間,位于地鐵后灘站至長清路站之間的盾構(gòu)區(qū)間,隧頂標高-9 m,埋深14 m,盾構(gòu)直徑6.2 m。相交段主要工程內(nèi)容為主線拼寬3跨,樁基形式為 800 mm鉆孔灌注樁,樁長64 m,與地鐵最小距離3 m,如圖1所示。
根據(jù)該工程打入深度、打入土層分布、打入?yún)^(qū)域臨近地鐵周邊需要振動控制、周邊需要噪音控制等要求,采用國際先進的ICE—70RF免共振液壓振動錘沉樁技術(shù)。
ICE—70RF免共振液壓振動錘配有8個可變頻偏心塊,通過1600動力加壓站系統(tǒng)加壓,偏心塊的工作轉(zhuǎn)速可以從0直接到2000 r/min,使振動錘振動頻率與周邊土壤、建筑物固有振動頻率不一致,同時利用樁的垂直上下振動,造成樁周土體處于強迫振動狀態(tài),使樁附近的土壤顆粒迅速液化,減少其對樁的動摩擦力,從而使樁周士體強度顯著降低,破壞樁與土體間的粘結(jié)力和彈性力,樁在自身重量和激振力的作用下逐漸沉入土中。在沉樁過程中對周邊環(huán)境影響極小,離開鋼護筒2~3 m距離振動衰減至可以忽略不計的程度。
根據(jù)該工程現(xiàn)場實際條件,距盾構(gòu)3~10 m范圍采用鋼護筒至盾構(gòu)底以下2 m,距盾構(gòu)10 m以上采用添加膨潤土的保護措施。
鋼護筒施工:采用ICE—70RF液壓免共振錘一次性整根打入。
圖1相交段鉆孔灌注樁剖面圖
圖2為鋼護筒施工流程圖。
圖2 鋼護筒施工流程圖
在振動錘履帶吊等振動錘進場前,對吊車行進路線范圍,以及樁位范圍內(nèi)的地下管線情況進行徹底排查。若有可能對其造成損壞的,應(yīng)及時進行改線或遷移。對運輸便道和路口的各類障礙物及早進行檢查和清除。吊車站位選擇在地鐵盾構(gòu)側(cè)方15 m處。
鋼管進場驗收后,在鋼管長度方向每個100 cm做好標記標線,并對鋼管運輸過程中防腐漆被破壞的位置補刷。同時,在每節(jié)鋼護筒的靠近上口適當距離位置處對稱焊接兩個吊耳,吊耳采用雙面坡口焊(見圖3)。
圖3 吊耳焊接位置圖
根據(jù)控制點大樣及樁位坐標,用全站儀放出各樁位中心點,用木樁和射釘做好標記,確保標記牢靠。放樣完畢后,由監(jiān)理單位復(fù)核無誤后進行鋼護筒沉樁施工。
根據(jù)之前的放養(yǎng)標記,采用長度為6 m的DN750定制鋼管作為定位鋼套筒。根據(jù)樁位垂直打入定位鋼套筒。
在150 t履帶吊吊鉤上除振動錘外另懸掛兩根鋼絲繩,從振動錘前后兩側(cè)垂下。吊樁時,鋼絲繩通過卸扣穿過事先焊好的吊耳(卸扣開關(guān)需上好保險),防止鋼護筒在高頻振動中突然失效帶來的危險。同時,70RF提樁器的提升鏈與吊耳連接,汽車吊喂樁,履帶吊緩慢提升吊鉤,將管樁從地面吊起,利用提樁器將鋼管提升至夾具夾鉗內(nèi)部,夾緊夾具。將管樁吊起插入定位鋼套筒中。吊到樁位進行插樁時,由于樁身和樁錘放置在樁頂會自沉,大量貫入土中,待沉至穩(wěn)定后再用ICE—70RF免共振液壓振動錘沉樁至定位鋼套筒以上1 m處。
在沉樁過程中,繼續(xù)監(jiān)測垂直度并及時調(diào)整。如遇樁身突然傾斜、跑位或地面明顯隆起、樁上浮或樁位水平移動過大,立即關(guān)閉振動錘停止沉樁,并分析原因。圖4為沉樁之實景。
圖4 沉樁之實景
中下節(jié)樁打入完成后,解除連接,再用70RF移除定位鋼護筒,安裝內(nèi)襯環(huán),焊接采用CO2氣體保護焊,焊絲選用JQ·CE71T-1藥芯焊絲(見圖5)。
內(nèi)襯環(huán)安裝完成后,由吊機將上節(jié)樁沿著內(nèi)襯環(huán)落到下節(jié)樁上,通過經(jīng)緯儀觀察垂直度。調(diào)至垂直后,先點焊固定,再進行對接焊。焊縫采用V形單面坡口焊,焊接完成后由于高溫影響焊縫強度,不能立即進行下道工序的施工,現(xiàn)場采用兩臺鼓風機從兩方向?qū)缚p進行降溫。為防止影響焊縫質(zhì)量,禁止?jié)菜焖倮鋮s?,F(xiàn)場利用手持紅外測溫儀對環(huán)縫溫度進行測量,當溫度≤50℃時,按接頭總數(shù)的100%進行超聲探傷檢查。探傷合格后,在焊縫處涂上防腐涂料,1 h后進行上節(jié)樁免共振打入。
圖5 內(nèi)襯環(huán)安裝之實景
上下節(jié)鋼護筒對接完成后,采用同中下節(jié)樁免共振打入方法進行打樁,打入至設(shè)計標高(容許誤差為+50 mm)。
鋼管垂直度監(jiān)控根據(jù)現(xiàn)場實際情況采用高精度光學(xué)檢測方法。打樁時,必須用兩臺高精度經(jīng)緯儀,架設(shè)在打樁機的正面和側(cè)面,觀測立柱豎邊或柱身的白色標識線,校正樁的垂直度。
鋼護筒沉入1~2 m后,應(yīng)重新用經(jīng)緯儀校正垂直度,當沉至一定深度并經(jīng)復(fù)核沉樁質(zhì)量良好時,再連續(xù)進行振動沉樁,直至高出地面60~80 cm停止振動,進行接樁,再重復(fù)上述步驟直至達到設(shè)計標高。
為掌握鋼護筒沉樁對鄰近土體的影響程度及分布規(guī)律,從而掌握對相鄰地鐵盾構(gòu)、建筑物、構(gòu)筑物的影響程度,根據(jù)工程現(xiàn)場實際空間相鄰關(guān)系,該工程首先進行試沉樁,并在距鋼護筒沉樁位置3 m、6 m、12 m處設(shè)置測試點,監(jiān)測在沉樁過程中相鄰周邊環(huán)境的振動值。振動監(jiān)測由有資質(zhì)的專業(yè)單位進行監(jiān)測。根據(jù)試樁過程監(jiān)控數(shù)據(jù),場地振動背景數(shù)值為0.31 mm/s(即非施工狀態(tài)下土體振動值),鋼護筒沉樁速度為3 m/min,相關(guān)測試數(shù)據(jù)匯于表1所列。
表1 試樁振動值監(jiān)測數(shù)據(jù)表
根據(jù)以上試樁監(jiān)測結(jié)果可知,試樁過程中距離最近的監(jiān)測點(距離3 m)場地振動數(shù)值(ppv)為4.68 mm/s,數(shù)值較小。
為防止試樁數(shù)據(jù)偏差,在地鐵隧道內(nèi)選取一處管片上布置監(jiān)測點,進行首根鋼護筒免共振原位施工振動測試。此振動監(jiān)測測試方法、測試工具、樁型等與首次試驗完全相同,鋼護筒與地鐵盾構(gòu)管片的平面距離為6 m。
鋼護筒樁底超出隧道底部以下2 m。首根護筒樁沉樁速度為3 m/min,場地振動背景數(shù)值為0.282 mm/s。其相關(guān)測試數(shù)據(jù)匯于表2所列。
表2 首根護筒樁振動值監(jiān)測數(shù)據(jù)表
通過試樁和首樁振動監(jiān)測,經(jīng)數(shù)據(jù)分析,ICE高頻免共振液壓振動錘沉樁對地鐵盾構(gòu)的振動影響甚小,完全滿足地鐵保護要求,因而得出結(jié)論,采用該設(shè)備進行鋼護筒沉樁,不影響鄰近地鐵的正常運營。
該工程共計施工鋼護筒86根,其中在地鐵保護范圍內(nèi)的鋼護筒共計16根。在整個鋼護筒沉樁過程中,經(jīng)監(jiān)測,地鐵盾構(gòu)始終處于安全受控狀態(tài)。根據(jù)統(tǒng)計,沉樁期間地鐵盾構(gòu)典型位置橫向收斂及垂直變形(略),收斂和沉降數(shù)據(jù)均未達到累計報警值(±10 mm)。
本文所述的毗鄰地鐵盾構(gòu)免共振振動錘鋼護筒施工技術(shù)成功應(yīng)用于濟陽路(盧浦大橋—閔行區(qū)界)快速化改建工程1標項目,已是一套成熟的施工技術(shù)。與傳統(tǒng)的旋噴樁或MJS加固方法相比,該項施工技術(shù)具有振動小、噪音低、無擠土效應(yīng)、施工效率高、適用范圍廣、遙控操作安全性高、綠色環(huán)保等特點。該項技術(shù)的成功應(yīng)用,大大提高了施工效率,對毗鄰地鐵盾構(gòu)灌注樁施工的周邊環(huán)境保護具有重要意義,可以為類似工程的設(shè)計與施工提供借鑒。