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        毗鄰地鐵盾構(gòu)免共振振動(dòng)錘鋼護(hù)筒施工技術(shù)

        2019-10-26 07:35:58羅強(qiáng)強(qiáng)
        城市道橋與防洪 2019年10期
        關(guān)鍵詞:鋼護(hù)筒試樁沉樁

        羅強(qiáng)強(qiáng)

        (上海浦興路橋建設(shè)工程有限公司,上海市 201210)

        0 引言

        隨著城市的發(fā)展、地鐵線(xiàn)路日益密集,臨近地鐵進(jìn)行基礎(chǔ)施工也越來(lái)越常見(jiàn)。根據(jù)地鐵保護(hù)要求,保護(hù)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(hù)方式:第一種是先進(jìn)行旋噴樁或MJS加固,然后再進(jìn)行鉆孔灌注樁施工;第二種是采用鋼護(hù)筒隨管鉆進(jìn)至盾構(gòu)結(jié)構(gòu)標(biāo)高以下2 m處。由于采用MJS加固代價(jià)高昂,而隨管鉆進(jìn)對(duì)灌注樁施工效率影響較大,急需開(kāi)發(fā)一種新型施工保護(hù)措施。近年來(lái),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(jì)陽(yáng)路(盧浦大橋—閔行區(qū)界)快速化改建工程1標(biāo)采用荷蘭ICE公司的免共振液壓振動(dòng)錘應(yīng)用到毗鄰地鐵樁基鋼護(hù)筒施工,取得良好的施工效果[1-4]。

        1 工程背景

        濟(jì)陽(yáng)路(盧浦大橋—閔行區(qū)界)快速化改建工程1標(biāo)位于浦東新區(qū)濟(jì)陽(yáng)路,起止范圍為盧浦大橋引橋至中環(huán),樁號(hào):K2+412.712~K6+297.905,長(zhǎng)3885.193 m。道路斷面形式為主線(xiàn)高架+地面輔路,主線(xiàn)雙向6車(chē)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(xiàng)目與軌道交通7號(hào)線(xiàn)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(zhǎng)清路站之間的盾構(gòu)區(qū)間,隧頂標(biāo)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(xiàn)拼寬3跨,樁基形式為 800 mm鉆孔灌注樁,樁長(zhǎng)64 m,與地鐵最小距離3 m,如圖1所示。

        1.1 工作機(jī)理

        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(dòng)控制、周邊需要噪音控制等要求,采用國(guó)際先進(jìn)的ICE—70RF免共振液壓振動(dòng)錘沉樁技術(shù)。

        ICE—70RF免共振液壓振動(dòng)錘配有8個(gè)可變頻偏心塊,通過(guò)1600動(dòng)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(dòng)錘振動(dòng)頻率與周邊土壤、建筑物固有振動(dòng)頻率不一致,同時(shí)利用樁的垂直上下振動(dòng),造成樁周土體處于強(qiáng)迫振動(dòng)狀態(tài),使樁附近的土壤顆粒迅速液化,減少其對(duì)樁的動(dòng)摩擦力,從而使樁周士體強(qiáng)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(guò)程中對(duì)周邊環(huán)境影響極小,離開(kāi)鋼護(hù)筒2~3 m距離振動(dòng)衰減至可以忽略不計(jì)的程度。

        1.2 施工工藝

        根據(jù)該工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際條件,距盾構(gòu)3~10 m范圍采用鋼護(hù)筒至盾構(gòu)底以下2 m,距盾構(gòu)10 m以上采用添加膨潤(rùn)土的保護(hù)措施。

        鋼護(hù)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

        1.3 施工流程

        圖2為鋼護(hù)筒施工流程圖。

        圖2 鋼護(hù)筒施工流程圖

        2 施工技術(shù)要點(diǎn)

        2.1準(zhǔn)備工作

        在振動(dòng)錘履帶吊等振動(dòng)錘進(jìn)場(chǎng)前,對(duì)吊車(chē)行進(jìn)路線(xiàn)范圍,以及樁位范圍內(nèi)的地下管線(xiàn)情況進(jìn)行徹底排查。若有可能對(duì)其造成損壞的,應(yīng)及時(shí)進(jìn)行改線(xiàn)或遷移。對(duì)運(yùn)輸便道和路口的各類(lèi)障礙物及早進(jìn)行檢查和清除。吊車(chē)站位選擇在地鐵盾構(gòu)側(cè)方15 m處。

        鋼管進(jìn)場(chǎng)驗(yàn)收后,在鋼管長(zhǎng)度方向每個(gè)100 cm做好標(biāo)記標(biāo)線(xiàn),并對(duì)鋼管運(yùn)輸過(guò)程中防腐漆被破壞的位置補(bǔ)刷。同時(shí),在每節(jié)鋼護(hù)筒的靠近上口適當(dāng)距離位置處對(duì)稱(chēng)焊接兩個(gè)吊耳,吊耳采用雙面坡口焊(見(jiàn)圖3)。

        圖3 吊耳焊接位置圖

        根據(jù)控制點(diǎn)大樣及樁位坐標(biāo),用全站儀放出各樁位中心點(diǎn),用木樁和射釘做好標(biāo)記,確保標(biāo)記牢靠。放樣完畢后,由監(jiān)理單位復(fù)核無(wú)誤后進(jìn)行鋼護(hù)筒沉樁施工。

        2.2 中下節(jié)樁免共振振動(dòng)沉樁

        根據(jù)之前的放養(yǎng)標(biāo)記,采用長(zhǎng)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(dòng)錘外另懸掛兩根鋼絲繩,從振動(dòng)錘前后兩側(cè)垂下。吊樁時(shí),鋼絲繩通過(guò)卸扣穿過(guò)事先焊好的吊耳(卸扣開(kāi)關(guān)需上好保險(xiǎn)),防止鋼護(hù)筒在高頻振動(dòng)中突然失效帶來(lái)的危險(xiǎn)。同時(shí),70RF提樁器的提升鏈與吊耳連接,汽車(chē)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(jìn)行插樁時(shí),由于樁身和樁錘放置在樁頂會(huì)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(dòng)錘沉樁至定位鋼套筒以上1 m處。

        在沉樁過(guò)程中,繼續(xù)監(jiān)測(cè)垂直度并及時(shí)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(dòng)過(guò)大,立即關(guān)閉振動(dòng)錘停止沉樁,并分析原因。圖4為沉樁之實(shí)景。

        圖4 沉樁之實(shí)景

        2.3 上下樁對(duì)接焊

        中下節(jié)樁打入完成后,解除連接,再用70RF移除定位鋼護(hù)筒,安裝內(nèi)襯環(huán),焊接采用CO2氣體保護(hù)焊,焊絲選用JQ·CE71T-1藥芯焊絲(見(jiàn)圖5)。

        內(nèi)襯環(huán)安裝完成后,由吊機(jī)將上節(jié)樁沿著內(nèi)襯環(huán)落到下節(jié)樁上,通過(guò)經(jīng)緯儀觀察垂直度。調(diào)至垂直后,先點(diǎn)焊固定,再進(jìn)行對(duì)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(qiáng)度,不能立即進(jìn)行下道工序的施工,現(xiàn)場(chǎng)采用兩臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)從兩方向?qū)缚p進(jìn)行降溫。為防止影響焊縫質(zhì)量,禁止?jié)菜焖倮鋮s?,F(xiàn)場(chǎng)利用手持紅外測(cè)溫儀對(duì)環(huán)縫溫度進(jìn)行測(cè)量,當(dāng)溫度≤50℃時(shí),按接頭總數(shù)的100%進(jìn)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(jìn)行上節(jié)樁免共振打入。

        圖5 內(nèi)襯環(huán)安裝之實(shí)景

        2.4 上節(jié)樁免共振沉樁

        上下節(jié)鋼護(hù)筒對(duì)接完成后,采用同中下節(jié)樁免共振打入方法進(jìn)行打樁,打入至設(shè)計(jì)標(biāo)高(容許誤差為+50 mm)。

        2.5 垂直度控制

        鋼管垂直度監(jiān)控根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況采用高精度光學(xué)檢測(cè)方法。打樁時(shí),必須用兩臺(tái)高精度經(jīng)緯儀,架設(shè)在打樁機(jī)的正面和側(cè)面,觀測(cè)立柱豎邊或柱身的白色標(biāo)識(shí)線(xiàn),校正樁的垂直度。

        鋼護(hù)筒沉入1~2 m后,應(yīng)重新用經(jīng)緯儀校正垂直度,當(dāng)沉至一定深度并經(jīng)復(fù)核沉樁質(zhì)量良好時(shí),再連續(xù)進(jìn)行振動(dòng)沉樁,直至高出地面60~80 cm停止振動(dòng),進(jìn)行接樁,再重復(fù)上述步驟直至達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高。

        2.6 振動(dòng)值監(jiān)測(cè)

        為掌握鋼護(hù)筒沉樁對(duì)鄰近土體的影響程度及分布規(guī)律,從而掌握對(duì)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(chǎng)實(shí)際空間相鄰關(guān)系,該工程首先進(jìn)行試沉樁,并在距鋼護(hù)筒沉樁位置3 m、6 m、12 m處設(shè)置測(cè)試點(diǎn),監(jiān)測(cè)在沉樁過(guò)程中相鄰周邊環(huán)境的振動(dòng)值。振動(dòng)監(jiān)測(cè)由有資質(zhì)的專(zhuān)業(yè)單位進(jìn)行監(jiān)測(cè)。根據(jù)試樁過(guò)程監(jiān)控?cái)?shù)據(jù),場(chǎng)地振動(dòng)背景數(shù)值為0.31 mm/s(即非施工狀態(tài)下土體振動(dòng)值),鋼護(hù)筒沉樁速度為3 m/min,相關(guān)測(cè)試數(shù)據(jù)匯于表1所列。

        表1 試樁振動(dòng)值監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表

        根據(jù)以上試樁監(jiān)測(cè)結(jié)果可知,試樁過(guò)程中距離最近的監(jiān)測(cè)點(diǎn)(距離3 m)場(chǎng)地振動(dòng)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(cè)點(diǎn),進(jìn)行首根鋼護(hù)筒免共振原位施工振動(dòng)測(cè)試。此振動(dòng)監(jiān)測(cè)測(cè)試方法、測(cè)試工具、樁型等與首次試驗(yàn)完全相同,鋼護(hù)筒與地鐵盾構(gòu)管片的平面距離為6 m。

        鋼護(hù)筒樁底超出隧道底部以下2 m。首根護(hù)筒樁沉樁速度為3 m/min,場(chǎng)地振動(dòng)背景數(shù)值為0.282 mm/s。其相關(guān)測(cè)試數(shù)據(jù)匯于表2所列。

        表2 首根護(hù)筒樁振動(dòng)值監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表

        通過(guò)試樁和首樁振動(dòng)監(jiān)測(cè),經(jīng)數(shù)據(jù)分析,ICE高頻免共振液壓振動(dòng)錘沉樁對(duì)地鐵盾構(gòu)的振動(dòng)影響甚小,完全滿(mǎn)足地鐵保護(hù)要求,因而得出結(jié)論,采用該設(shè)備進(jìn)行鋼護(hù)筒沉樁,不影響鄰近地鐵的正常運(yùn)營(yíng)。

        該工程共計(jì)施工鋼護(hù)筒86根,其中在地鐵保護(hù)范圍內(nèi)的鋼護(hù)筒共計(jì)16根。在整個(gè)鋼護(hù)筒沉樁過(guò)程中,經(jīng)監(jiān)測(cè),地鐵盾構(gòu)始終處于安全受控狀態(tài)。根據(jù)統(tǒng)計(jì),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(dá)到累計(jì)報(bào)警值(±10 mm)。

        3 結(jié) 語(yǔ)

        本文所述的毗鄰地鐵盾構(gòu)免共振振動(dòng)錘鋼護(hù)筒施工技術(shù)成功應(yīng)用于濟(jì)陽(yáng)路(盧浦大橋—閔行區(qū)界)快速化改建工程1標(biāo)項(xiàng)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(xiàng)施工技術(shù)具有振動(dòng)小、噪音低、無(wú)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(diǎn)。該項(xiàng)技術(shù)的成功應(yīng)用,大大提高了施工效率,對(duì)毗鄰地鐵盾構(gòu)灌注樁施工的周邊環(huán)境保護(hù)具有重要意義,可以為類(lèi)似工程的設(shè)計(jì)與施工提供借鑒。

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