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        MJS+超長H型鋼圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工技術(shù)研究

        2023-11-16 13:21:00孫鈺涵閆寶東張偉光馬雷平修俊明
        安徽建筑 2023年11期
        關(guān)鍵詞:工程施工

        孫鈺涵,閆寶東,張偉光,馬雷平,修俊明

        (中建二局第四建筑工程有限公司,天津 300457)

        1 工程概況

        1.1 工程概述

        本工程地鐵車站為地下三層三跨島式車站,換乘通道位于車站南側(cè)長6.4m,寬28.1m,深17.8m,地下兩層結(jié)構(gòu)。支護(hù)形式為三道混凝土板撐,采用明挖順做法施工。

        由于車站主體圍護(hù)結(jié)構(gòu)1000mm地墻與地下空間圍護(hù)結(jié)構(gòu)800mm 地墻均已施工完成,換乘通道施工區(qū)域場地受限,設(shè)計(jì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)除去南北兩邊既有地墻厚度,其長度僅為3.4m,且開挖深度較深,一般形式的圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工設(shè)備無法進(jìn)行施工,因此設(shè)計(jì)采用MJS 大直徑旋噴樁+H型鋼的圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式,MJS旋噴樁直徑1600mm,樁深33m,H型鋼規(guī)格為700x300,插入深度為地面以下33m,具體如圖1 工程施工布置平面圖所示。

        圖1 工程施工布置平面圖

        1.2 工程地質(zhì)及水文情況

        工程范圍以粉質(zhì)粘土為主,開挖底標(biāo)高為-14.6m,基坑底部位于第一層承壓水⑧2-1 粉土層、⑨2 層、⑨21 粉砂中,分布深度范圍為地面下20~32m。設(shè)計(jì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)截?cái)嗟谝粚映袎核?,換乘通道底板距離第一層承壓水最小距離為1.6m。

        1.3 地質(zhì)條件對工程的影響

        場地內(nèi)地質(zhì)主要以粉質(zhì)粘土為主,地面-17.8m 以下存在5~6m 厚的粉砂層,土體類型為中硬土,在H 型鋼插入深度范圍,存在較大的施工難度,粉砂層對于型鋼插入后所產(chǎn)生包裹力,對于施工來說造成影響較大。

        淺層土經(jīng)前期地連墻施工發(fā)現(xiàn)大量大塊建筑垃圾,對于工程的可實(shí)施性也造成了影響。

        1.4 工程周邊環(huán)境

        換乘通道南側(cè)為既有文化中心交通樞紐工程,其結(jié)構(gòu)為地下一層框架結(jié)構(gòu)含停車場下坡段,通道圍護(hù)結(jié)構(gòu)南側(cè)與既有的交通樞紐地連墻相連,北側(cè)與主體地連墻相接,周邊無重要管線。

        2 工程實(shí)施方案

        MJS+H 型鋼圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工工藝流程為測量定位→針對H 型鋼插入尺寸引孔至軟弱地層(引孔深度根據(jù)地質(zhì)情況調(diào)整)→H 型鋼焊接插入到位→孔內(nèi)壓注水泥漿填充→MJS 整套旋噴施工工藝。

        2.1 施工現(xiàn)場條件分析

        本換乘通道工程為后做的地鐵出入口通道,其兩側(cè)結(jié)構(gòu)均施工完成,屬于狹長的深基坑工程。如此深的地下兩層圍護(hù)結(jié)構(gòu),且在兩側(cè)既有結(jié)構(gòu)完成的工況下,常規(guī)的成槽機(jī)、鉆孔灌注樁、攪拌樁無法保證圍護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和開挖過程中的滲漏水風(fēng)險。通過對施工現(xiàn)場條件進(jìn)行分析,根據(jù)施工范圍內(nèi)地質(zhì)情況,確定采用MJS 內(nèi)插H 型鋼的圍護(hù)施工工藝,并采取先插后噴的施工方法進(jìn)行。

        2.1.1 地質(zhì)補(bǔ)充勘查

        根據(jù)前期施工情況,換乘通道施工范圍內(nèi)緊鄰文化中心站主體地連墻施工過程中,地面以下6~7m 位置曾發(fā)現(xiàn)大塊建筑垃圾如圖2 所示,在H 型鋼插入前,采用地質(zhì)鉆機(jī)在施工范圍內(nèi)進(jìn)行鉆探,深度為地面以下10m。

        圖2 主體地連墻施工過程中發(fā)現(xiàn)大塊建筑垃圾

        根據(jù)圖3 現(xiàn)場鉆探結(jié)果表明,在換乘通道圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工范圍位置存在30~40cm 厚混凝土墊層,位于地表下4~6m范圍。根據(jù)本圍護(hù)結(jié)構(gòu)先插后噴的施工方法,對H型鋼插入將造成嚴(yán)重影響。

        圖3 現(xiàn)場勘查情況

        2.1.2 調(diào)整施工方案

        因勘探范圍內(nèi)存在地下障礙物,又因地質(zhì)報告中18~32m 存在14m 厚的粉砂粉土層,此土質(zhì)類型對于振動設(shè)備的功率要求較高,且無法保證H 型鋼下放的垂直度。

        振動設(shè)備功率不足或砂層包裹力過強(qiáng),將導(dǎo)致H 型鋼卡在砂層中,經(jīng)開會討論決定調(diào)整原H 型鋼的直接插入施工方案。調(diào)整后方案如圖4 所示,由原來的直接插入H 型鋼調(diào)整為先鉆孔再插H 型鋼,然后采用向孔內(nèi)注水泥漿的施工方法。即H 型鋼在插入前,需要進(jìn)行引孔,直徑800mm 深33m。注漿材料為P42.5 普通硅酸鹽水泥,填充水泥初凝后,即可進(jìn)行MJS噴射施工。

        圖4 調(diào)整后方案

        2.2 對于超長H型鋼的處理

        因方案的調(diào)整,對于H 型鋼的插入施工也相繼進(jìn)行調(diào)整,先引孔后插入,保證H型鋼插入質(zhì)量。

        成孔前,對于18m 以下的砂層進(jìn)行分析,且在成孔過程中對孔徑采用KODEN-64 超聲波側(cè)壁儀進(jìn)行超聲波檢測,如圖5 孔位的超聲波檢測圖所示,檢測表明孔徑縮小了10%~15%,不對型鋼進(jìn)行處理,無法滿足下插。

        圖5 孔位的超聲波檢測圖

        針對此類情況,并對型鋼底部進(jìn)行加工成尖狀,打入前對型鋼涂抹減摩劑。先將H 型鋼采用吊車下放至縮徑處,大約18~20m 的位置,然后安裝液壓振動設(shè)備,并將H 型鋼振插到位,過程中及時檢測插入垂直度及焊接質(zhì)量,焊縫厚度保證不小于1cm,并觀察型鋼插入過程中的變形情況。

        2.3 對于H型鋼插入后孔內(nèi)注入水泥漿的施工要求

        H 型鋼成功下放后,根據(jù)調(diào)整后的方案,須對孔內(nèi)進(jìn)行填充注漿。結(jié)合現(xiàn)場工期要求,提前對注入的水泥漿液進(jìn)行初凝強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)。本工程經(jīng)詳細(xì)分析計(jì)算,最終將注漿壓力控制在0.2~0.5MPa,水泥漿配比為水泥:水=0.8:1~1:1.2(重量比),初凝時間控制在5h 以內(nèi),注漿量根據(jù)孔的體積計(jì)算為每孔16m2。

        翻出漿液采用泥漿泵進(jìn)行抽排。

        水泥漿注入設(shè)備采用常規(guī)隧道用注漿機(jī),圖6為常規(guī)隧道用注漿機(jī)示意圖。

        圖6 注漿采用設(shè)備

        2.4 MJS施工工藝介紹

        MJS 旋噴樁施工工藝原理及施工流程如圖7所示。

        圖7 MJS施工工藝原理及流程圖

        3 關(guān)鍵技術(shù)措施

        3.1 MJS施工參數(shù)控制

        MJS 施工參數(shù)需根據(jù)H 型鋼插入的孔內(nèi)水泥漿強(qiáng)度來作為依據(jù),同時要保證噴射的質(zhì)量。因MJS 設(shè)備為全自動化噴射,現(xiàn)場實(shí)際情況結(jié)合專業(yè)分包的相關(guān)施工經(jīng)驗(yàn),制定了MJS 施工參數(shù),具體如表1所示(僅供參考)。

        表1 MJS技術(shù)參數(shù)表

        3.2 周邊環(huán)境監(jiān)測

        MJS 旋噴壓力較大,因此需對既有地連墻進(jìn)行水平位移監(jiān)測,監(jiān)測點(diǎn)位布置如圖8 所示,發(fā)現(xiàn)突變立即調(diào)整參數(shù),有效保證施工周邊不受影響,并且對圍護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行測斜管預(yù)埋實(shí)驗(yàn),測試MJS對于測斜管的影響,從而有效監(jiān)測后續(xù)基坑開挖變形情況。

        圖8 監(jiān)測布點(diǎn)圖

        施工前,需對南北兩側(cè)既有地連墻進(jìn)行水平位移監(jiān)測,主體地連墻位置布設(shè)水平位移反光貼片,既有結(jié)構(gòu)地連墻上方布設(shè)水平位移觀測點(diǎn)。

        為了基坑開挖時對MJS 樁進(jìn)行位移斜度監(jiān)測,測斜管安裝下放如圖9 所示,需在H 型鋼上布設(shè)測斜管,東西兩側(cè)一側(cè)2 根,與圍護(hù)結(jié)構(gòu)同深,測斜管盡量選用鋼管。

        圖9 測斜管安裝下放

        4 結(jié)論

        本工程車站換乘通道施工過程中,通過技術(shù)、管理上的一系列措施,順利完成了圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工,周邊地面沉降及既有結(jié)構(gòu)位移變化量均在設(shè)計(jì)范圍以內(nèi),滿足要求。

        在換乘通道圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工過程中,通過對MJS 旋噴樁+超長H 型鋼施工工藝研究與應(yīng)用,總結(jié)并分析了該項(xiàng)技術(shù)及其所涵蓋的相關(guān)內(nèi)容,將這一技術(shù)與工程實(shí)施緊密結(jié)合在一起,通過在施工中采取適當(dāng)?shù)募夹g(shù)措施、合理確定施工參數(shù),采取有效的施工措施,解決了超長H 型鋼插入以及此工藝對于周邊影響的難題,節(jié)約了資金。研究成果為天津地鐵后施工地下兩層狹長通道圍護(hù)結(jié)構(gòu)工程創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益與社會效益。

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