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盾構推進過程中障礙樁的拔除技術

08-22 13:17:38  瀏覽次數:174次  欄目:結構設計
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盾構推進過程中障礙樁的拔除技術


    摘  要:在城市軌道交通建設過程中,盾構施工的線路經常會遇到既有建筑物的樁基。在線路規劃確定的情況下,必須進行障礙樁的拔出。通過具體的工程實例,對拔樁的設計,施工以及突發事件的處理進行了分析。
    關鍵詞:盾構隧道、樁基、拔樁


    1、引言
    在現代化的城市發展過程中,需要建設城市軌道交通設施。盡管在地鐵線路規劃過程中,原則上盡量采用現有干線道路下面空間,但是由于城市內既有建筑物林立,在地鐵隧道盾構施工過程中,難免遇到隧道需要從現有建筑物下的樁基穿過。為使盾構順利推進,需要進行隧道盾構前方障礙物的拔除施工,這也成為城市地下通道挖掘過程中重要的工藝。
    一般拔樁施工場地分為地下、地上及水上等幾類,針對不同的情況有不同方案及拔樁設備,如橋墩臺的樁基拔除可能在水上進行,要借助船舶等作為反力裝置進行拔樁施工;而陸上拔樁則可能要用到專用拔樁機、起重機及千斤頂等。當要拔除的樁基的上方或周圍的建筑物較為重要時,為了不影響上部建筑物或相臨建筑物的安全,還要采用對移除樁基部分地基的托換技術[1]、[2],如紐約市地鐵建設過程中對古建筑的基礎托換[3],廣州地鐵一號線保護居民住宅進行的基礎托換工程[3]等。
    2、工程概況
    本工程為共和新路高架工程中山北路車站~延長路站區間盾構下行線。盾構刀盤外徑為6.34m,屬土壓平衡式盾構掘進機。盾構穿越地層為灰色淤泥質粘土、灰色粘土、灰色粉質粘土及暗綠色粘土。在盾構推進方向上,將從沿線多幢建筑物下穿過。在施工中,經現場測量,發現某商業學校正在進行的教學樓樁基位置恰好落在了該下行線區間盾構的軸線上,并且已經施工的8根灌注樁與下行盾構穿越范圍相碰。盾構穿越地層與灌注樁的位置如圖1所示,土層的主要物理力學指標如表1所示。此處盾構上覆土厚度為16.7m,而鉆孔灌注樁長31.6m,直徑為0.6m,樁身混凝土標號為C40,現場按C50澆筑水下混凝土。在灌注樁內布置的鋼筋籠長17.1m,布置10根Φ20主筋。由于盾構刀盤需要切割1.5m左右的灌注樁鋼筋籠,為了保證盾構機的安全,必須進行拔樁處理。
    圖1 盾構穿越樁基示意圖
    表1 土層主要物理力學指標
    3、拔樁的工程措施
    3.1拔樁過程
    本工程屬于陸上施工,采用機械有:專用拔樁機、千斤頂、起重機等。整個拔樁流程如圖2所示,施工過程如下:
    1. 現場地基承載力的確定及拔樁場地的建設。只有保證拔樁場地的地基承載力滿足架設在其上的機械裝置的支撐要求,才能保證拔樁過程中反力機構或拔樁機械的平穩,從而保證拔樁施工的順利進行,如果地基強度不夠,則在拔樁過程中容易出現反力架兩邊下沉及偏差情況而無法進行繼續拔除工作。
    2. 拔樁機械裝置的檢查、安設。首先要對拔樁機械進行性能檢查,保證機械處于良好的狀態,并確定其承載能力,要求機械應安置平穩、牢固。
    3. 試拔。不管理論計算的結果如何,只是對現場實際情況的一種模擬計算。在實際的操作中由于存在許多不可預測因素,在正式拔樁前應該進行試拔,一般要求試拔1~2根樁,以保證在正式拔樁過程中確定機械的正常工作狀態和工作條件。試拔時要先進行初拔,加力要由小到大,每加一次力后要檢查設備部件的情況,確認無異常現象才可以逐級加載,直到樁有所拔起為止。
    圖2 拔樁施工工藝流程
    4. 現場拔樁。
    先在樁周布置噴射孔三只,每只噴孔距離樁體30cm,噴射管直徑127mm,三只噴射孔共加入1.5~2t膨潤土。噴射管在擺噴過程中,水壓為27MPa,氣壓6Mpa,噴射管提升速度為15cm/min,在水氣壓沖切樁周地層同時注入膨潤土。在減小樁周摩阻力后,開始用千斤頂加壓,進行拔樁。拔樁結束后進行復合材料回填,回填材料成分和比例如下:
    水泥:粉煤灰:水玻璃=100﹕10﹕5。
    4、拔樁過程中突發事件的處理
    由于現場灌注樁長31.6m,而每根樁只是從樁頂往下17.1m段有鋼筋籠,因此在施工過程中出現了數根樁在鋼筋籠末端斷裂的情況。對于斷樁的處理,在本工程中主要采用了以下兩種方法:1. 振動錘擊送的方式,將減小摩阻力后的部分斷樁用振動錘擊打,直至斷樁頂部位于盾構輪廓線底標高以下;2. 用特制夾具將斷樁夾住,往上再拔出一定距離。最后對余留樁孔全部用復合材料回填,盾構直接推過樁群。
    5、結束語
    通過本工程的實例分析,在拔樁施工中應該特別注意以下幾點:拔樁前一定要保證拔樁機械裝置的完好;對于拔樁中出現的突發斷樁,應預先制定好應急措施;拔樁過程要分時、分段加力,樁被初始頂升時,可校核拔樁力以判斷樁是否已經斷裂;拔樁過程中要注意不能有硬物落入樁孔內;因為在樁被拔起后抗拔力會逐漸減小,所以要在適當的時候減小拔力,速度過快反而破壞樁體;在拔樁全過程要對拔樁力進行測量,對施工用具要系保險繩,防止斷樁出現意外事故。


參考文獻 
    [1]葉書麟,汪益基等. 基礎托換技術[M]. 北京:中國鐵道出版社,1991.1~8.
    [2]葉書麟,韓杰,葉觀寶. 地基處理與托換技術[M]. 北京:中國建筑工業出版社,1994.565~603.
    [3]謝婉麗等. 地基處理中的托換技術及應用[J]. 昆明理工大學學報,2001.4.
    [4]谷偉平,李國雄. 廣州市地鐵一號線基礎托換工程的理論分析和設計[J].巖土工程學報,2000.1. 
    [5]《建筑樁基技術規范》(JGJ94-94). 北京:中國建筑工業出版社,1995 .44~45.
    [6]吳興序,于志強,莊衛林. 巖層中抗拔樁的承載力計算方法討論[J],西南交通大學學報, 2002-2.,盾構推進過程中障礙樁的拔除技術

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