套管法拔樁施工對鄰近箱涵的影響分析摘 要 在地鐵施工中難免遇到侵入開挖限界的樁基礎,一般的處理方法多是對其進行拔除,但在施工過程中必須將對周圍管線和建筑的影響降低到最低限度。結合上海軟土地層中的一個拔樁工程實例,通過實測數據分析后認為,采用套管法拔樁對鄰近箱涵的沉降影響在允許范圍之內。其經驗可供類似工程借鑒。關鍵詞 地鐵施工,拔樁,箱涵沉降 城市地鐵選線的一個重要原則就是其走向盡量沿城市主干道,以避開高層建筑的樁基。但由于城內建筑物林立、河道縱橫、主干道上橋梁眾多,在地鐵隧道盾構推進施工中,難免遇到中高層建筑、防汛墻和橋梁的樁基侵入隧道開挖限界的情況。為使盾構順利推進.就需要將這些侵入限界的樁拔除[1]。 拔樁施工最重要的是破除樁周的摩阻力,主要為切斷樁基與外界土體的聯系,減少拔樁力。此施工多采用套管法。一般套管打設主要采用鉆進套取法和沖擊成孔法。對于上海所特有的淤泥質地層,多采用振動錘進行沖擊成孔,破除樁基周圍土體的包裹,隨后采用油壓千斤頂將樁體在預定位置拔斷。 在樁體拔出過程中,難免對于周邊的土體產生擾動,甚至會威脅到一些重要建筑物的安全。由于原樁基施工質量存在著差異,因此拔樁施工存在著相當大的不確定性。必須加強施工中對周圍環境的監測,并根據監測結果調整施工參數,保證周邊結構物的安全。 本文主要介紹拔出護管橋樁基的一個工程實例。施工過程中對鄰近樁基的一重要箱涵———原水管渠進行了監測,通過監測數據分析了拔樁過程對箱涵的影響。1 工程概況 上海軌道交通線6號線雙圓盾構某區間隧道,在兩條城市主干道交叉口的一個重要箱涵下方穿越[1]。此箱涵為寬9.6m、高3.14m的3孔無壓過水箱涵,每25m設一個伸縮縫。為保護此箱涵安全,原主干道上已構筑了護管橋(見圖1)。護管橋基礎為兩排?800mm的鉆孔灌注樁,樁深36m,兩排橋樁與隧道軸線夾角為83°。盾構穿越斷面每排各有5根灌注樁侵入隧道限界。為此在盾構掘進前需對10根橋樁進行拔除施工,以確保盾構施工的正常進行。樁體邊線距離箱涵邊線為5.065m,10根待拔樁的具體位置及編號參見文獻[1]的圖1。
上海軟土地層中的拔樁施工應極其小心,若稍有不慎,很容易引起塌孔,將直接導致周圍管線大幅度沉降。2 拔樁施工過程 護管橋的Φ800mm鉆孔灌注樁長36m,樁上部14m主筋為8Φ20mm+8Φ16mm,樁中部10m主筋為8Φ16mm,底部約1/3樁長范圍沒有配筋。綜合以上樁體情況、隧道和箱涵的埋深,考慮僅破除地面至隧道下方2m范圍內的鉆孔灌注樁樁體。 計算表明,樁體自重力約為450kN,整個樁側摩阻力約為2714kN;因此確定樁上拔力約為3164kN。采用2臺2000kN的千斤頂將樁進行拔斷。 剩余部分樁的摩阻力約為1582kN;變截面處樁的抗拉強度為997.2kN。可以看出剩余部分樁的摩阻力大于樁本身能夠承受的拉力,因此在鋼筋用量變換的部位樁很易拔斷,剩余的樁采用人工鑿除到盾構底部2m的位置。 考慮到拔樁施工中極易出現坍孔現象,故選用Φ1.2m的鋼套管進行護壁。鋼套管打入到樁截斷位置下方4m左右,為此選用長度為22m的鋼套管。 拔樁的主要施工步驟如下:①采用150t吊車和120kW振動錘打下鋼套管;②鋼套管下沉到位之后,用高壓水破壞管內土體,使樁周邊土體形成泥水后溢出,土體清理干凈后抽干鋼套管內的泥水;③在套管內插入注漿管注漿加固管底土體,確保管底穩定;④鑿出灌注樁樁頂主筋,焊接反力架;⑤利用2臺2000kN千斤頂進行強制拔樁,一旦灌注樁體在千斤頂作用下出現完全斷裂,則改用吊車吊除;⑥將鋼套管內的泥漿和水吸出,將攪拌均勻的水泥、粉煤灰等填充材料填入鋼套管內;⑦填充結束后,采用吊車配備振動錘拔除鋼套管。3 對箱涵的保護措施及影響分析 根據相關的會議及管理規范,本箱涵的沉降報警值定為絕對沉降5mm,伸縮縫間相對沉降為2.5mm。拔樁施工過程中極易引起對周圍土體的擾動,對箱涵的保護任務非常艱巨。為此,在施工前必須制定完善的相關措施,具體如下:①鋼套管必須保證通長一次打入,不能中間停頓,套管側壁涂抹潤滑油;②高壓水槍清理樁側土時必須干凈徹底;③樁底必須嚴密注漿,增加局部的摩擦力,若遇中間斷樁情況則采用人工方法全部鑿除。 拔樁施工先從箱涵西側開始,鉆孔樁樁號依次為西1#,西5#,西3#,西4#,西2#。東側依次被拔除的鉆孔樁樁號為東1#,東4#,東3#,東5#,東2#(樁號排列見文獻[1])。整個拔除施工較為順利,拔除的樁體最長為14m;其余部分采用人工鑿除。 施工過程中對箱涵進行了嚴密的監測,在打設第一根鋼套管前將箱涵上方相關部分土清除,尋找到伸縮縫位置,并在箱涵頂上布置了12個測點(箱涵測點布置圖見文獻[1])。拔樁施工后各測點最終沉降匯總于表1。 從表1不難看出,樁體拔除對于箱涵的影響是不大的,最大累計沉降量僅為0.85mm。其中箱涵伸縮縫兩側的ZYS8、ZYS9點之間的差異沉降量僅為0.5mm,說明在打設鋼套管和拔樁過程中對周圍的土體擾動是很小的。4 結語 本施工作業表明,采用套管法拔樁是十分有效的;監測數據表明對于相距僅5m的大型箱涵的影響是在相關規定的允許范圍之內的。本拔樁施工的成功經驗完全可以在類似的工程中作為借鑒。參考文獻[1]徐敏.雙圓盾構隧道下穿原水管渠的施工監測[J].城市軌道交通研究,2006(8):67.[2]辜思達.侵入地鐵隧道的預應力管樁拔除施工技術[J].廣東土木與建筑,2005,12(6):43.
上海軟土地層中的拔樁施工應極其小心,若稍有不慎,很容易引起塌孔,將直接導致周圍管線大幅度沉降。2 拔樁施工過程 護管橋的Φ800mm鉆孔灌注樁長36m,樁上部14m主筋為8Φ20mm+8Φ16mm,樁中部10m主筋為8Φ16mm,底部約1/3樁長范圍沒有配筋。綜合以上樁體情況、隧道和箱涵的埋深,考慮僅破除地面至隧道下方2m范圍內的鉆孔灌注樁樁體。 計算表明,樁體自重力約為450kN,整個樁側摩阻力約為2714kN;因此確定樁上拔力約為3164kN。采用2臺2000kN的千斤頂將樁進行拔斷。 剩余部分樁的摩阻力約為1582kN;變截面處樁的抗拉強度為997.2kN。可以看出剩余部分樁的摩阻力大于樁本身能夠承受的拉力,因此在鋼筋用量變換的部位樁很易拔斷,剩余的樁采用人工鑿除到盾構底部2m的位置。 考慮到拔樁施工中極易出現坍孔現象,故選用Φ1.2m的鋼套管進行護壁。鋼套管打入到樁截斷位置下方4m左右,為此選用長度為22m的鋼套管。 拔樁的主要施工步驟如下:①采用150t吊車和120kW振動錘打下鋼套管;②鋼套管下沉到位之后,用高壓水破壞管內土體,使樁周邊土體形成泥水后溢出,土體清理干凈后抽干鋼套管內的泥水;③在套管內插入注漿管注漿加固管底土體,確保管底穩定;④鑿出灌注樁樁頂主筋,焊接反力架;⑤利用2臺2000kN千斤頂進行強制拔樁,一旦灌注樁體在千斤頂作用下出現完全斷裂,則改用吊車吊除;⑥將鋼套管內的泥漿和水吸出,將攪拌均勻的水泥、粉煤灰等填充材料填入鋼套管內;⑦填充結束后,采用吊車配備振動錘拔除鋼套管。3 對箱涵的保護措施及影響分析 根據相關的會議及管理規范,本箱涵的沉降報警值定為絕對沉降5mm,伸縮縫間相對沉降為2.5mm。拔樁施工過程中極易引起對周圍土體的擾動,對箱涵的保護任務非常艱巨。為此,在施工前必須制定完善的相關措施,具體如下:①鋼套管必須保證通長一次打入,不能中間停頓,套管側壁涂抹潤滑油;②高壓水槍清理樁側土時必須干凈徹底;③樁底必須嚴密注漿,增加局部的摩擦力,若遇中間斷樁情況則采用人工方法全部鑿除。 拔樁施工先從箱涵西側開始,鉆孔樁樁號依次為西1#,西5#,西3#,西4#,西2#。東側依次被拔除的鉆孔樁樁號為東1#,東4#,東3#,東5#,東2#(樁號排列見文獻[1])。整個拔除施工較為順利,拔除的樁體最長為14m;其余部分采用人工鑿除。 施工過程中對箱涵進行了嚴密的監測,在打設第一根鋼套管前將箱涵上方相關部分土清除,尋找到伸縮縫位置,并在箱涵頂上布置了12個測點(箱涵測點布置圖見文獻[1])。拔樁施工后各測點最終沉降匯總于表1。 從表1不難看出,樁體拔除對于箱涵的影響是不大的,最大累計沉降量僅為0.85mm。其中箱涵伸縮縫兩側的ZYS8、ZYS9點之間的差異沉降量僅為0.5mm,說明在打設鋼套管和拔樁過程中對周圍的土體擾動是很小的。4 結語 本施工作業表明,采用套管法拔樁是十分有效的;監測數據表明對于相距僅5m的大型箱涵的影響是在相關規定的允許范圍之內的。本拔樁施工的成功經驗完全可以在類似的工程中作為借鑒。參考文獻[1]徐敏.雙圓盾構隧道下穿原水管渠的施工監測[J].城市軌道交通研究,2006(8):67.[2]辜思達.侵入地鐵隧道的預應力管樁拔除施工技術[J].廣東土木與建筑,2005,12(6):43.