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一、工程案例
地面河涌橋,橋?qū)?2米,兩向8車道,為城市主干道。橋兩側(cè)存在大量管線、管道。如采用地面托換方式,要交通疏解,管線改遷,河道斷流,且存在跨河道的虹吸管,施工難度非常大。為降低施工成本,減少施工工期,采用礦山法隧道襯砌結(jié)構(gòu)托換群樁基礎(chǔ)施工技術(shù)進(jìn)行施工。即先采用礦山法進(jìn)行樁基托換處理,再采用盾構(gòu)法進(jìn)行剩余隧道施工。
二、施工技術(shù)原理
在地下采用礦山法開挖方式開挖出樁基托換空間,將侵入隧道或地下空間設(shè)施的既有樁基與新建地下襯砌結(jié)構(gòu)相連接,然后待襯砌結(jié)構(gòu)強(qiáng)度達(dá)到100%強(qiáng)度后,再將既有樁基沿襯砌結(jié)構(gòu)面切斷。利用新建的地下結(jié)構(gòu)承受既有樁基傳輸向下的力,受力結(jié)構(gòu)采用托換拱的形式。
三、施工工藝流程及操作要點
(一)施工工藝流程
隧道襯砌結(jié)構(gòu)托換群樁基礎(chǔ)施工工法施工流程主要有施工準(zhǔn)備、礦山法施工及樁基保護(hù)--既有樁基鉆孔、植筋--綁扎托換拱結(jié)構(gòu)鋼筋---混凝土澆筑--截樁施工。
(二)操作要點
1.施工準(zhǔn)備
a.做好地質(zhì)、管線調(diào)查,確定施工方法及方案;
b.組建施工班組、進(jìn)行崗位培訓(xùn)、做好技術(shù)交底;
c.做好材料采購、設(shè)備選型與配置等準(zhǔn)備工作;
d.托換樁基位置及附近布設(shè)監(jiān)測點,監(jiān)控樁基托換過程中的沉降情況。
2.礦山法施工
隧道襯砌結(jié)構(gòu)托換群樁基礎(chǔ)施工工法采用礦山法開挖露出樁基,礦山法開挖施工與常規(guī)的礦山法施工相同。需要注意以下幾點要求:
a.根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)情況
采用不同的施工方法。建議采用上下臺階或上中下3臺階法;地質(zhì)圍巖自穩(wěn)能力相當(dāng)差時,建議采用CD或CRD施工方法。
b、遭遇軟臥地層
可采取超前小導(dǎo)管注漿方式進(jìn)行超前加固。超前小導(dǎo)管長度2.5~3.0m,漿液采用水泥+水玻璃雙液漿,漿液水灰比0.8~1.0,水玻璃波美度38。
c、根據(jù)地質(zhì)情況采取不同的開挖方式
地質(zhì)較硬時,可采取松動爆破的方式進(jìn)行土方開挖;地質(zhì)較軟時,采用人工+機(jī)械開挖方式進(jìn)行土方開挖。樁基周圍采用人工開挖方式進(jìn)行開挖,以減少對樁基的擾動。
d、土方開挖過程中
如果發(fā)生樁基沉降現(xiàn)象,必須對樁基周圍進(jìn)行注漿加固,待沉降得到控制后,再進(jìn)行開挖施工。加固方式采用鋼花管注漿加固方式進(jìn)行。
3.樁基鉆孔及植筋
a、鉆孔
樁基全部露出后,在襯砌結(jié)構(gòu)鋼筋對應(yīng)位置的樁基上鉆孔,鉆孔工具采用手持水鉆或風(fēng)鉆。由于地下樁基直徑一般較大,且隧道襯砌結(jié)構(gòu)一般呈拱型,故鉆孔采用兩側(cè)往中間對鉆的方式進(jìn)行施工,使鋼筋以弧形的方式順利穿孔通過。鉆孔數(shù)量、孔徑及角度應(yīng)滿足設(shè)計要求。為方便鋼筋順利穿過,鉆孔孔徑控制在結(jié)構(gòu)鋼筋主筋直徑的1.5倍左右。一般分2種:外層鉆孔供1根主筋穿過,鉆孔孔徑控制Φ50mm;內(nèi)層鉆孔供2根主筋穿過,鉆孔直徑控制Φ70mm。每處鉆孔完成后,使用高壓空氣將鉆孔內(nèi)吹干凈、吹干燥,然后利用砂漿泵對鉆孔填充M15微膨脹水泥砂漿,砂漿稠度控制在60~80mm,砂采用中砂。鉆孔充填密實后,將結(jié)構(gòu)鋼筋穿過鉆孔,并進(jìn)行密封處理。
4.托換梁鋼筋綁扎
既有樁基的鉆孔及植筋施工完成后,進(jìn)行新建襯砌結(jié)構(gòu)的鋼筋綁扎施工。綁扎施工過程中,將樁基上的植筋錨入托換拱的鋼筋中,形成整體。樁基中心兩側(cè)各750mm范圍內(nèi)結(jié)構(gòu)鋼筋應(yīng)適當(dāng)加強(qiáng),增加箍筋設(shè)置。鋼筋錨入的位置,不得有鋼筋焊接接頭存在.
5.托換梁混凝土澆筑a模板安裝
由于樁基與隧道相對位置不固定,樁基段襯砌結(jié)構(gòu)無法采用臺車進(jìn)行模板支護(hù),襯砌結(jié)構(gòu)模板采用55型1.2X0.3m定型組合鋼模板,施工縫擋頭模采用收口網(wǎng)封堵;模板主次梁楞分別采用預(yù)制工18工字鋼楞及100X100mm方木;模板支架采用?48×3.0mm扣件式鋼管腳手架滿堂式布置;腳手架縱、橫、豎向鋼管之間采用直角扣件連接,與剪刀撐斜杠采用旋轉(zhuǎn)扣件連接;腳手架立桿底部下墊10mm厚200X200mm鋼板,立桿頂部及橫向水平桿兩端設(shè)置U型可調(diào)托撐。b混凝土澆筑襯砌結(jié)構(gòu)混凝土采用商品混凝土,混凝土強(qiáng)度及抗?jié)B等級根據(jù)設(shè)計要求確定?;炷敛捎弥苯颖盟腿肽7绞竭M(jìn)行混凝土澆筑施工,澆筑過程中同時進(jìn)行振搗作業(yè)。襯砌模板安裝過程中預(yù)留混凝土澆筑窗口,澆筑窗口布置形式為:于隧道兩側(cè)拱底、拱墻、拱頂分別預(yù)留3處窗口,于隧道拱頂設(shè)置混凝土澆筑管;澆筑窗口及澆筑管共設(shè)置3環(huán),分別沿隧道縱向1/6、3/6和5/6澆筑長度處設(shè)置?;炷翝仓翱诩皾仓茉O(shè)置。
6.洞內(nèi)截樁
托換的隧道襯砌結(jié)構(gòu)混凝土達(dá)到設(shè)計強(qiáng)度的100%后,對侵入隧道凈空內(nèi)的樁基進(jìn)行截除施工。樁基截除可采用繩鋸或鑿除等方式進(jìn)行。截樁施工遵循“先截斷,再外運(yùn),后破碎”的原則。為方便運(yùn)輸,每段樁基的截除長度控制在1.5m左右,通過龍門吊垂直運(yùn)輸至地面后采用油壓炮機(jī)進(jìn)行破碎。a截樁作業(yè)平臺托換梁混凝土澆筑完成后,靠近樁基附近的2~3排腳手架暫時不拆除,進(jìn)行加設(shè)剪刀撐、連接件、腳手板等必要的加固,以用作截樁施工的作業(yè)平臺使用。b截樁施工為防止樁基截除過程中樁基倒塌,進(jìn)而破壞作業(yè)平臺,造成操作人員傷亡,樁基按照從下往上的順序逐段進(jìn)行截除施工。采用繩鋸或人工手持風(fēng)鎬由下往上截除樁基。c斷口處理樁基截斷后,襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)的樁體斷口必須及時沿二襯內(nèi)輪廓打鑿平整,然后使用砂漿找平、密封,避免斷口部位處的襯砌鋼筋以及樁基主筋長時間暴露而銹蝕。
7.測量與監(jiān)測
確保工程建設(shè)安全的關(guān)鍵是全過程監(jiān)測樁基的沉降情況,及時測量樁基的沉降情況,并與分析計算值比較,及時反饋指導(dǎo)設(shè)計和施工。(三)檢測及結(jié)果隧道襯砌結(jié)構(gòu)托換樁基基礎(chǔ)施工過程處于安全、穩(wěn)定、快速、優(yōu)質(zhì)的可控狀態(tài)。托換過程中,對地面及樁基沉降進(jìn)行了監(jiān)測,實測最大沉降-15mm,小于設(shè)計的30mm沉降要求。
四、結(jié)束語
隧道襯砌結(jié)構(gòu)托換群樁施工技術(shù)彌補(bǔ)了地面樁基托換的不足,利用礦山法開挖方式開挖出托換空間,將侵入隧道的受力樁基與襯砌結(jié)構(gòu)相連接,然后截除既有樁基,使樁基所承受的力傳輸至襯砌結(jié)構(gòu)上。隧道襯砌結(jié)構(gòu)托換群樁施工技術(shù)將工程施工由地面轉(zhuǎn)入地下,避免了地面的場地限制及管線、管道改遷工作,減少了對城市正常運(yùn)行的影響。施工產(chǎn)生的振動、噪音、粉塵等公害也得到了最大限度的降低。工程建設(shè)時,地面構(gòu)筑物可以正常使用。隧道襯砌結(jié)構(gòu)托換群樁基礎(chǔ)的成功,為以后城市地下工程在類似情況下的規(guī)劃建設(shè)提供了可靠的決策依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo),新穎的施工技術(shù)將促進(jìn)地下工程施工技術(shù)進(jìn)步,社會效益和環(huán)境效益明顯提高。
作者:李偉杰 單位:中鐵二局股份有限公司