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

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、地鐵線路日益密集，臨近地鐵進(jìn)行基礎(chǔ)施工也越來越常見。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)對灌注樁施工效率影響較大，急需開發(fā)一種新型施工保護(hù)措施。近年來，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)陽路，起止范圍為盧浦大橋引橋至中環(huán)，樁號：K2+412.712～K6+297.905，長3885.193 m。道路斷面形式為主線高架+地面輔路，主線雙向6車道，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號線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)容為主線拼寬3跨，樁基形式為 800 mm鉆孔灌注樁，樁長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。在沉樁過程中對周邊環(huán)境影響極小，離開鋼護(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)場前，對吊車行進(jìn)路線范圍，以及樁位范圍內(nèi)的地下管線情況進(jìn)行徹底排查。若有可能對其造成損壞的，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行改線或遷移。對運(yùn)輸便道和路口的各類障礙物及早進(jìn)行檢查和清除。吊車站位選擇在地鐵盾構(gòu)側(cè)方15 m處。

鋼管進(jìn)場驗(yàn)收后，在鋼管長度方向每個(gè)100 cm做好標(biāo)記標(biāo)線，并對鋼管運(yùn)輸過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)距離位置處對稱焊接兩個(gè)吊耳，吊耳采用雙面坡口焊（見圖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)，鋼絲繩通過卸扣穿過事先焊好的吊耳（卸扣開關(guān)需上好保險(xiǎn)），防止鋼護(hù)筒在高頻振動(dòng)中突然失效帶來的危險(xiǎn)。同時(shí)，70RF提樁器的提升鏈與吊耳連接，汽車吊喂樁，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。

在沉樁過程中，繼續(xù)監(jiān)測垂直度并及時(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)場采用兩臺鼓風(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)場利用手持紅外測溫儀對環(huán)縫溫度進(jìn)行測量，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)場實(shí)際情況采用高精度光學(xué)檢測方法。打樁時(shí)，必須用兩臺高精度經(jīng)緯儀，架設(shè)在打樁機(jī)的正面和側(cè)面，觀測立柱豎邊或柱身的白色標(biāo)識線，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

為掌握鋼護(hù)筒沉樁對鄰近土體的影響程度及分布規(guī)律，從而掌握對相鄰地鐵盾構(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)置測試點(diǎn)，監(jiān)測在沉樁過程中相鄰周邊環(huán)境的振動(dòng)值。振動(dòng)監(jiān)測由有資質(zhì)的專業(yè)單位進(jìn)行監(jiān)測。根據(jù)試樁過程監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，場地振動(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)測試數(shù)據(jù)匯于表1所列。

表1 試樁振動(dòng)值監(jiān)測數(shù)據(jù)表

根據(jù)以上試樁監(jiān)測結(jié)果可知，試樁過程中距離最近的監(jiān)測點(diǎn)（距離3 m）場地振動(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)測點(diǎn)，進(jìn)行首根鋼護(hù)筒免共振原位施工振動(dòng)測試。此振動(dòng)監(jiān)測測試方法、測試工具、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，場地振動(dòng)背景數(shù)值為0.282 mm/s。其相關(guān)測試數(shù)據(jù)匯于表2所列。

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

通過試樁和首樁振動(dòng)監(jiān)測，經(jīng)數(shù)據(jù)分析，ICE高頻免共振液壓振動(dòng)錘沉樁對地鐵盾構(gòu)的振動(dòng)影響甚小，完全滿足地鐵保護(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。

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)筒沉樁過程中，經(jīng)監(jiān)測，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

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，可以為類似工程的設(shè)計(jì)與施工提供借鑒。