鄰近營運(yùn)地鐵線全套管施工橋樁技術(shù)探討

楊欽

【摘? 要】龍津橋改建工程中，橋梁全長292m，分北引橋、主橋和南引橋，主橋采用56+80+56m三跨變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁結(jié)構(gòu)。新橋建設(shè)距離地鐵S8線較近，最近距離為4.8m，此工程采用目前較為先進(jìn)的成樁工法——全套管全回轉(zhuǎn)工藝，順利完成了較近間距的21根橋樁，且地鐵監(jiān)測報(bào)告顯示施工過程中無一造成S8線隧道的任何干擾，區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)安全。

【Abstract】In the reconstruction project of Longjin Bridge， the total length of the bridge is 292m， which is divided into north approach bridge， main bridge and south approach bridge. The main bridge adopts the structure of 56+80+56m three-span continuous variable cross-section pre-stressed concrete beam. The newly constructed bridge is close to Metro Line S8， with the nearest distance of 4.8m. The project adopts the relatively advanced pile forming process， that is， the full pipe and full rotation process. The project has successfully completed 21 bridge piles with close spacing， and the metro monitoring report shows that no bridge pile caused any interference to the tunnel of Line S8 during the construction process， and the tunnel structure in the section was safe.

【關(guān)鍵詞】地鐵;全套管;橋樁施工

【Keywords】metro; full casing pipe; bridge pile construction

【中圖分類號】U445.55+1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2020）11-0156-02

1 引言

在新時(shí)代“大基建”的背景下，南京六合區(qū)龍津橋改建工程項(xiàng)目應(yīng)時(shí)代發(fā)展而生。新建橋梁長292m，分為北引橋、主橋和南引橋，主橋采用了56+80+56m三跨變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁結(jié)構(gòu)。項(xiàng)目建設(shè)為滿足滁河V級航道的要求，抬高凈空高度，以致引橋加長，帶來的問題是引橋的加長又受限于已經(jīng)營運(yùn)的地鐵S8線（雄州—鳳凰山公園站）的區(qū)間隧道。因此，工程應(yīng)既能滿足引橋的成樁施工，又不對營運(yùn)的區(qū)間隧道造成安全風(fēng)險(xiǎn)。選擇何種工藝、方式處理引橋的橋樁施工，變得更加關(guān)鍵。經(jīng)過多次的方案比選、考慮，最終選用了全套管全回轉(zhuǎn)工藝，以靜態(tài)成樁的方式，進(jìn)行引橋段的橋梁樁基施工。

2 工程概況

龍津橋改建工程項(xiàng)目位于六合區(qū)龍津路，是六合城區(qū)中心重要通道，為城市主干路，跨越滁河，滁河航道等級為V級。橋梁長292m，分北引橋、主橋和南引橋，主橋采用的是56+80+56m三跨變截面預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)梁結(jié)構(gòu)。滁河兩岸、橋梁左右幅均設(shè)置人行樓梯及天橋。總計(jì)橋樁98根，其中，距離地鐵S8線較近的橋樁有21根，？準(zhǔn)800～1200mm，樁長25～48m。

3 成樁工藝的選定

0#和7#橋臺、1#墩、2#墩以及1#人行梯道樁基施工距離地鐵S8線均較近，如果出現(xiàn)塌孔、縮頸，可能會(huì)對地鐵隧道周邊土壓力產(chǎn)生干擾，造成地鐵隧道位移，因此，考慮選擇安全性最高的全回轉(zhuǎn)超前鋼套管護(hù)壁成孔工藝進(jìn)行樁基施工，其余樁基選用反循環(huán)鉆機(jī)[1]。

4 套管跟進(jìn)作業(yè)部署

根據(jù)地層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析研判成果和軌道交通安全保護(hù)限控要求，對靠近地鐵墩臺最外側(cè)的樁基0#-1、0#-6、1#-1、1#-3、2#-1、2#-3、7#-1、7#-6及1#人行梯道3根灌注樁采用全回轉(zhuǎn)超前鋼套管護(hù)壁成孔工藝，鋼護(hù)筒底標(biāo)高控制標(biāo)準(zhǔn)為穿過地鐵隧道底5m止，鋼護(hù)筒為永久支護(hù)體系，不拔出;0#-2、0#-3、0#-7、0#-8、1#-2、1#-4、2#-2、2#-4、7#-2、7#-7采用全回轉(zhuǎn)超前鋼套管護(hù)壁成孔工藝穿過上部軟弱層，進(jìn)入地質(zhì)條件良好的③-1地層1m止，鋼護(hù)筒隨著混凝土灌注時(shí)拔出;試樁選擇相對距離較遠(yuǎn)的2#-3，鋼護(hù)筒具體控制深度，待試樁完成后確定。鋼套管內(nèi)成孔方式為旋挖方式，采用泥漿護(hù)壁。

5 設(shè)備的選用

5.1 全套管設(shè)備的選用

工程采用DTR1505H型全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)配備？準(zhǔn)1300mm鋼套管。鄰近地鐵側(cè)橋樁套管不拔出，距離較遠(yuǎn)側(cè)鋼套管拔出。套管長度根據(jù)區(qū)間隧道的埋深確定。

5.2 鋼套管壁厚的選擇

鋼套管由江蘇巨鑫石油鋼管有限公司生產(chǎn)，套管規(guī)格為外徑1356mm，內(nèi)徑1.3m，壁厚26mm，刀頭、刀座共計(jì)26套，刀筒長度1m，刀筒壁厚40mm。

6 全套管施工方案

6.1 全套管施工工藝介紹

本工程由DTR1505H型全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)驅(qū)動(dòng)鋼套管旋轉(zhuǎn)切割切削鉆進(jìn)。由于鋼套管底端鑲嵌鋸齒狀的鈦合金刀頭，在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)下，360°旋轉(zhuǎn)套管。套管前端的合金刀頭與土層發(fā)生切割摩擦，套管切削鉆進(jìn)后，油缸下壓，鋼套管繼續(xù)跟進(jìn)。同時(shí)，采用旋挖機(jī)帶漿深入護(hù)筒內(nèi)取土，完成一節(jié)鋼套管下壓后，暫停作業(yè)，內(nèi)外雙面焊接鋼套管接長，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，旋挖鉆機(jī)繼續(xù)取土，如此循環(huán)，直至設(shè)計(jì)標(biāo)高，完成成樁，在安裝鋼筋籠橋時(shí)，再次進(jìn)行清孔，滿足驗(yàn)收要求。

6.2 具體實(shí)施過程

施工過程為全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)與旋挖鉆接力完成，由全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)通過旋轉(zhuǎn)壓進(jìn)接管將套管壓至設(shè)計(jì)標(biāo)高，然后采用旋挖鉆帶漿作業(yè)完成剩余成孔工作。成孔后采用換漿法清孔，灌注水下混凝土。

①施工準(zhǔn)備和場地布置。包括組織、安排施工人員，物資、材料、機(jī)具準(zhǔn)備，施工現(xiàn)場布置，機(jī)械設(shè)備拼裝，安全、技術(shù)交底等施工前的所有準(zhǔn)備工作。②測定樁位中心。采用測量儀器定位鉆孔樁中心，并向監(jiān)理單位報(bào)驗(yàn)。③全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)定位。全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)移機(jī)定位，調(diào)整鉆機(jī)的水平和垂直度，使鉆機(jī)配置的鋼套管中心與鉆孔樁中心保持一致，再次復(fù)核即可進(jìn)行套管鉆進(jìn)。④鋼套管旋轉(zhuǎn)切割切削鉆進(jìn)。采用DTR2005H型全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)配備？準(zhǔn)1300mm的鋼套管，由全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)驅(qū)動(dòng)鋼套管旋轉(zhuǎn)切割切削鉆進(jìn)沉入。由于鋼套管底端鑲嵌鋸齒狀的鈦合金刀頭，基于旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)，以360°旋轉(zhuǎn)壓入套管。旋轉(zhuǎn)壓入前需調(diào)整套管垂直度，采用兩臺經(jīng)緯儀從兩個(gè)相互垂直的方向進(jìn)行觀測，通過鉆機(jī)四個(gè)液壓油缸進(jìn)行糾偏，確保垂直度偏差不大于1%。第一，先壓入首節(jié)套管至11m深，取土7.5m，保留底部3.5m土體，并檢查監(jiān)測數(shù)據(jù)，觀察是否涌土。因全套管護(hù)壁，不會(huì)產(chǎn)生塌孔，通過測量套管內(nèi)孔深變化可知套管底部是否涌土。兩次測量的套管內(nèi)孔深之差即涌土高度。總結(jié)套管超前的長度，確定需保留的最小土體厚度。如發(fā)現(xiàn)套管底部涌土，可在套管內(nèi)灌注泥漿至地面，通過泥漿反壓，平衡套管底部內(nèi)外土壓力。第二，接長第二節(jié)套管12m長，采用兩臺二保焊機(jī)對稱施焊，焊接完成后冷卻1h，并進(jìn)行焊縫檢測。繼續(xù)壓入套管，開始采用抓斗抓土，當(dāng)抓土深度距離鋼套筒底部少于2.5m時(shí)，開始旋轉(zhuǎn)切入套管并同時(shí)進(jìn)行抓斗抓土。第三，重復(fù)接管、旋轉(zhuǎn)壓入、取土，將套管壓入設(shè)計(jì)深度。⑤鋼套管沉入設(shè)計(jì)深度后進(jìn)行灌注樁施工。鋼套管旋轉(zhuǎn)沉入設(shè)計(jì)深度后，移開全回轉(zhuǎn)鉆機(jī)，用旋挖鉆機(jī)帶漿進(jìn)行套管內(nèi)成孔以及套管深度以下樁體的成孔。⑥移位進(jìn)行下一根樁的施工。⑦鋼套管施工需要注意的事項(xiàng)。第一，本次試樁位于既有道路上，承載力滿足要求，不需要硬化;需對鋼套管定位模具、鉆機(jī)進(jìn)行支墊，使其保證水平。第二，垂直度控制。考慮到地鐵隧道與樁基凈距較小，而且樁長較長，所以對全套管壓入的垂直度要嚴(yán)格控制。本項(xiàng)目采用兩臺經(jīng)緯儀，在互相垂直的兩個(gè)方向進(jìn)行全程控制。第三，考慮到套管壓入后還要進(jìn)行回旋鉆鉆孔灌注樁的施工，為防止成孔后套管掉落，故對套管上端須進(jìn)行固定。第四，本工程已建地鐵隧道和樁的實(shí)際定位非常關(guān)鍵，絕不允許出錯(cuò)。施工過程中采用三級測量復(fù)核制，包括項(xiàng)目部、監(jiān)理、第三方測量（地鐵公司），每根樁鋼套筒埋設(shè)過程中采用經(jīng)緯儀進(jìn)行全過程監(jiān)測，控制埋設(shè)過程中的垂直度。第五，套管內(nèi)壁浮土清理。沖抓斗、回選鉆鉆頭提鉆過程中應(yīng)緊貼套管內(nèi)部，通過鉆頭摩擦、泥漿沖刷清理套管內(nèi)壁上可能附著的浮土。

7 質(zhì)量控制及效果驗(yàn)證

7.1 第三方監(jiān)測

最后一次監(jiān)測時(shí)間為7月17日，所有數(shù)據(jù)均為可控狀態(tài)（“-”號為向靠地鐵）。累計(jì)位移數(shù)值均在-0.3～0.3mm。

7.2 扭矩觀測

根據(jù)施工記錄表得知，套管下壓過程中，土層壓力為80～100MPa，扭矩為150～190kN;巖層壓力為100～120MPa，扭矩為190～200kN。均在設(shè)備要求的參數(shù)取值范圍之內(nèi)[2]。

7.3 質(zhì)量檢驗(yàn)

全套管施工過程中，第一節(jié)鋼套管施工采用兩臺全站儀成90°方向控制鋼套管垂直度，余下四節(jié)采用兩根鉛垂線成90°方向控制全套管垂直度。經(jīng)測量，最后一節(jié)鋼套管垂直度為3cm，垂直度為0.2%，滿足規(guī)范要求。旋挖鉆鉆進(jìn)成孔后采用探孔器檢測孔位垂直度，探孔器下放過程中順利，孔位垂直度滿足要求。

8 結(jié)語

本次采用全回轉(zhuǎn)設(shè)備工藝在地鐵線區(qū)間隧道附近進(jìn)行樁基施工的方案是可行的，其對區(qū)間管片造成的干擾影響是微小的，滿足安全性要求。同時(shí)，施工中采用26mm鋼套管未發(fā)生變形現(xiàn)象，滿足地層應(yīng)力要求。選用的刀頭刀座13套、刀筒長1m、內(nèi)徑1.3m，能夠滿足橋樁施工要求。

【參考文獻(xiàn)】

【1】鄧指軍.鋼套筒壓入對鄰近地鐵隧道的影響分析[J].施工技術(shù)，2011，40（13）：77-79.

【2】朱衛(wèi)杰，余暄平，郭亮，等.深層障礙物切割清理施工技術(shù)及其應(yīng)用研究[J].地下空間與工程學(xué)報(bào)，2006（04）：676-682.