毗鄰地鐵盾構免共振振動錘鋼護筒施工技術

羅強強

（上海浦興路橋建設工程有限公司，上海市 201210）

0 引言

隨著城市的發展、地鐵線路日益密集，臨近地鐵進行基礎施工也越來越常見。根據地鐵保護要求，保護區范圍內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方式：第一種是先進行旋噴樁或MJS加固，然后再進行鉆孔灌注樁施工；第二種是采用鋼護筒隨管鉆進至盾構結構標高以下2 m處。由于采用MJS加固代價高昂，而隨管鉆進對灌注樁施工效率影響較大，急需開發一種新型施工保護措施。近年來，高頻液壓免共振錘在城市中心區得到了廣泛應用，上海市濟陽路（盧浦大橋—閔行區界）快速化改建工程1標采用荷蘭ICE公司的免共振液壓振動錘應用到毗鄰地鐵樁基鋼護筒施工，取得良好的施工效果[1-4]。

1 工程背景

濟陽路（盧浦大橋—閔行區界）快速化改建工程1標位于浦東新區濟陽路，起止范圍為盧浦大橋引橋至中環，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。主要建設內容包括橋梁、道路、雨污水排管等附屬工程。

該項目與軌道交通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區間，隧頂標高-9 m，埋深14 m，盾構直徑6.2 m。相交段主要工程內容為主線拼寬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 工作機理

根據該工程打入深度、打入土層分布、打入區域臨近地鐵周邊需要振動控制、周邊需要噪音控制等要求，采用國際先進的ICE—70RF免共振液壓振動錘沉樁技術。

ICE—70RF免共振液壓振動錘配有8個可變頻偏心塊，通過1600動力加壓站系統加壓，偏心塊的工作轉速可以從0直接到2000 r/min，使振動錘振動頻率與周邊土壤、建筑物固有振動頻率不一致，同時利用樁的垂直上下振動，造成樁周土體處于強迫振動狀態，使樁附近的土壤顆粒迅速液化，減少其對樁的動摩擦力，從而使樁周士體強度顯著降低，破壞樁與土體間的粘結力和彈性力，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境影響極小，離開鋼護筒2～3 m距離振動衰減至可以忽略不計的程度。

1.2 施工工藝

根據該工程現場實際條件，距盾構3～10 m范圍采用鋼護筒至盾構底以下2 m，距盾構10 m以上采用添加膨潤土的保護措施。

鋼護筒施工：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為鋼護筒施工流程圖。

圖2 鋼護筒施工流程圖

2 施工技術要點

2.1準備工作

在振動錘履帶吊等振動錘進場前，對吊車行進路線范圍，以及樁位范圍內的地下管線情況進行徹底排查。若有可能對其造成損壞的，應及時進行改線或遷移。對運輸便道和路口的各類障礙物及早進行檢查和清除。吊車站位選擇在地鐵盾構側方15 m處。

鋼管進場驗收后，在鋼管長度方向每個100 cm做好標記標線，并對鋼管運輸過程中防腐漆被破壞的位置補刷。同時，在每節鋼護筒的靠近上口適當距離位置處對稱焊接兩個吊耳，吊耳采用雙面坡口焊（見圖3）。

圖3 吊耳焊接位置圖

根據控制點大樣及樁位坐標，用全站儀放出各樁位中心點，用木樁和射釘做好標記，確保標記牢靠。放樣完畢后，由監理單位復核無誤后進行鋼護筒沉樁施工。

2.2 中下節樁免共振振動沉樁

根據之前的放養標記，采用長度為6 m的DN750定制鋼管作為定位鋼套筒。根據樁位垂直打入定位鋼套筒。

在150 t履帶吊吊鉤上除振動錘外另懸掛兩根鋼絲繩，從振動錘前后兩側垂下。吊樁時，鋼絲繩通過卸扣穿過事先焊好的吊耳（卸扣開關需上好保險），防止鋼護筒在高頻振動中突然失效帶來的危險。同時，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部，夾緊夾具。將管樁吊起插入定位鋼套筒中。吊到樁位進行插樁時，由于樁身和樁錘放置在樁頂會自沉，大量貫入土中，待沉至穩定后再用ICE—70RF免共振液壓振動錘沉樁至定位鋼套筒以上1 m處。

在沉樁過程中，繼續監測垂直度并及時調整。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過大，立即關閉振動錘停止沉樁，并分析原因。圖4為沉樁之實景。

圖4 沉樁之實景

2.3 上下樁對接焊

中下節樁打入完成后，解除連接，再用70RF移除定位鋼護筒，安裝內襯環，焊接采用CO2氣體保護焊，焊絲選用JQ·CE71T-1藥芯焊絲（見圖5）。

內襯環安裝完成后，由吊機將上節樁沿著內襯環落到下節樁上，通過經緯儀觀察垂直度。調至垂直后，先點焊固定，再進行對接焊。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度，不能立即進行下道工序的施工，現場采用兩臺鼓風機從兩方向對焊縫進行降溫。為防止影響焊縫質量，禁止澆水快速冷卻。現場利用手持紅外測溫儀對環縫溫度進行測量，當溫度≤50℃時，按接頭總數的100%進行超聲探傷檢查。探傷合格后，在焊縫處涂上防腐涂料，1 h后進行上節樁免共振打入。

圖5 內襯環安裝之實景

2.4 上節樁免共振沉樁

上下節鋼護筒對接完成后，采用同中下節樁免共振打入方法進行打樁，打入至設計標高（容許誤差為+50 mm）。

2.5 垂直度控制

鋼管垂直度監控根據現場實際情況采用高精度光學檢測方法。打樁時，必須用兩臺高精度經緯儀，架設在打樁機的正面和側面，觀測立柱豎邊或柱身的白色標識線，校正樁的垂直度。

鋼護筒沉入1～2 m后，應重新用經緯儀校正垂直度，當沉至一定深度并經復核沉樁質量良好時，再連續進行振動沉樁，直至高出地面60～80 cm停止振動，進行接樁，再重復上述步驟直至達到設計標高。

2.6 振動值監測

為掌握鋼護筒沉樁對鄰近土體的影響程度及分布規律，從而掌握對相鄰地鐵盾構、建筑物、構筑物的影響程度，根據工程現場實際空間相鄰關系，該工程首先進行試沉樁，并在距鋼護筒沉樁位置3 m、6 m、12 m處設置測試點，監測在沉樁過程中相鄰周邊環境的振動值。振動監測由有資質的專業單位進行監測。根據試樁過程監控數據，場地振動背景數值為0.31 mm/s（即非施工狀態下土體振動值），鋼護筒沉樁速度為3 m/min，相關測試數據匯于表1所列。

表1 試樁振動值監測數據表

根據以上試樁監測結果可知，試樁過程中距離最近的監測點（距離3 m）場地振動數值（ppv）為4.68 mm/s，數值較小。

為防止試樁數據偏差，在地鐵隧道內選取一處管片上布置監測點，進行首根鋼護筒免共振原位施工振動測試。此振動監測測試方法、測試工具、樁型等與首次試驗完全相同，鋼護筒與地鐵盾構管片的平面距離為6 m。

鋼護筒樁底超出隧道底部以下2 m。首根護筒樁沉樁速度為3 m/min，場地振動背景數值為0.282 mm/s。其相關測試數據匯于表2所列。

表2 首根護筒樁振動值監測數據表

通過試樁和首樁振動監測，經數據分析，ICE高頻免共振液壓振動錘沉樁對地鐵盾構的振動影響甚小，完全滿足地鐵保護要求，因而得出結論，采用該設備進行鋼護筒沉樁，不影響鄰近地鐵的正常運營。

該工程共計施工鋼護筒86根，其中在地鐵保護范圍內的鋼護筒共計16根。在整個鋼護筒沉樁過程中，經監測，地鐵盾構始終處于安全受控狀態。根據統計，沉樁期間地鐵盾構典型位置橫向收斂及垂直變形（略），收斂和沉降數據均未達到累計報警值（±10 mm）。

3 結 語

本文所述的毗鄰地鐵盾構免共振振動錘鋼護筒施工技術成功應用于濟陽路（盧浦大橋—閔行區界）快速化改建工程1標項目，已是一套成熟的施工技術。與傳統的旋噴樁或MJS加固方法相比，該項施工技術具有振動小、噪音低、無擠土效應、施工效率高、適用范圍廣、遙控操作安全性高、綠色環保等特點。該項技術的成功應用，大大提高了施工效率，對毗鄰地鐵盾構灌注樁施工的周邊環境保護具有重要意義，可以為類似工程的設計與施工提供借鑒。