陳震 中國鐵建港航局集團(tuán)有限公司第一工程分公司
廣州新白云國際機(jī)場第二高速公路北段工程SG08標(biāo)管段長3.437km,與運(yùn)營中的地鐵3號線北延段隧道及G106國道共線,主線橋部分樁基距地鐵隧道距離較近,理論最小凈距僅為2.25m,位于地下工程(車站、隧道等)結(jié)構(gòu)外邊線5m內(nèi)特別保護(hù)區(qū)。
臨近地鐵樁基穿過砂層、淤泥層,并且層厚較厚,處理難度大,地質(zhì)極不穩(wěn)定,較容易出現(xiàn)塌孔,縮頸等特殊地質(zhì)情況,對工程質(zhì)量及地鐵結(jié)構(gòu)安全產(chǎn)生影響,因此需要特別處理。結(jié)合本項(xiàng)目樁基實(shí)際地質(zhì)情況及樁基施工經(jīng)驗(yàn)等綜合考慮,在臨近地鐵0~5m內(nèi)采用水泥攪拌樁進(jìn)行地質(zhì)處理,永久鋼護(hù)筒和濃泥漿進(jìn)行防護(hù),旋挖鉆施工。
水泥攪拌樁的作用主要是在開孔階段和鉆機(jī)鉆進(jìn)初期對覆蓋層的加固防護(hù)作用,由于攪拌樁作用為穩(wěn)定土體可不參考相互咬合,沿樁基周圍布置。樁長要求打穿淤泥層,樁端達(dá)到強(qiáng)風(fēng)化泥巖。
首先進(jìn)行鋼護(hù)筒準(zhǔn)備工作,在加工廠或施工現(xiàn)場按設(shè)計(jì)長度制作整條鋼護(hù)筒,并在鋼護(hù)筒頂端割出安裝吊孔,以便在安裝時(shí)快速完成。
開孔完成后,鉆機(jī)調(diào)整鉆頭直徑,比永久鋼護(hù)筒直徑大5cm,在原孔位對中調(diào)整豎直后繼續(xù)鉆進(jìn),鉆進(jìn)過程中要求勻速緩慢鉆進(jìn),避免產(chǎn)生過大振動影響地鐵結(jié)構(gòu)?,F(xiàn)場技術(shù)人員實(shí)時(shí)掌握鉆進(jìn)深度,當(dāng)孔深達(dá)到地鐵結(jié)構(gòu)以下5m位置標(biāo)高時(shí),停止鉆進(jìn),開始吊裝永久鋼護(hù)筒,鋼護(hù)筒采用吊車埋設(shè),吊點(diǎn)設(shè)在護(hù)筒對稱位置,埋設(shè)過程中應(yīng)保持鋼護(hù)筒中心與引孔孔位中心保持一致,現(xiàn)場技術(shù)員實(shí)時(shí)監(jiān)測鋼護(hù)筒的垂直度及平面位置偏差,出現(xiàn)偏差及時(shí)修正。
本工程地質(zhì)情況穿過砂層、淤泥層,并且砂層、淤泥層層厚較厚,應(yīng)特別處理,應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際地址情況隨時(shí)調(diào)整泥漿指標(biāo),保證泥漿性能,泥漿濃度控制在1.1~1.3范圍內(nèi)。對泥漿的使用需求量大,通過建立泥漿處理中心,實(shí)現(xiàn)泥漿循環(huán)利用,既節(jié)約了材料成本,又能較好地保護(hù)環(huán)境。引孔施工時(shí),由于無護(hù)筒護(hù)壁且鉆入深度較大,需配置高濃度泥漿護(hù)壁,快速完成該工序并及時(shí)安裝鋼護(hù)筒。鋼護(hù)筒安裝完成后可考慮適當(dāng)減小泥漿濃度、減小泥漿用量。
水泥攪拌樁處理深度應(yīng)根據(jù)樁基地質(zhì)勘探資料現(xiàn)場確認(rèn),原則上貫穿砂層,并進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化巖層2m,本工程暫定18m。采用單排φ50cm深層水泥攪拌樁,由于攪拌樁作用為穩(wěn)定土體可不參考相互咬合,也可以設(shè)計(jì)作5~10cm,本段采用樁間互相咬合10cm。要求攪拌樁施工樁位偏差≤30cm,垂直度偏差≤1/150。水泥攪拌樁采用二噴四攪工藝施工,樁徑500mm,材料采用42.5級普通碳酸鹽水泥,每米摻灰量75kg,水灰比0.45~0.55,高效減水效0.5%,噴漿壓力≥0.5MPa。要求水泥土攪拌樁齡期≥28d且無側(cè)限抗壓強(qiáng)度≥1MPa后方可施工樁基。
設(shè)計(jì)樁基位于既有廣州地鐵3號線兩線之間,理論最小凈距為2.25m,覆蓋層處理漏斗狀,屬于極不穩(wěn)定狀態(tài)。初期鉆進(jìn)時(shí)有水泥攪拌樁及濃泥漿防護(hù),但在清孔后下鋼筋以及樁基混凝土灌筑期,由于時(shí)間較長,且有地鐵運(yùn)行的振動和國道G106上大型貨車振動,可能會造成土體松散而坍方,所以設(shè)計(jì)鋼護(hù)筒防護(hù)。鋼護(hù)筒施工過程不能強(qiáng)力振動,選用傳統(tǒng)自進(jìn)式或者靜壓式,自進(jìn)式成本較高,靜壓式會地鐵盾構(gòu)造成影響,所以在鉆進(jìn)后安裝鋼護(hù)筒更為便捷。
應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際地質(zhì)情況,隨時(shí)調(diào)整泥漿指標(biāo),保證泥漿的各項(xiàng)性能符合規(guī)范要求。在實(shí)施過程中,應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)具體情況,對不同土層應(yīng)合理地控制相應(yīng)的泥漿指標(biāo)。泥漿性能參數(shù)如表1。
表1 泥漿性能參數(shù)表
現(xiàn)場應(yīng)設(shè)置泥漿沉淀池及儲漿池,一般為鉆孔容積的1.5~2.0倍,泥漿池底部及四周應(yīng)采取封閉措施,防止泥漿外溢污染環(huán)境。
測量人員提前對隧道結(jié)構(gòu)外邊線進(jìn)行勘測,并繪制邊界圖,標(biāo)注臨近樁基地鐵外邊線坐標(biāo),便于對樁基位置確定后,同時(shí)對臨近地鐵外邊線在國道路面上進(jìn)行放樣,確定樁基和地鐵外邊線平面位置關(guān)系。
復(fù)核測量控制點(diǎn)并符合要求后,進(jìn)入隧道內(nèi)復(fù)測隧道的平面位置,再將地鐵隧道平面位置放樣至路面上。然后測放出各樁樁位,樁機(jī)就位。施工前應(yīng)根據(jù)測量控制網(wǎng)定出各樁位中心點(diǎn)。雙向控制定位后埋設(shè)鋼護(hù)筒并固定,以雙向十字線為中心控制樁基及鋼護(hù)筒偏位。開鉆前必須校核鉆頭的中心是否與樁位中心重合。
為盡量減小施工過程對周圍土體及地鐵結(jié)構(gòu)的擾動,鋼護(hù)筒吊裝施工選用50t汽車吊,鉆孔施工選用旋挖鉆機(jī)。依托工程主線橋樁徑最大2.8m,樁長約為40m,采用300kW、360kW兩種型號旋挖機(jī)施工。
孔深及沉渣厚度檢測:成孔后,對比旋挖鉆顯示界面的鉆孔深度L1及測繩測量孔深L2,若L2<L1,即可更換清底鉆頭進(jìn)行清底,并重新測定孔深。待終孔驗(yàn)收合格后,立即進(jìn)行清孔。
采用泵吸反循環(huán)方法進(jìn)行清孔,直至孔底泥漿的各項(xiàng)指標(biāo)及沉渣厚度符合規(guī)范要求??椎?0cm以內(nèi)泥漿比重控制在1.03~1.1、粘度為17~20s、含砂率<2%。清孔時(shí)應(yīng)時(shí)刻注意保持孔內(nèi)水位,保證孔內(nèi)泥漿壓力。清孔應(yīng)分兩次進(jìn)行,一次清孔在鉆孔深度達(dá)到設(shè)計(jì)深度且驗(yàn)孔合格后進(jìn)行,二次清孔必須滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求后才可下放鋼筋籠。
吊裝施工時(shí)每節(jié)鋼筋籠宜采用多點(diǎn)起吊,減小因吊裝導(dǎo)致的變形。吊裝角度應(yīng)嚴(yán)格控制,吊臂與吊繩夾角應(yīng)采用小角度,減小水平分離。鋼筋籠頂端吊點(diǎn)必須采用專用吊具進(jìn)行吊裝,其根部吊點(diǎn)采用兩根吊繩進(jìn)行吊裝。起吊時(shí)先起吊頂部吊點(diǎn),再起吊根部吊點(diǎn),使鋼筋籠平臥變?yōu)樾钡酰摻罨\根部完全離開地面時(shí),頂端吊點(diǎn)迅速起吊至90°后,方可拆除根部吊點(diǎn),垂直將鋼筋籠吊放入孔并安裝。
由于樁基位置特殊,下方位于地鐵盾構(gòu)結(jié)構(gòu)之間,上方在行車道中間,行車道與地鐵線共線,作業(yè)面有限,吊裝作業(yè)需考慮到對地鐵結(jié)構(gòu)的影響,吊裝位置應(yīng)盡量避免在地鐵上方,減小對地鐵結(jié)構(gòu)的壓力。位置有限無法進(jìn)行正常作業(yè)必須在結(jié)構(gòu)上方吊裝時(shí),采取措施防止吊機(jī)支腿對地鐵結(jié)構(gòu)的集中壓力,采用20mm厚鋼板墊汽車吊支腿下,用于分散支腿壓力,并且防止損壞瀝青路面面層。
鋼筋籠安裝完成且驗(yàn)收合格后應(yīng)及時(shí)檢查孔底沉渣厚度,滿足要求后應(yīng)及時(shí)灌注混凝土,防止等待時(shí)間過長造成塌孔。
基于上述分析,結(jié)合該防護(hù)措施在國道高架并臨近地鐵的樁基施工中成功的運(yùn)用,可為類似工程提供參考,此外,運(yùn)用該技術(shù)進(jìn)行施工需注意以下幾點(diǎn):(1)將地鐵隧道平面放樣至路面上,為施工機(jī)械的布置提供指導(dǎo),可提高樁基施工對地鐵和國道的保護(hù)。(2)樁基周圍增加水泥攪拌樁施工,可保證樁基鉆進(jìn)初期其周圍土體穩(wěn)定,大幅減小對地鐵結(jié)構(gòu)的擾動。(3)距離地鐵較近樁基周圍易埸孔地層采用水泥攪拌樁結(jié)合永久鋼護(hù)筒和濃泥漿護(hù)壁三重防護(hù)快速成孔技術(shù),40m長φ2.5m樁基初期鉆進(jìn)及下鋼護(hù)筒至成孔時(shí)間約為8h,能起到較好的防護(hù)作用,能夠確保施工質(zhì)量與安全。