新管幕法工作竖井H型钢桩护坡施工技术
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第1 1;期 魄 涟 新 管 幕 法 工 作 竖 井 H 型 钢 桩 护 坡 施 工 技 术 陈 涛 刘 爽 钱洪福 罗泽华。(1 沈阳市地铁建设指挥部,1 1 0 0 1 3,沈阳;2 中建市政建设有限公司,1 0 0 0 7 3,北京 第一作者,教授级高级工程师)摘要 结合工程实例介绍了新管幕法工作竖井 H型钢桩 施工的工艺、具体 步序 及关键 控 制 点。指 出 H 型钢桩 用 于 超深 竖井护坡,竖井壁开孔方便,开孔形式灵活 多变,能够满 足 安全 及预期 功能 要求;采用钻 孔泥 浆护壁 法施工 H 型钢 桩,能够节省资金;此 外 H型钢桩 还可重 复利用。该施 工工 艺节约资源,对环境友好,顺应了低碳经济的大潮流。关键词 新 管幕法;工作竖井;泥浆护壁;H 型铜桩 中图分类号T U 9 4 2 Ne w Tu b ul a r Ro o f M e t h o d f o r W o r k W e l l S l o p e Pr o t e c t i on Ch e n Ta o,Li u S h u a n g,Qi a n Ho n g f u,Lu o Ze h u a Abs t r a c t Thi s pa pe r c hi ef l y i nt r o duc e s a ne w t ubu l a r r o of mc t ho d f o r wor k we l l whi c h a dopt s t he H s e c t i o n s t e e l p i l e s,a n d t h e k e y c o n t r o l p o i n t s o f t h i s me t h o d Ac c o r d i n g t o a s p e c i f i c p r o j e c t e x a mp l e,t h i s p a p e r v e r i f i e s t h a t t h e s u l r r y r e t a i n i n g wa l l wi t h H s e c t i o n s t e e l p i l e s c o u l d s a v e i n ve s t ment and de c r e a s c env i r onme nt i mpa c t Ke y wo r d s n e w t u b u l a r r o o f me t h o d;wo r k we l l;s l u r r y r e t a i ni n g wal l:H s cc t i on s t e el pi l c s F i r s t-a u t h o r S a d d r e s s Co n s t r u c t i o n a l He a d q u a t e r o f S h e n y a n g M e t r o,1 1 0 01 3,S h e n y a n g,Ch i n a 新管幕(NT R)法实施的前提是连续 的密排 钢 管顶进群,其顶管工作 竖井除满足普通顶管工作 坑 要求外,还须满足竖井 井壁开洞方便且多次开洞后 仍能维持其整体刚度、强度及稳定性要求。钢筋 混 凝土护坡桩虽然刚性较大,安全可靠,但是井壁开洞 的工程量大,且连续 的密排钢管之间不具备钢筋混 凝土护坡桩 的空问(一般钢管问净距 2 5 c m)。竖井 井壁开洞后工况结构的受力体 系复杂,力的转换难 度大,难 以维持原有的应力状态,多次开洞后竖井围 护体系更易失稳。而 H型钢桩可重复利用,节约资 源,在竖井井壁开洞较为方便;H型钢桩与 围檩、顶 进完成后 的钢管焊接 为一个整体,即使多次开洞也 能维持竖井围护体系的稳定性。因此,新管幕法工 作竖井首选 H型钢桩护坡。l H型钢 桩施工方法 H型钢桩的施工方 法主要有 s Mw(劲性水泥 土搅 拌 连 续 墙)法、锤 击 法、静 压 法、钻 孔 法 等。S MW 法就是在搅 拌桩 中插入 H型钢,在南方高水 位地区应 用较 广;锤 击法 及静 压法 主要应用 于软 弱疏松地层 中;钻孔 法主要 应用 于硬 黏土及 砂卵 石地层 中,不塌 方地层 在 直接钻 孑 L 条件 下安放 H 型钢,塌方地层 在钢 套管 或泥浆 护壁 条件下 安放 H 型 钢。2工程应用 以某工程的新管幕法施工为例,顶管工作竖井 的设计参数为 1 5 3 m9 7 m,深 3()1 5 m,后背需 提供 1()()()t 顶管反力。竖井围护桩采用 H型钢桩+旋喷桩。H 型钢桩的规格为 3 0()mm(高)3 0 5 mm(宽)1 5 mm(翼缘)1 5 mm(腹板),H 型钢 桩之间的问距为 1 2 0 0 mm。旋喷桩与 H型钢咬合 形成整体,旋 喷反力墙体的厚度为 2 m。竖井共采 用 4 6根 H型钢桩。钢桩的桩长为 3 5 m,锚固深度 为 4 8 5 m。围护旋喷桩 比 H 型钢桩深 1 m。竖井 冠梁尺寸为 5 0 0 mm5 0 0 mm。竖井钢支撑及围檩 均采用 3()()mm3 0()ram(宽)1 5 mm(翼缘)1 0 ram(腹板)的 H型钢。钢支撑施加预应力采用丝杠 活络头,竖井采用 1 1道钢 支撑。桩 问土采用在 H 型钢之问插入木板挡土,木板厚度为 8 c m。工作竖 井围护结构平面图如图 1所示,剖面图如图 2所示。该工程工作竖井的地质情况见表 1。2 1 钻孔施工 该工程原拟采用 S MW 法施工,但现场环境 条 件复杂、管线 密布,S MW 法无法封 闭施工,又加 之 施工成本较 高,因此根据现场环境条件、地质情况及 钻孑 L 深度,采用 了旋挖钻机成孔,膨润土调制泥浆护 壁施工 H型钢桩的方法(如图 3所示)。65 0 堪 市 车 l I 厘 交题 冀 6()一,(:二:ji 一一(:二 二 一 (二 二 二 一 :二:I一一,(二 二=、堕 塑 图 1 工作竖井围护结构平而图(尺寸单位:ram)姗 0 、(5 1 9 0)I 器碍,3 l )三 弓 厢 鲢 三 (oo 罱 i l i 二 。二 暑 二 L 一 二 一 二 i 一 4 螳 一 量 一 1 m 4 7 7 0 I 4 7 7 0 1 。2 0 0 0 1 U U 。0 孽 。1 号 竖 井 踞 护 结 构 剖 面 图 1:1 0 0 吕 1 1 j I百 图 2 工作竖井剖面图(尺寸单位:mm)第 l_ 期 表 1 工作竖井工程地质情 况 土层名称 T程地质情况 杂填 土层 层底埋深 1 5 m,层厚 1 5 m 粉质黏土 硬 1 41 5 I 1)。町 局部 中、粗 砂。霎 中 密 砾 砂 _ 4 篓 意 帽 密 圆 砾 篓 厚 中 钎 密 图 3 H型钢桩成孔 魄 基激 2 2 H型钢加工及安装 该工程 的施 二 现场场 地狭窄,长 3 5 m 型钢一 次起吊非常困难,因此,采用 J,孔 L 焊接的方式下人 型钢。为了确保型钢焊接的垂直度,在型钢下人前,应先将型钢送入工厂加工,在水平台座 上将两段型 钢找平、调直、对中后,在 H 型钢的四面分别打孔并 用等距定位钢板 固定;H 型钢加工完成后进行编 号 并在型钢两端做好标记,然后到孔 口组装并焊接(如 图 4所示),用上、下两根 H型钢上的铆孔来保证 H 型钢的垂直度。H 型钢 安装完成后 的钢 桩护壁效 果 图如图 5所示,钢桩支护体系效果图如图 6所示。H型钢分为三段,每段长度分别为 1 2 I T!、1 2 IT I 和 1 1 1 T I。用 1 6 t 汽车吊把 H型钢分段起 吊插入孔 内,并在孔 口进行焊接。相邻 H型钢桩焊接接头要 错开。孔 口焊接 的工序是:按事先编制好 的安装顺 序和方 向,将第一段 型钢下入钻孔 内,在孔 口固定;将第二段型钢按加工好的方向起 吊,在孔 口与第一 段对接;然后安装 4组定 向铆板,在 H型钢纵 向板 两侧焊接 2 5 mm 厚的加劲连接板,同定上、下两段 型钢;最后焊接两端型钢的横向板,完成孔 口焊接工 序。第二段与第三段的焊接重复上述工序。图 4 H型钢桩焊接 图 5 H犁钢桩 护鼙效果 冈 图 6 H型钢桩支护体 系效 果图 2 3孔 内填 砂 固定好 H 型钢后 开始回填 混砂。同填混砂 时 应沿 H型钢两侧匀速、均匀地回填,以确保 H 型钢 不偏位。回填混砂 至孑 L口,即完成 H 型钢 桩 的施 工。为确保 回填的密实度,填砂前必须清孔,泥浆比 重不得大于 1 1 5。填砂完成 后,施工旋 喷桩,填充 剩余空隙,以满足顶管后背 1 0 0 0 t 的反力要求。3 泥浆护壁成孔法施工 H型钢桩步骤 具体施工工艺流程图如图 7所示。3 1 人工开挖探沟 为 了清除杂填土层的障碍物,在钻孑 L 施工前要 人工挖探沟。探沟深度为 1 5 m。在探沟内用洛 阳 铲继续探明,探挖深度 1 5 m;根据实 际情况,局部 探出障碍物的以挖 出障碍物为准。探沟完成后,用 黏土回填。3 2 桩位 放 线 根据现场桩位基准点测定桩位,并打人铁质标 记。桩位放线应确保准确无误。桩位基准点应作专 门保护,不得损坏。3 3 护筒埋设 采用钢护筒,保证其底端进入原状土层 0 5 m 以上。护筒直径 比钻孔直径大()mm。护筒顶标 高应高于施工面 1 0 2 0 c m,并确保筒壁与水平面 垂直。护筒定位时应先对桩位进行复核,然后 以桩 位为中心定出相互垂直的十字控制桩线,并作十字 67 0词f 市 轫重 交固 翼 栓点控制。孔位挖出后 吊放入护筒,周围孔 隙填人 黏土并夯 实,以保 证其 中心位 置与桩 中心偏差 2 c m。确定地下管线 开钻前验收卜 _ _ 1 制作优质泥浆 1 清孔 测孔底沉渣卜 _ _ 岵|_ _ 1 H 型钢加工 安装H型钢 孔 内填砂 设 置 泥 浆 循 环 系 统 图 7 施工工艺流程 图 3 4 钻孔施工 根据地质条件及钻孔深度,钻机可采用冲击钻、反循环钻机、旋挖钻机等。3 5 泥浆护壁 根据地质条件及成孔工艺,采用 自制泥浆或专 门调制泥浆护壁。采用水压平衡法施工,维持孔 内 水压平衡至关重要。原则上,钢护筒 的埋设应高于 地面 0 2()3 1 1 1,孔内水位应维持在距护筒顶 0 6 ()8 m 的范围内;发现水渗失,应立 即进行补水。3 6 钻渣废浆处理 在钻进施工时,将捞 出的钻渣倒入配置的专用 铁槽 内;挖出泥浆后,用人工清运至晾渣场堆放,集 中用卡车运走。废弃的泥浆用罐车运到指定地点。3 7 成孑 L 检测及 H型钢桩加工安装 H型钢桩 的成孔检测标准详见表 2,加工、安装 允许偏差见表 3。表 2 成 孔质量标准 表 3 H型钢桩插入允许偏差 3 8 孔内填砂 固定好 H型钢后开始 回填混砂。回填混砂时 应沿 H 型钢两侧匀速、均匀地 回填,以确保 H型钢 不偏位。混砂 回填 至 孔 口,即完成 H 型 钢 桩 的 施工。4 结语 采用钻孑 L 泥浆护壁法施工 H型钢桩,竖井深度 超过 3 0 I l l 时,既节 省资金,又达到预期功能要求,能够取得 良好的社会经济效益。H 型钢 桩用于超深 竖井护坡,竖井 壁开孔方 便,开孔形式灵活多变,且完全可以满足安全及功能 68 要求。H型钢桩与其它辅助工法结合起来,适用于 新管幕法顶管工作竖井工程。H 型钢桩还 可重复 利用,因此,该施工工艺资源节约,对环境友好,顺应 了低碳经济的大潮流,值得推广。参考文献 1 上海市建设工程规范 DGJ 0 81 1 62 0 0 5型钢水泥 土搅 拌墙 技术规程 s E 2 3 邢凯,陈涛,黄常波 新管幕工法概述 J 城市轨道交通研究,2 0 0 9(8):6 3 (收稿 E l 期:2 0 0 9 0 82 5)
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