上海新建路某隧道穿越段老木桩清除施工方案(DOC 31页)

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1、国际客运码头第九结构分段（隧道穿越段）老木桩清除施工方案xx市基础工程公司2006年3月27日目 录1工程概况11.1概述11.2主要工程量42工程地质概况及施工环境42.1工程地质概况42.2施工环境53施工方法63.1施工总体思路63.2施工流程83.3施工总平面布置93.4钻孔孔位平面布置图103.5码头剪刀撑拆除与安装103.6码头面板拆除113.7障碍物清除123.8孔洞回填213.9套筒拔除223.10码头恢复224资源配备计划234.1主要设备计划234.2主要施工材料计划235施工进度计划246风险分析247工程报价271 工程概况1.1 概述图1.1-01 国际客运码头与新建

2、路隧道关系图新建路xx隧道浦西侧将在国际客运码头第九结构分段处穿越黄浦江，隧道穿越处设计高水位+4.02m,设计低水位0.90m，设计泥面标高-9.50m.隧道设计顶标高-22.00m，隧道外径11m，底标高-33.00m。为了不影响隧道的顺利穿越黄浦江，国际客运码头已进行了改建，改建后的国际客运码头第九分段桩基布置已避开11m宽的隧道规划线，并且预留了3m的富余宽度（如图1.1-01），因此新设计的国际客运码头第九分段桩基将不会给新建路xx隧道的实施带来困难。 但是在国际客运码头改建老木桩处理时，考虑到国际客运码头所处黄浦江段岸坡太陡（坡度1:1.51:2）、土质较差、存在较厚抛石层、以及除

3、老木桩外尚存在大量不明障碍物，即使拔桩也无法为隧道施工完全清除障碍物等因素，为保证驳岸及岸坡的稳定，黄浦江底老木桩未拔除，而是在泥面处将其割除，黄浦江河床以下老木桩仍旧留在土体内，成为新建路隧道施工的地下障碍物，为保证新建路施工顺利进行和安全，必须在隧道实施前将原国际码头遗留老木桩清除，处于国际码头第九分段隧道穿越影响范围内的老木桩根据老桩位探摸报告，大约有270根（图1.1-02）。老木桩清除利用新建国际客运码头第九分段作为施工平台，新建国际客运码头第九分段结构形式为梁板结构，码头基础采用1680045000钢管桩，桩底标高竖直桩为-42.10m，斜桩为+42.207m，码头顶面标高+5.0

4、5m，码头主梁为预应力钢筋混凝土主梁，码头面板采用YPKB8型预应力板满铺，预应力梁板顶自下而上为200mm厚现浇混凝土面层和3060mm厚磨耗层（图1.1-03）。图1.1-02 原国际客运码头老木桩平面布置图图1.1-03 国际客运码头结构图1.2 主要工程量施工准备1场地准备与恢复项12临时建筑的搭建与拆除项13供水设施的安装与拆除项14供电设施的安装与拆除项15操作平台加工（钢结构加工）t4.2（估）码头拆除与恢复1拆除/安装钢管剪刀撑t762拆除/安装码头预制预应力钢混凝土面板块503凿除/浇筑码头现浇混凝土面层m3293障碍物清除1钢套管钻进、拔出（平均进尺约30m，空转10m）根

5、次3652障碍物破碎及渣土清除m3约86003桩孔中粗砂回填m3约86004回填土双液注浆m3约25805渣土外运m3约86002 工程地质概况及施工环境2.1 工程地质概况岸坡处从地面往下约20m范围内依次为杂填土、素填土、砂质粉土、灰色淤泥质粉质粘土，其中最后的土层是灰色淤泥质粉质粘土。而地面往下20m范围的土层构成国际客运码头的整个岸坡，因此国际客运码头所处的岸坡是一个较危险的岸坡。新建国际码头第九分段下部河床处地层自上而下分别为1-1灰色淤泥，1灰色粘土，其中1-1灰色淤泥为河底未固结沉积物，土体结构较差。1灰色粘土岩性根据xx地区相关地铁工程勘探资料描述为含云母、有机质，夹少量泥钙质

6、结核、半腐芦苇根茎，上部以粘土为主，物理力学指标也较低，土体自立能力较差。2.2 施工环境1、岸坡角斗国际客运码头全线处于岸坡之上，岸坡坡度约在1:1.51:2之间。2、土质较差岸坡处从地面往下约20m范围内依次为杂填土、素填土、砂质粉土、灰色淤泥质粉质粘土，其中最后的土层是灰色淤泥质粉质粘土。而地面往下20m范围的土层构成国际客运码头的整个岸坡，因此国际客运码头所处的岸坡是一个较危险的岸坡。3、存在较厚抛石层国际客运码头桩基施工范围内存在大量的抛石，最厚处达9m。4、存在大量不明障碍物在码头改建桩基施工过程中，发现除已经探摸出的老木桩外，泥面下还存在着大量障碍物，以木质为主。3 施工方法3.

7、1 施工总体思路考虑到在码头改建桩基施工过程中，发现除已经探摸出的老木桩外，泥面下还存在着大量障碍物，以木质为主，即使采用拔桩措施将码头老木桩完全拔除，也无法为隧道实施完全清除障碍，因此本次清除障碍物考虑采用日本车辆的全回转式全套管钻机将原国际码头桩基范围内隧道施工影响范围内的土体全部切削，采用配套的多头抓斗破除土体内的木桩及不明障碍物并清理出来，切削及清理后形成的孔洞采用黄砂回填后在进行水泥浆、水玻璃组成的双液浆注浆加固，保证驳岸和岸坡的稳定，并确保隧道施工时回填土不坍方，减少回填土的渗漏。回转钻机施工平台直接利用国际码头第九分段，回转钻机放置于第九分段码头上，先行拆除套管位置的面板，套筒自

8、拆除部位伸入江底进行回转切削，套筒内障碍物破碎采用多头抓斗，渣土及破碎后渣土采用冲抓斗排出套筒，并用自卸卡车运送至弃土地点。回转钻机总重30t，若钻机直接放置于面板上，将由孔洞两侧各一块面板承受全部重量，可能无法满足安全要求，为此，必须加工一个钢结构平台，钻机安装于钢结构平台上，由钢结构施工平台将设备重量扩散到码头平台上，由多块面板承受设备重量，钢结构操作平台形式如图3.1-01所示，该平台可以将设备重量扩散到两侧可以各5块面板上，设备负荷将由10块面板共同承担。由于隧道穿越分别从国际码头第九分区两跨中穿越国际码头，老木桩清除按照两条隧道位置分两个区域先后进行，第一个区域施工时仅拆除本跨的联系

9、梁及面板，另一跨码头保持现状，第二跨施工前必须将第一跨码头恢复至与原状码头相同后方可进行，防止两侧码头向跨内位移。图3.2-01 操作平台加工图回转钻机钻孔沿着码头长边方向布置成排，钻机顺着排的方向移动，清除一排范围内的障碍物后再移动到下一排进行施工，如图3.4-01所示3.2 施工流程施工准备回旋钻操作平台加工码头剪刀撑拆除码头面板拆除回转钻机就位套筒回转钻进多头抓斗破碎障碍物有障碍物？接套管套管长度够？钻到预定位置？钻机移位本排清除完？码头面板安装全部清除完？码头面板安装码头面层浇筑图3.2-01 施工流程图3.3 施工总平面布置3.4 钻孔孔位平面布置图图3.4-01 钻孔孔位平面布置图

10、3.5 码头剪刀撑拆除与安装剪刀撑拆除采用乙炔割刀割除两端与码头梁预埋件连接后浮运出码头后吊上岸。具体做法为：采用两条交通艇运载氧气瓶、乙炔瓶、交流电焊机、5t手动葫芦等施工设备及施工人员进入码头下部，交通艇进入码头下部后分别停泊在每根剪刀撑钢管两端后，首先用手动葫芦将钢管支撑两端固定在码头梁上，然后将钢支撑两端与预埋件连接割除，并分别在两端开口处焊接圆形钢板封堵钢管两端放置漏水。两端封堵完成后，利用手动葫芦将钢管放下至水面，解开钢管与手动葫芦的连接，利用两条交通艇的牵引，将钢管浮运至码头外可吊运位置，利用设置于码头上的吊车将钢管起吊堆放于码头上不影响木桩清除施工的位置。剪刀撑安装同样采用交通

11、艇浮运进入码头后定位于安装位置，利用手动葫芦吊起至安装部位后与预埋件焊接，焊接形式、焊接质量按照拆除前的标准进行。图3.5-01 国际码头剪刀撑平面图为了防止剪刀撑拆除后，码头相邻两跨向跨内位移，在同一时段内应拆除尽可能少的剪刀撑。剪刀撑拆除及安装的顺序为，首先拆除靠岸侧横撑，拆除后立即清除剪刀撑下土体内的障碍物，清除完毕后将剪刀撑恢复后再拆除中间十字交叉形式的剪刀撑，保持外侧及内侧横撑，清除码头中心区域下部的障碍物，完成后将十字交叉形式剪刀撑恢复后，拆除外侧剪刀撑，再行清除外侧土体内的障碍物。3.6 码头面板拆除清除障碍物时利用码头做为施工平台，施工时仅拆除钻机套筒位置处的面板。面板拆除遵循

12、随拆随清，清除后立即恢复，恢复后再拆除下一道面板的原则进行。本次清理采用1500mm套筒，根据码头结构图，码头面板宽度990mm，因此为满足施工要求，每排孔位施工时需要拆除两块面板（如图3.4-01）。3.7 障碍物清除3.7.1 清障设备1、全回转全套筒钻机根据现场条件，选用日本车辆开发的RT-200A型全回转全套管钻机（超级工法，Super Top工法）进行本工程的钻进施工，该钻机具有以下特点：l 超级工法的强大马力和紧急脱离机构l 为牢靠的将强大马力传递给套管而设置的性能良好的楔型夹紧机构l 为有效利用强大马力而设计的钻头负荷自动控制等机构l 为保证垂直精度所不可或缺的自动水平调整机构l

13、 为去除钢筋混凝土基础、钢管等地下障碍物而设计的套管内部挖掘装置、多头钻机等。l RT-200A型具有相当强的扭矩及拔桩力，由于配备了大马力发动机，从而能充裕的运行。全回转全套管钻机的主要参数及尺寸如图3.7-01所示。图3.7-02 多头抓斗工作原理图图3.7-01 RT-200A型全回转全套管钻机主要参数及尺寸图2、多头抓斗多头抓斗由配重、连杆、导向板等固定装置和其下端安装的大型螺旋钻头等构成，多头抓斗采用100t吊车调吊入套管内，一直下放到挖掘底部，施工时一边回转套管一边压入，此时多头抓斗会和套管一起回转，利用前端的螺旋钻头破坏土体和障碍物。使用多头抓斗施工还可以降低振动和噪音，对于本工

14、程保护岸坡来说是相当实用的。多头抓斗工作原理如图3.7-02所示。3.7.2 河床抛块石清理由于施工范围内河床表面存在较厚的抛石层，最厚处达到9m，因此要顺利清除障碍物，必须对河床表面的抛块石进行处理。河床块石清理直接利用回转钻机进行，首先利用回转钻机将套筒压入至块石堆表面，然后利用套筒的自重，将套管强行回转下压穿越块石层下压，在套管下压过程中可能出现将块石切割进入套筒内或块石挤压至周围土体内的情况。由于块石层位于河床顶部，块石对于隧道施工没有影响，因此对于挤压进入周围土体内的块石可以不予理会，而对于进入套管内的块石，可直接采用冲抓斗排出。3.7.3 套管回转RT-200A型采用楔型夹紧机构将

15、回转钻机的回转支承环与套筒固定，楔型夹紧机构与套筒的咬合与松开由夹紧油缸控制，当夹紧油缸向上提升时，楔型块跟着上升，夹紧机构松开；当夹紧油缸向下收缩，楔型块也随之下降，从而牢靠地将套管和回转支承装置咬合，楔型夹紧机构的原理图见图3.7-03、图3.7-04。套筒回转由液压马达驱动，回转时，液压马达的动力由主动小齿轮经惰轮传递至回转支承外圈的环形齿轮带动回转支承在套管周围回转，回转支承旋转产生的扭矩通过楔型夹紧装置传图3.7-04 楔型夹紧机构及回转装置原理图2图3.7-03 楔型夹紧机构及回转装置原理图1递到套筒上，带动套筒进行回转。夹紧油缸位于钻机的固定部分，由于不与套管一起回转，从而液压管

16、可以始终处于接续状态，回转时无需将夹紧装置液压管分离，可以大为提高钻进的效率。3.7.4 套管压入套管插入初期施工管理的好坏可以说是对以后套管压入有很大影响，因此，插入初期、后期的压入施工方法和注意事项是不一样的。1、套管插入初期（自重压入）在套管插入初期会对以后套管的垂直精度有很大影响，所以必须慎重压入。夹紧套管时，应用在起重机将套管吊起悬空的状态下抓紧。套管前端插入辅助夹盘之前，先用主夹盘抓住套管，收缩推力油缸落下套管，以防止钻头与辅助夹盘的碰撞事故。套管在插入初期，应利用套管自重压入，禁止强行压入套管。用自重压入套管，首先将发动机设置在高速状态，回转速度设置为中等程度，高速时速度调整盘为

17、6，低速时速度调整盘为10。将液压动力站的“压入调整盘”向左旋转到底，液压回路打开，保持压拔按钮在“压入”的状态，此时因为不向推力油缸供油，套管凭借自重持续下降，在此状态下，套管可以持续下降到推力油缸的最大行程。插入初期不要过度使套管上下动作，应积极配合自重进行下压，在挖掘初期反复上下动作将使地基松动。容易造成钻机下方地基坍塌，从而威胁到驳岸及岸坡的稳定。只有当自重进行压入速度变慢时，方可逐步增加压入力。采用采用自重压入时，压入力计算公式为：压入力（自重）F钻机的一部分自重（W1）套管自重（W2）图3.7-05 插入初期压入力与自重的关系 周边摩阻力（R）前端阻力（D）（图3.7-05）钻机的

18、一部分自重RT-200A型为25t。2、挖掘后期（使用液压进行手动压入）进入挖掘中期，当采用自重压入速度变慢时，将液压动力站“压入力调整盘”向右旋转，液压会逐步上升，此时压拔钮在置于“压入”状态时，液压油缸向推力油缸供油，此时压入模式转为液压压入，此时压入力计算公式为：压入力F=钻机的一部分自重(1)+套管自重(W2)+液压力(P)（图3.7-06）若“压入力调整盘”向右旋转到底，液压力过度上升，在超过下部机架自重时会出现下部机架浮起的情况，此时回转钻机将无法工作，若在下部机架浮起的状态下反复进行套管压入操作，在下部机架浮起的瞬间，有时会增加使套管倾覆的负荷，导致套管垂直精度变差，为防止下部机

19、架浮起，应在钻机两侧图3.7-06 液压压入模式下压入力与自重的关系放置配重或使用“压入力调整盘”调整压入力。图3.7-07表示压入力与配重的图3.7-07 压入力与配重的关系关系。图3.7-08 合适的回转速度及压入力在套管压入时必须根据土质的变化情况好压入力、回转速度，以获得最佳的压入功效，图3.7-08为不同土层中比较合适的压入力和回转速度参考值。3.7.5 钻头负荷控制当单个钻头负荷为4t左右时，钻头处于过载状态，此时将产生强烈的冲击及振动，因此在施工过程中必须对钻头负荷进行控制，这时需要将套管稍稍提起，实现这种功能的机构称为“B-CON机构”。通过B-CON机构的刻度仪可设定钻头负荷

20、，给拉拔油缸供油、从而将套管稍稍提起。此时测量套管自重Wc、本体的一部重量Wm（RT200A为25t）及周围表面阻力F的合理，则加于钻头的负荷为零。接下来把拉拔油缸的压力泄掉，钻头负荷就增大。当达到设定负荷时，就能保持设定负荷并开始自动切削，BCON机构原理图见图3.7-09。此外，自动上下动作并用时，能够按照预定时间表，在钻头保持一定的负图3.7-09 B-CON机构原理图荷下使其上下自动运行。根据日本车辆的工程实际经验，单个钻头负荷在1.52.0qu（qu是压缩强度）时是比较适当的负荷。3.7.6 木桩或其他不明障碍物破碎木桩或其他不明障碍物的破碎采用多头抓斗，多头抓斗由配重、连杆、导向板

21、等固定装置和其下端安装的大型螺旋钻头等构成，多头抓斗采用100t吊车调吊入套管内，一直下放到挖掘底部，施工时一边回转套管一边压入，此时多头抓斗会和套管一起回转，利用前端的螺旋钻头破坏土体和障碍物。使用多头抓斗施工还可以降低振动和噪音，对于本工程保护岸坡来说是相当实用的。多头抓斗插入到套管内，在套管的下端固定，利用RT的动力，用前端的大型螺旋钻头破碎土体中木桩和其他不明障碍物。3.7.7 渣土排出图3.7-10 冲抓斗清除巨砾图渣土排出采用冲抓斗，根据本工程配备的1500mm的套管，选用清水工业生产的公称直径为1500mm冲抓斗来排出回转钻进产生的渣土，其重量为6.1t，容量0.4m3，高度4.

22、039m，外径1340mm。冲抓斗对于回转产生的渣土以及破碎的障碍物都有较好的适应性，可以排出大型的巨砾。图3.7-10即为采用冲抓斗排出大型巨砾的现场照片。3.8 孔洞回填隧道顶标高为22.00m，外径11m，隧道底标高33.00m，按照隧道施工的经验，回转钻机钻进到标高34.5m即可满足隧道施工要求（底部预留1.5m的富余空间）。钻进到预定标高后，对于钻进清障行程的孔洞必须进行回填，回填材料采用中粗砂，回填与套管拔出同步进行，一边回填一边将套管回转拔出，在回转的同时对填充材料进行适度扰动，使回填的中粗砂密实。在桩孔回填前先行在套管内埋置一根15mm注浆管，待孔洞回填到与自然河床顶面平齐使，

23、停止回转套管，利用预先设置的15mm注浆管向回填土内注入由水泥浆与水玻璃组成的双液浆，水泥浆的水灰比为0.45，水玻璃掺量按照凝固时间30min考虑，掺入量及浓度由现场试验确定。注浆完成后，继续将剩余套筒拔出。3.9 套筒拔除套管筒除在回转钻进到预定标高并将套筒内渣土及障碍物全部清除后完成。拔除采用回转装置反向回转进行，拔除与回填应同步进行，以保证回填材料充满孔洞并保证回填的密实。拔管至接近河床顶面时应暂停拔除，待回填材料内注浆完成后再行上拔剩余导管。由于套筒在回转钻进时时一节一节下压接长的，因此拔除套筒也按照逐节拔除的方法进行，拔除一节后拆除顶部一节套筒后，继续拔出下部套筒。3.10 码头恢

24、复每排孔位障碍物清除后，立即将该排上部码头面板按照原标准及连接方法安装到位，每跨全部障碍物清理完成，面板全部恢复后，浇筑面板上部面层及磨耗层，面层及磨耗层浇筑使用商品混凝土，混凝土浇捣采用平板振捣器。4 资源配备计划4.1 主要设备计划序号设备名称型号数量1全回转全套管钻孔机RT-200A1套2液压工作站1套3冲抓斗1套4多头抓爪1套5履带式起重机100t1台6挖掘机1台7双液注浆泵1套8钢套管总长45m9交通艇2艘10灌浆架及其导管等1套11500H型钢26m1232#工字钢10m13电焊机2台14手动葫芦5t2个15氧乙炔2套16出泥车5辆4.2 主要施工材料计划序材料名称规格单位数量使用

25、部位备注1黄砂中粗m38600回填2水泥普硅425t139.3注浆3水玻璃35m3129注浆4混凝土m3293码头恢复5H型钢H500t/m2.8/24钻机平台估算6工字钢I32at/m1.645/31.2钻机平台7路基箱60002000块4吊车基础5 施工进度计划超级工法在软土中的进尺速度约1030min/m，按照10min考虑，每个套筒平均压入进尺30m，则每个孔位耗时5小时，回填孔及注浆考虑3小时，每个孔位的清障时间考虑8小时，共计365个孔位，需时122工作日。每排孔位完成后需要拆除安装一次面板，考虑1工作日，共拆装25次，需要25工作日，清障时间共计147工作日。根据这一工效估算，排

26、出施工进度计划如图501所示，施工总工期为171天，其中码头面层浇筑及恢复占用15天，与隧道施工互不影响，实际占用工期156天。6 风险分析本工程由于岸坡较陡，岸坡处地基软弱，在这种情况下进行拔桩施工，对于岸坡及驳岸存在较大的风险，主要有以下几个方面：1、岸坡太陡国际客运码头全线处于岸坡之上，岸坡坡度约在1:1.51:2之间。在如此陡峭的岸坡上进行大面积钻孔处理，由于钻孔过程中对岸坡地基不可避免的造成扰动，破坏岸坡的整体性和稳定性。2、土质较差岸坡处从地面往下约20m范围内依次为杂填土、素填土、砂质粉土、灰色淤泥质粉质粘土，其中最后的土层是灰色淤泥质粉质粘土。而地面往下20m范围的土层构成国际客运码头的整个岸坡，因此国际客运码头所处的岸坡是一个较危险的岸坡。3、存在大量不明障碍物在码头改建桩基施工过程中，发现除已经探摸出的老木桩外，泥面下还存在着大量障碍物，以木质为主。老木桩及不明障碍物在土体中已经存在百年历史，相互之间已经形成了一个相对稳定体，并且对岸坡具有支撑及稳定作用，若将清除，必然对土体产生扰动，可能造成岸坡支撑变弱，造成岸坡失稳。基于以上原因，我们认为应对清除后岸坡进行加固处理，防止岸坡失稳，为此，我们建议利用套筒回转钻进形成的孔洞埋置抗滑桩对岸坡进行支撑，抗滑桩的形式、布置方法及数量请业主及设计单位酌情考虑。7 工程报价