西安地鐵二線洲際廣場錨索拔除方案比選

1、西安地鐵二號線洲際廣場錨索拔除方案比選發(fā)布時間:2011-2-21被閱覽數(shù):227 次 來源: 西安地鐵三周年論文集工程處 黨鋒 摘 要：本文以西安地鐵二號線洲際廣場錨索拔除為背景，詳細(xì)介紹了洲際廣場錨索拔除施工過程中的方案比選及遇到的技術(shù)難道，并通過實(shí)時監(jiān)測手段進(jìn)行信息化施工。實(shí)踐證明比選方案能夠較好地滿足工程實(shí)際的需要。研究成果對其他類似工程的設(shè)計和施工具有一定的指導(dǎo)作用和借鑒作用。關(guān)鍵字：錨索拔除 方案比選 前言：隨著城市建設(shè)的發(fā)展，許多大城市開始修建地鐵，盾構(gòu)隧道技術(shù)的應(yīng)用也越來越廣，大多隧道都不可避免的下穿、旁穿大型建筑物。西安地鐵二號線沿西安市南、北向交通主干道布置，沿線建（構(gòu)）筑

2、物眾多，由于歷史原因，地鐵規(guī)劃較晚，沿線高大建筑物采用樁錨體系作為圍護(hù)結(jié)構(gòu)，盾構(gòu)隧道必須穿越錨索區(qū)，給盾構(gòu)施工帶來許多不便。如何解決沿線錨索侵入盾構(gòu)隧道的問題已經(jīng)成為西安地鐵盾構(gòu)施工亟待解決的一個難題。1.工程概況 西安地鐵二號線北大街站鐘樓站區(qū)間盾構(gòu)隧道通過在建的洲際廣場樁錨聯(lián)合支護(hù)的基坑錨固區(qū)。錨索（桿）影響的隧道里程起止于YCK12+935.6YCK13+125.488，長度190m。需要拔除的錨索估計有210根。 洲際廣場錨固區(qū)采用的是豎向三道412.5預(yù)應(yīng)力錨索，注M20砂漿，每根長30m，其中自由段5m，錨固段25m，向下傾角15，如圖2-1。水平方向間距1.5m；拉拔力分別為35

3、0KN、400KN、450KN。成孔采用螺旋鉆，施工過程中有鉆桿斷裂的情況，部分鉆桿沒有取出來。東側(cè)孔有擴(kuò)大直徑現(xiàn)象，M20砂漿注入量有的達(dá)到設(shè)計的23倍，甚至5倍的情況都有。估計錨固端頭形成了蘑菇頭。 該處基坑?xùn)|側(cè)為人行布道，下面有電力和通訊管線，基坑安全性要求較高。根據(jù)宏府地產(chǎn)集團(tuán)工程部的意見，為了基坑的整體安全，錨索拔除工作要在回填過程中進(jìn)行。為了獲取準(zhǔn)確的各項參數(shù)，為拔除洲際廣場所有錨索的順利實(shí)施積累經(jīng)驗(yàn)，決定進(jìn)行錨索拔除試驗(yàn)，試驗(yàn)對象為第三排錨索。任取3根進(jìn)行試拔。2.工程水文地質(zhì) 該地區(qū)地層自上而下，為第四紀(jì)新黃土、老黃土、飽和軟黃土、古土壤等，盾構(gòu)隧道埋深1012m，主要位于硬塑

4、可塑的黃土和古土壤地層中。地下水主要為第四系孔隙潛水，含水層屬弱中等透水層，埋深1013m，隧道位于含水層以下，由于早期基坑施工的降水，該處的地下水位可能會更低些。目前由于洲際廣場基坑降水還在進(jìn)行，地下水位估計在基坑的底部0.5m以下。3.錨索拔除過程中的難點(diǎn)及所能遇到的問題 3.1直接拉拔會遇到反力不足的問題； 3.2鋼絞線（或錨桿主筋）有可能會被拉斷，使拔除試驗(yàn)被終止（見圖3-1）； 3.3拔固過程中，錨索錨固段土體塑性變形區(qū)增大，對基坑穩(wěn)定性不利（見圖3-2） 3.4已有錨索的鋼絞線外露部分沒有足夠的長度，使拔錨的夾具無法工作； 3.5拔錨過程及拔錨后對基坑穩(wěn)定性的影響問題。4.解決方案

5、 4.1解決方案 跟據(jù)現(xiàn)場實(shí)地踏勘、收集資料，結(jié)合本地區(qū)類似工程施工的經(jīng)驗(yàn)，擬對以下三種方案進(jìn)行論述。方案1：直接拉拔 （1）直接拉拔法是在現(xiàn)有受力錨索現(xiàn)狀情況下直接拉拔。直接拉拔會遇到以下問題： 1）抗拔反力嚴(yán)重不足，反力平臺梁的剛度不足； 2）已有錨索的鋼絞線外露部分不夠長，夾具無法作業(yè)； 3）錨索錨固段在拉拔過程中，土體的塑性變形區(qū)增大，對基坑的穩(wěn)定性非常不利； 4）有拉斷鋼絞線的可能，而使拉拔試驗(yàn)無法繼續(xù)。 （2）解決問題的方法及措施： 1）在現(xiàn)有腰梁上背焊鋼板或并聯(lián)工字鋼以增大腰梁的剛度； 2）加工特種夾具延伸裝置，使鋼絞線等效延長，以便能夠夾緊； 3）錨固段周圍土體塑性變形區(qū)大以及

6、有可能剪斷鋼絞線兩個問題無法解決。方案2：錨索周邊打應(yīng)力解除孔后拉拔 此方案是針對直接拉拔方案中無法解決的兩個問題進(jìn)行設(shè)計的。在拉拔之前，按一定的次序在已有錨索周邊進(jìn)行鉆孔（應(yīng)力解除孔，見圖4-1），鉆孔直徑110120mm，鉆孔的深度根據(jù)解除后的錨索的剩余抗拔力進(jìn)行調(diào)整，最深鉆至已有錨索錨固端的尾部。成孔的角度應(yīng)盡量與擬拔錨索一致。必要時也可在上部應(yīng)力解除孔中注入少量水，使其對錨固段周圍土體進(jìn)行軟化。這樣做，第一可以阻止錨固段周圍土體塑性變形的擴(kuò)大；第二降低了錨索的抗拔力，防止了鋼絞線被拉斷的問題。最后采用水泥砂漿灌注封孔。該方案需要最小操作空間約3.0m寬。 方案3：跟管鉆進(jìn)套取錨索 加工

7、特制的三翼鉆頭，鉆頭外徑250300mm，鉆孔跟進(jìn)套管直徑約為195mm，孔內(nèi)采用高壓風(fēng)或循環(huán)泥漿進(jìn)行出渣。鉆進(jìn)角度盡量與原錨索一致，使鉆擬拔錨索位于鉆管具的中央，當(dāng)鉆至錨桿的尾部時，便可輕松取出錨索。最后采用水泥砂漿封孔。如圖4-2所示。 4.2施工工藝： （1）待回填土填至距離錨索0.5m左右時，拆除拔除錨索段的鋼圍檁。 （2）用MK型號的鉆機(jī)進(jìn)行鉆進(jìn)工作，將鉆進(jìn)過程中排出的泥漿排入預(yù)制的泥漿池內(nèi)。 （3）完成鉆孔作業(yè)后，安裝反力裝置，固定抽錨千斤頂。 （4）用夾具將錨索端頭與千斤頂連接牢固后，開始實(shí)施錨索拔除工序。 （5）錨索拔除過程中，拉拔力須緩慢、逐步地增加，循序漸進(jìn)，當(dāng)錨索有松動的

8、現(xiàn)象時，注意保持拉拔力的平衡，避免發(fā)生錨索斷裂的現(xiàn)象。 （6）拔除一段，切斷一段，保證工作空間。 （7）拔除工作完成后，及時用水泥砂漿對索孔進(jìn)行充填。5.各方案經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較 方案1，直接拉拔由于不能解決錨固段土體塑性變形區(qū)大以及有拉斷鋼絞線的可能性兩大問題，致使拉拔工作達(dá)不到預(yù)期目的。因此方案基本上是不可取的。 方案2，應(yīng)力解除孔法，理論上沒有問題，但實(shí)際操作比較復(fù)雜，費(fèi)用較高。 方案3，需要加工設(shè)計特種鉆頭及鉆探工藝，對鉆孔技術(shù)要求高，一旦試驗(yàn)成功后期成本比較低。以上三種方案，第一方案不可取，第二、第三方案可作為試驗(yàn)方案，試驗(yàn)時先進(jìn)行第三方案的試驗(yàn)再進(jìn)行第二方案試驗(yàn)。 通過信息化反饋指導(dǎo)施工

9、，根據(jù)北大街鐘樓區(qū)間錨索（桿）拔除段設(shè)計方案與技術(shù)要求的圖紙會審和設(shè)計交底會要求，開始拔除時，完成5根錨索拔除后即應(yīng)對錨索孔充填水泥砂漿，避免造成地層沉降過大。通過信息化施工，若監(jiān)測數(shù)據(jù)反映洲際廣場基坑非常穩(wěn)定時，可以適當(dāng)增大一次性回填注漿的范圍。 我方在第三排錨索拔除時，通過調(diào)查分析洲際廣場地下水位情況、土體物理力學(xué)性質(zhì)、簡化力學(xué)模型分析基坑的穩(wěn)定性后，結(jié)合工程實(shí)踐，通過監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，逐步擴(kuò)大了一次性回填注漿的范圍。在拔除第二排錨索的過程中，由于錨索角度變化較大，極大的增加了錨索拔除施工的難度，降低了施工進(jìn)度，由于錨索拔除工期較緊，并且根據(jù)監(jiān)控量測值，我們分析第二排錨索拔除完成后對地表沉降及

10、基坑水平位移影響很小，因此，為了加快錨索拔除施工進(jìn)度，在地表沉降和基坑水平位移很小的前提下，我單位決定繼續(xù)采用信息化反饋指導(dǎo)施工，修改為每10孔為一個回填注漿批次。6.洲際廣場錨索拔除專項監(jiān)測方案與應(yīng)急預(yù)案 6.1 地面、基坑內(nèi)巡視制度 在錨索拔除過程中，地面和基坑內(nèi)各設(shè)一名安全巡視員，密切注意錨索范圍30m范圍內(nèi)的地面沉陷、裂縫變化、圍護(hù)樁變形和土體脫落、坍塌等現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)異常情況立即報告。 6.2專項監(jiān)測方案 1、測點(diǎn)布置：洲際廣場錨索拔除設(shè)置監(jiān)測點(diǎn)10個，其中東側(cè)人行道上間距10m設(shè)置一個，共計10個，距離基坑約1020m；每5根樁布置一個傾斜測點(diǎn)，共計20個；合計30個監(jiān)測點(diǎn)。 2、測量

11、方法：采用精密水準(zhǔn)測量方法。采用洲際廣場已有的測量基點(diǎn)和附近水準(zhǔn)點(diǎn)聯(lián)測取得初始高程。觀測時各項限差應(yīng)嚴(yán)格控制在規(guī)定額度之內(nèi)，對不在水準(zhǔn)路線上的觀測點(diǎn)，一個測站不宜超過3個，超過時應(yīng)重讀后視點(diǎn)讀數(shù)，以作核對。首次觀測應(yīng)對測點(diǎn)進(jìn)行連續(xù)三次觀測，三次高程之差應(yīng)小于0.5mm，取平均值作為初始值。 3、監(jiān)測頻率與上報方式：每天監(jiān)測一次，數(shù)據(jù)匯總后立即向地鐵監(jiān)理單位和宏府地產(chǎn)集團(tuán)工程部、洲際廣場施工單位匯報。 4、數(shù)據(jù)分析與處理：地表沉降測量隨施工進(jìn)度進(jìn)行，根據(jù)開挖部位、步驟及時監(jiān)測，并將各沉降測點(diǎn)沉降值繪制成沉降變化曲線圖、沉降變化速度、加速度曲線圖，并根據(jù)沉降變化曲線圖和沉降速率來判斷沉降變化趨勢，

12、必要時采用回歸計算來推測沉降終值。 5、監(jiān)測控制標(biāo)準(zhǔn)：在信息化施工中,監(jiān)測后應(yīng)對各種數(shù)據(jù)進(jìn)行及時整理分析,判斷其發(fā)展變化規(guī)律,并及時反饋到施工中,以此來指導(dǎo)施工。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，采用級管理制度作為監(jiān)測管理方式。 6.3 應(yīng)急預(yù)案 1、對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，出現(xiàn)下列情況之一時，立即采取合理措施，并報告地鐵監(jiān)理、業(yè)主單位和宏府地產(chǎn)集團(tuán)工程部、洲際廣場施工單位。同時錨索拔除施工暫停，并采取措施進(jìn)行處理： （1）沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)有不斷增大的趨勢； （2）基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形過大或出現(xiàn)明顯的受力裂縫且不斷發(fā)展； （3）變形時態(tài)曲線長時間沒有變緩趨勢。 2、施工技術(shù)處理措施 （1）地表沉降超過-20mm，錨索拔除時孔

13、洞內(nèi)不得再加水；地表沉降超過-30mm時，地面采取注漿加固措施，或在基坑內(nèi)采取水平注漿加固措施。 （2）圍護(hù)樁傾斜超過-20mm，錨索拔除時孔洞內(nèi)不得再加水；圍護(hù)樁傾斜超過-30mm，需要采取基坑內(nèi)預(yù)支撐的措施；圍護(hù)樁傾斜超過-40mm時，暫停錨索拔除施工，基坑內(nèi)用型鋼支撐，并采取水平注漿加固措施。 3、人員緊急疏散措施 一旦地面沉降超過-50mm，或者圍護(hù)樁位移超過50mm時，人員和設(shè)備撤離現(xiàn)場，撤離通道只有現(xiàn)場馬道。此時要確保馬道暢通，不能堆積雜物和停放施工機(jī)具、車輛等。 4、緊急救助 洲際廣場基坑外是陜西省中醫(yī)藥研究院（醫(yī)院），一旦出現(xiàn)人員傷殘，傷殘人員可在5分鐘內(nèi)送到醫(yī)院。7.洲際廣場