東環(huán)南路站E2幅地連墻鎖口管起拔事故報1

1、寧波市軌道交通1號線一期工程TJ-標東環(huán)南路站E2幅地下連續(xù)墻鎖口管引拔的處理措施及其啟示廣州軌道交通建設(shè)監(jiān)理有限公司寧波地鐵監(jiān)理部二0一0年九月六日目 錄E2幅地下連續(xù)墻鎖口管引拔的處理措施及其啟示2一、導(dǎo)言2二、東環(huán)南路站地下連續(xù)墻及E2幅鎖口管概況2三、E2幅鎖口管起拔經(jīng)過3四、E2鎖口管引拔失敗的原因分析4五、事發(fā)后應(yīng)急處理措施5五、后續(xù)處理方法6六、幾點啟示（值得總結(jié)的經(jīng)驗和教訓(xùn)）10寧波市軌道交通1號線一期工程TJ-標東環(huán)南路站E2幅地下連續(xù)墻鎖口管引拔的處理措施及其啟示一、導(dǎo)言 李學遜 王扶民在地鐵明挖車站圍護結(jié)構(gòu)地下連續(xù)墻施工過程中，其接頭多采用鎖口管。鎖口管的安放與起拔是地連

2、墻施工控制的重點內(nèi)容之一。由于施工中多種復(fù)雜因素的綜合影響，使得鎖口管被埋事件時有發(fā)生，其處理方式不外乎兩種，一個是拔，一個是埋，其中能成功拔出的事例并不多見。東環(huán)南路站E2幅地連墻鎖口管起拔時由于人為操作上的失誤，自7月2日起拔失敗之后，通過采取多種處理措施，包括：附加千斤頂輔助起拔、打樁機錘擊、鉆孔減摩、全回轉(zhuǎn)鉆機切割以及搖管機輔助起拔等方法，歷盡艱辛，幾經(jīng)周折，終于在二個月后成功引拔，為最后一幅地連墻施工創(chuàng)造了條件。本文對該鎖口管的整個處理過程和方法作了詳細回顧，相信對同類事件的處理會有一定的借鑒意義。二、東環(huán)南路站地下連續(xù)墻及E2幅鎖口管概況寧波市軌道交通1號線一期工程東環(huán)南路站位于寧

3、穿路浦港路口，沿寧穿路由西北向東南走向布置，基坑北側(cè)改道以后的寧穿路（即329國道）車流量大。該站為地下二層島式站臺，起止里程為K20+585.500K21+017.000，采用明挖順作法施工?；尤L301.3m，標準段寬度為18.3m，底板埋深16.9m，；東端喇叭口寬43.2m，底版埋深約19.8m。主體圍護結(jié)構(gòu)采用地下連續(xù)墻，共124幅，其中東端頭井墻厚1000mm，墻深45 m左右，共20幅；其余墻厚為800mm，墻深42 m左右 ，共104幅。（見圖1）E2鎖口管位置圖1 東環(huán)南路站平面布置圖及鎖口管位置圖E2幅連續(xù)墻實際成槽深度為46m，厚1000mm，幅寬6.0m（設(shè)計槽深45

4、.85m，厚1000mm，幅寬6.0m）。E2幅連續(xù)墻鎖口管直徑980mm，壁厚30 mm，總長50m共六節(jié)（3m+9m×3+10m×2），其中地下埋深47m，重量約46噸。三、E2幅鎖口管起拔經(jīng)過E2幅地連墻從2010年7月1日晚21：30分開始成槽，到7月2日早上6：30成槽結(jié)束。清孔刷壁后，于當天上午8：30-9：30進行鋼筋籠和鎖口管吊裝，吊裝過程中鋼筋籠和鎖口管均順利入槽。該幅地連墻砼灌注從15：15開始，到22：00結(jié)束，砼理論方量為269m3，實灌方量270 m3。引拔機（上海產(chǎn)600T）（見圖2）從20：15開始起拔，每次起拔高度為5cm至8cm，壓力為13

5、-15MPa，連續(xù)起拔約10分鐘，當起拔高度達到60cm后，發(fā)現(xiàn)鎖口管上部冒漿，停止起拔約一小時，在這段時間內(nèi)，引拔機完全停止操作，至21:28時再次起拔時，引拔機油缸壓力上升到27MPa，發(fā)現(xiàn)引拔機打滑抱不住鎖口管（見圖3），之后引拔機再也未能抱緊鎖口管，無法繼續(xù)起拔。 600T引拔機抱箍打滑圖2 600T引拔機圖3 抱箍打滑四、E2鎖口管引拔失敗的原因分析據(jù)現(xiàn)場查看及檢查發(fā)現(xiàn)該處導(dǎo)墻并沒有明顯變形，引拔機也沒有故障。通過檢查砼澆注及引拔記錄，分析原因如下：（1）起拔時間過晚且未連續(xù)起拔。該槽段砼澆注開始時間為中午15：15，而鎖口管開始引拔的時間為20：15，其間間隔了整整5個小時，明顯遲

6、于地下鐵道工程施工及驗收規(guī)范規(guī)定的2-3小時的起拔要求。當起拔高度達到60cm后，千斤頂油泵壓力已達到13Mpa-15MPa（見圖4），對此并未引起重視，加之又停止起拔約一個小時。起拔時間過晚和未連續(xù)起拔是造成本次鎖口管引拔失敗的主要原因。 壓力達到15MPa砼繞流圖4 起拔壓力達到15MPa圖5 砼繞流（2）砼繞流。該幅墻砼澆注過程中，砼順著鎖口管繞流里住鎖口管，曾發(fā)現(xiàn)鎖口管發(fā)生過冒漿現(xiàn)象，事后的處理過程也證實，該幅墻砼澆灌時存在砼繞流現(xiàn)象（尤其是倒數(shù)第二節(jié)鎖口管）（見圖5），從而加大了鎖口管的握裹力和摩擦力。（3）鎖口管上部向東北側(cè)傾斜。從后續(xù)處理過程來看，當全回轉(zhuǎn)鉆機采用1.5m套管往下

7、切割砼至9m位置時，發(fā)現(xiàn)鉆頭已碰到鎖口管上，說明該鎖口管上部已嚴重傾斜（約0.5m），不利于回轉(zhuǎn)鉆機鉆進和后續(xù)引拔機起拔，不得已將該套管取出，重新定位后再次鉆進。（4）砼供應(yīng)不及時。檢查砼澆注記錄發(fā)現(xiàn)，第13車至第14車以及第22車至第23車混凝土發(fā)車間隔時間分別為1小時左右。砼發(fā)車間隔時間長導(dǎo)致了引拔工對始拔時間和起拔高度的錯誤判斷。（5）鎖口管變形。通過對之前施工槽段超聲波檢測圖象的分析發(fā)現(xiàn)，一般槽段砼面與鎖口管的接觸面均呈現(xiàn)不同程度的曲線狀，說明鎖口管并不成一條直線，該槽段也應(yīng)當存在類似情況，從而加大了鎖口管的摩擦力和起拔難度。（6）當日氣溫高。測得當日氣溫高達37攝氏度，分析認為混凝土

8、的初凝時間提前也是鎖口管起拔困難的原因之一。五、事發(fā)后應(yīng)急處理措施當發(fā)現(xiàn)油缸壓力上升至27MPa引拔機打滑無法抱住鎖口管后，施工方立即采取以下應(yīng)急處理措施來試圖將該鎖口管拔出：a) 鋼扁擔（圓鋼）輔助法當晚采用一根直徑10cm的圓鋼從扁擔孔橫穿鎖口管，再用引拔機（600T）抱住鎖口管頂?shù)皆搱A鋼后再起拔，在200T吊車的配合下，引拔機壓力達到30Mpa時，該圓鋼嚴重變形（見圖6），插管口被頂裂（見圖7），而鎖口管仍無法拔動。圓鋼變形插管口變形圖6 圓鋼變形 圖7 扁擔孔變形b）附加千斤頂輔助引拔法鑒于單靠600T引拔機無法拔動鎖口管，為了增加起拔力，當天晚上從鄰近工點急調(diào)2臺附加千斤頂（各200

9、T）（見圖8），2小時后到達現(xiàn)場來輔助引拔機起拔。附加千斤頂加上引拔機千斤頂中間，頂住引拔機后再同步起拔，在200T吊車的配合下，引拔機油缸壓力達到30 Mpa（極限壓力），鎖口管依舊無法起拔。至此，應(yīng)急引拔宣告失?。ㄒ妶D9）。附加千斤頂打滑痕跡圖8 附加千斤頂 圖9 引拔機抱箍打滑 五、后續(xù)處理方法 需要指出的是，E2幅地連墻鎖口管所處的位置十分特殊，該幅墻恰好位于該站東端頭北側(cè)（見圖10），離北側(cè)改道后的329國道僅3.5m左右，按該站連續(xù)墻的施工順序，該幅墻為倒數(shù)第二幅，剩下的最后一幅墻（E1）為轉(zhuǎn)角閉口幅。根據(jù)總體設(shè)計籌劃，東環(huán)南路站東端頭設(shè)計有四個盾構(gòu)進出洞門，其中中間兩個洞門供1號

10、線一期出段線和入段線的盾構(gòu)機到達，外側(cè)兩個洞門則分別供二期左線和右線盾構(gòu)機始發(fā)或接收，E2幅地連墻鎖口管恰好侵入該站二期左線盾構(gòu)洞門位置35 cm，（見圖11）如不將其拔出，將直接影響二期左線盾構(gòu)的始發(fā)或接收。為了減少二期盾構(gòu)破除鎖口管的風險，也為了保證東環(huán)南路站地下連續(xù)墻的整體性，寧波市軌道交通指揮部明確要求必須將該鎖口管拔出，不可填埋。有鑒于此，承包商先后采取了以下措施來拔除該鎖口管。E2鎖口管鎖口管進入洞門35cm圖10 E2鎖口管平面位置 圖11 E2鎖口管與二期左線洞門的關(guān)系（1）打樁機錘擊法借鑒以往其它工點被埋鎖口管的處理經(jīng)驗，經(jīng)研究決定采用柴油打樁機將該鎖口管往下錘擊，以使鎖口管

11、與周邊砼分離，從而減少摩阻力，爾后再用引拔機起拔。該打樁機于7月4日晚開始進場，型號為DH558-110M，錘重8T。錘擊前，在鎖口管上部加蓋兩塊厚3 cm鋼板（見圖12），側(cè)壁上焊接4塊鋼肋板，以防止錘擊時損壞鎖口管頂部。（見圖13）整個錘擊先后進行過二次，其中，第一次于7月5日下午開始，共打了42錘，鎖口管下沉了60cm。然后，改用從上海調(diào)來的一臺600T引拔機起拔，該引拔機兩側(cè)各帶一個200t輔助千斤頂，故總引拔力可達1000T（600T+2*200T），并在鎖口管側(cè)壁焊接8塊鋼肋板（牛腿），以防引拔機在起拔過程中抱扣打滑。此時引拔機油缸壓力從22 Mpa上升到30 Mpa，已達其極限，

12、而鎖口管的起拔量仍為60cm，仍無法繼續(xù)起拔。頂部加蓋錘擊鎖口管圖12 鎖口管頂部焊接鋼蓋板 圖13 打樁機錘擊鎖口管（2）鉆孔減摩+打樁機錘擊法由于單純的錘擊法起拔效果并不理想，為了減少鎖口管周邊的摩擦力，決定在鎖口管背砼一側(cè)（北側(cè)）緊鄰該鎖口管采用鉆孔樁機鉆孔（見圖14），鉆孔直徑800mm，深46m，以形成一個臨空面，減小該側(cè)土體的摩阻力；此后，用80T履帶吊橫向（由南向北）撞擊該鎖口管，鎖口管頂部向北側(cè)位移約20 cm；再用打樁機對該鎖口管進行第二次錘擊，此次共打了26錘，鎖口管下沉量仍為60cm。然后，再用前述引拔機起拔。為增加引拔機的握裹力，防止抱扣在起拔過程中打滑，在鎖口管側(cè)壁上

13、焊接4塊20mm厚的鋼肋板，并在兩側(cè)各加一個200t千斤頂頂住引拔機后再起拔。引拔過程中，發(fā)現(xiàn)引拔機油缸壓力從28Mpa瞬間變?yōu)?，鎖口管上升量仍為60 cm。經(jīng)過分析，判斷是鎖口管的第一節(jié)與第二節(jié)接頭處的插銷端部被剪斷（見圖15），故只能將第一節(jié)鎖口管取出，未能繼續(xù)起拔。此法未能獲得成功。鎖口管旁邊鉆孔插銷被剪斷圖14 鉆孔減少摩擦力圖15 鎖口管插銷被剪斷（3） 全回轉(zhuǎn)鉆機切割法上述措施失效之后，經(jīng)各方研究，決定引進上海海騰地下工程有限公司日產(chǎn)ME-150型全回轉(zhuǎn)鉆機來起拔該鎖口管（見圖16）。此法起拔鎖口管的基本思路是：首先，用1.5m鋼套管套住鎖口管，然后利用全回轉(zhuǎn)鉆機驅(qū)動鋼套管作36

14、0度旋轉(zhuǎn)，利用鋼套筒底端鑲嵌的鋸齒狀鈦合金刀頭切割墻體砼，鉆進深度初步定為12m；然后，改用1.3 m鋼套管（見圖17）（其摩阻力要小于1.5 m的鋼套管，有利于提高鉆進速度和深度）套住鎖口管，繼續(xù)往下鉆進，其鉆進深度以鎖口管能夠起拔為標準；最后，使用吊機配合搖管機引拔該鎖口管。其處理過程如下：（1）7月24日ME-150型全回轉(zhuǎn)鉆機進場，7月26日開始鉆進，（2）第一次采用1.5m鋼套管（每節(jié)9米），定位后往下鉆進約9m，用時8天。由于定位不準，鋼套管未能準確套住第二節(jié)鎖口管（與鎖口管上部傾斜亦有關(guān)系），致使鉆頭在9m處觸碰到第二節(jié)鎖口管頂部，故停止鉆進。鉆機鉆進1.3m鉆頭圖16 全回轉(zhuǎn)鉆

15、機鉆進 圖17 1.3m鉆頭 （3）第二次先將9 m鉆筒取出，仍采用1.5m套管并更換鉆頭，經(jīng)重新定位后往下鉆進，累計鉆進至13m后停鉆，用時3天，將上部第一節(jié)長9m的鎖口管放入，與第二節(jié)鎖口管對位并人工初步對接。（4）第三次將1.5m鋼套管換成1.3m套管（每節(jié)4米或6米），繼續(xù)往下鉆進，鉆進至地下28m時，由于全回轉(zhuǎn)鉆機發(fā)動機故障，加之鉆頭磨損嚴重，鉆進速度過慢（一天只有10 cm左右），故停止鉆進，準備試拔。若鎖口管能夠拔動，則大功告成；若拔不動，則更換鉆頭，繼續(xù)鉆進。此次共享時13天，其間更換過二次刀頭（共19把），還更換過一次帶刀頭的套管（長2.5 m）。（5）焊工從鎖口管內(nèi)部下到地

16、下9m處，對第一節(jié)與第二節(jié)鎖口管接頭部位再次實施焊接，本次采用八塊3 cm厚鋼板（12*24）立面焊接，共進行三次，其中第一、第二次采用手工弧焊，考慮到手工焊質(zhì)量不一定能滿足鎖口管起拔的強度要求且焊接速度過慢，第三次采用二氧化碳氣體保護焊（高強度焊條且能自動均勻焊接），且將鎖口管接頭部位全部滿焊，共耗時7天。由于時值盛夏，氣溫高達38度，加之作業(yè)空間狹小，只能容納一人作業(yè)，勞動強度非常大，采用空壓機通風，小面包車送空調(diào)冷氣，三名電焊工輪流作業(yè)，每人作業(yè)時間不超過40分鐘。全部焊接完成之后，采用日本三菱貝洛特鉆機（俗稱搖管機）正反來回旋轉(zhuǎn)1.3m的套管，使該套管周邊渣土松動，并將第一節(jié)長6米的1

17、.3m的套管取出，以更大程度地減小摩擦阻力。（6）焊接完畢后，從8月23日晚開始試拔，此次采用日本神鋼800T引拔機，其抱扣直徑可達2米，最大起拔高度40公分，最高油壓25 Mpa；另加2臺200T油壓千斤頂輔助起拔，其油缸壓力達到75Mpa（極限壓力），鎖口管起拔高度達到18cm后，因底部導(dǎo)墻支撐力不夠及地面下沉，故停止起拔，進行導(dǎo)墻及地面鋼筋砼加固（平均厚70cm）。（7）9月1日晚開始再次試拔，由于日本神鋼引拔機抱扣損壞（見圖18），無法繼續(xù)起拔，故另外采用上海長宇600T引拔機，其抱扣直徑最大為1.2米，最大引拔高度80公分，最高油壓28Mpa，另加2臺200T附加千斤頂（見圖19），

18、附加千斤頂油壓達到62Mpa，每次起拔高度20cm，共進行三次，鎖口管累計起拔高度達到60cm。抱扣損壞附加千斤頂圖18 引拔機抱扣損壞 圖19 附加千斤頂（8）9月2日中午，引拔正常進行，此時去掉輔助油缸，每次引拔高度仍為20cm。直到9月2日晚，每次起拔高度增加到80cm，引拔力下降至500T，對應(yīng)的油缸壓力為1820MPa。第一、第二節(jié)鎖口管一次拔出，其它各節(jié)是拆除連接銷后逐節(jié)拔出。（見圖20）（9）到9月3日，引拔力進一步減小至200250T，對應(yīng)的油壓減至1113MPa，直至下午4：50，將最后一節(jié)鎖口管全部拔出（見圖21）。連續(xù)拔除最后一節(jié)圖20連續(xù)拔除后的鎖口管圖21 最后一節(jié)鎖口管六、幾點啟示（值得總結(jié)的經(jīng)驗和教訓(xùn)）盡管此次東環(huán)南路站E2幅鎖口管最終被成功起拔，但畢竟屬于一起不大不小的工程事故，其處理過程過于漫長，時間上拖得太久，歷時整整二個月；經(jīng)濟上耗資太大，花費了近百萬元，動用了多種型號的引拔機、打樁機、鉆孔樁機、全回轉(zhuǎn)鉆機（見圖22）、搖管機（見圖23）等大型設(shè)備，既影響了地下連續(xù)墻的施工進度，又耗費了大量的時間、財力和精力，個中的教訓(xùn)值得總結(jié)和記取。其教訓(xùn)和啟示至少有以下幾點：全回轉(zhuǎn)鉆機搖管機圖22 ME-150型全回轉(zhuǎn)鉆機圖23 貝洛特搖管機（1） 鎖口管初次起拔及連續(xù)起拔間隔時間的把握是鎖口管能否順利起拔的