蓋挖逆作車站工程AM樁施工工法

1、2014年度參評三級工法 AM樁施工工法 PAGE 第 PAGE 8 頁 共 NUMPAGES 8 頁AM樁施工工法1.前言隨著城市的不斷發(fā)展，高層建筑越來越多、地面交通越來越擁堵，城市軌道交通建設(shè)尤其是地鐵車站面臨著施工場地越來越狹小、建筑物保護成本及風(fēng)險越來越高的窘境，地鐵車站如采用蓋挖逆作法施工可在一定程度上緩解以上壓力。蓋挖逆作法施工基坑暴露時間短可以盡快恢復(fù)地面交通，圍護結(jié)構(gòu)變形小，有利于保護臨近建筑物和構(gòu)筑物。蓋挖逆作法中立柱施工是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，傳統(tǒng)定位器施工方法安全風(fēng)險大、定位精度低，而AM樁工法不但施工安全、速度快、精度高，而且可以有效縮短抗拔樁長度，是蓋挖逆作車站中立柱施工的一種

2、理想方法。合肥地鐵大東門站采用蓋挖逆作施工。車站抗拔樁直徑分2000mm、1800mm兩種樁型，直徑2000mm灌注樁，設(shè)兩道直徑3000mm擴大頭，分別位于樁底標高及樁底以上9.4m處，直徑1800mm擴底灌注樁，設(shè)1道直徑3000mm擴大頭，位于樁底。永久性鋼管柱安裝采用HPE液壓垂直插入法施工，永久性鋼管混凝土柱根據(jù)樁長直徑有700、800、900mm三種，鋼管壁厚20mm，最大法蘭直徑1600mm，鋼管插入樁頂以下3.95m。2.工法特點2.1 采用擴底抗拔樁可以提高樁基抗拔能力30%以上。2.2全部機械化作業(yè)，減少人員進入樁底安裝定位器的風(fēng)險。2.3 永久性鋼管柱安裝垂直度、平面位置

3、精度高，提高工程質(zhì)量。3.適用范圍本工法適用于土層或軟巖地層蓋挖逆作法建筑物抗拔樁、中立柱施工，適用鋼管柱直徑3002500mm，鋼管柱的長度50m，鋼管柱的重量80T。4工藝原理抗拔樁采用全液壓可視可控擴底旋挖鉆機進行擴底，保證樁基抗拔效果；根據(jù)兩點定位原理，通過HPE插入機的夾具抱緊鋼管柱，HPE插入機上下往復(fù)運動將鋼管柱向下插入，通過安裝在鋼管柱上的傳感器在操作室利用電腦控制系統(tǒng)調(diào)整鋼管柱垂直度及平面位置，最后結(jié)合人工測量保證鋼管柱安裝精度。5施工工藝流程與操作要點5.1施工工藝流程（圖1）AM全液壓旋挖鉆機定位施工現(xiàn)場準備埋設(shè)鋼護筒等徑樁成孔利用擴孔鉆頭第一次清孔安裝鋼筋籠等徑樁成孔至

4、設(shè)計深度如沉渣超標進行二次清孔擴底成孔結(jié)束，測量孔深測量孔深灌注混凝土混凝土灌注完畢鋼筋籠制作鋼筋籠驗收穩(wěn)定液循環(huán)穩(wěn)定液處理回收廢 棄不合格穩(wěn)定液儲藏池邊鉆邊注入穩(wěn)定液穩(wěn)定液配制安裝導(dǎo)管檢測沉渣擴底成孔開始液壓垂直插入機就位垂直插入永久性鋼管柱鋼管柱內(nèi)澆筑砼鋼管柱安裝完成砼養(yǎng)護填充鋼柱外縫隙拔出鋼護筒圖-1 AM樁施工工藝流程5.2操作要點5.2.1埋設(shè)護筒樁位測量放樣后用旋挖鉆機鉆孔至鋼護筒需埋設(shè)深度，旋挖鉆機移開，HPE液壓垂直插入機就位。HPE液壓垂直插入機的定位器中心與樁位中心對齊，控制護筒中心位置；就位后HPE液壓垂直插入機驅(qū)動鋼護筒360度旋轉(zhuǎn)沉入鋼護筒至地面以下7.5m，護筒埋設(shè)

5、后移除HPE液壓垂直插入機。本工程鋼管柱柱頂在地面以下6m，埋設(shè)鋼管柱后需拆除鋼管柱送柱的工具柱，因此鋼護筒的長度應(yīng)不少于8m，護筒直徑應(yīng)比樁直徑大200mm，確保人工下入孔內(nèi)6m切除工具柱的安全。5.2.2成孔護筒埋設(shè)完畢后，用泥漿泵向孔內(nèi)注入穩(wěn)定液，使用旋轉(zhuǎn)鉆機至中風(fēng)化巖層，隨后更換沖擊鉆機完成中風(fēng)化巖層的成孔。鉆進中根據(jù)嚴格控制穩(wěn)定液的質(zhì)量，及時向孔內(nèi)注入穩(wěn)定液使孔內(nèi)水位高出地下水位2m以上。旋挖鉆鉆孔過程中，用兩臺經(jīng)緯儀雙向隨時檢測鉆機鉆桿的垂直度，當(dāng)鉆孔有傾斜時，可往復(fù)進行掃孔修正，直至垂直度符合要求。沖擊鉆成孔過程中經(jīng)常檢查鋼絲繩在錘頭沖擊前后的狀態(tài)，必要時采用超聲波檢測儀進行垂直

6、度檢測，確保成孔垂直度滿足要求。在成孔過程中或成孔后孔壁坍塌，輕度塌孔應(yīng)加大穩(wěn)定液密度和提高水位；嚴重塌孔，應(yīng)回填粘土，等待一定時間后采用低速鉆進。鉆孔時經(jīng)常檢查穩(wěn)定液的性能，當(dāng)各項指標超過上下限時，應(yīng)及時調(diào)整。5.2.3擴底AM工法可視全液壓擴底旋挖鉆機更換AM工法擴底魔力鏟斗進行擴底成孔作業(yè)，本工程為2000mm擴至3000mm,在擴底施工時，通過映像監(jiān)視系統(tǒng)，在自動管理中心的指揮下，回轉(zhuǎn)擴底鏟斗在進行旋轉(zhuǎn)中切削土體實現(xiàn)擴孔作業(yè)，鏟斗的刀排鑲嵌鈦合金，被平均分成二份或四份進行巖土的切削挖掘，實施水平擴底，期間產(chǎn)生的巖土砂礫被鏟斗所容納，收回鏟斗交帶到地面。擴底成孔結(jié)束后，測量孔深并組織監(jiān)理

7、單位進行確認。 圖-2 AM可視全液壓擴底旋挖鉆機成孔作業(yè) 圖-3 AM可視擴底影像管理裝置AM可視全液壓旋挖擴底鉆孔灌注樁護壁采用人造穩(wěn)定液，穩(wěn)定液比重應(yīng)控制在1.2以內(nèi)。 清孔時將擴底魔力鏟斗（桶式，帶檔板）放至孔底，通過鏟斗旋轉(zhuǎn)鉆進渣土達到清孔目的。安裝鋼筋籠后采用所舉反循環(huán)進行二次清孔。5.2.4澆筑混凝土鋼筋籠采用100噸履帶吊整體吊裝,要嚴防碰撞、變形。在穩(wěn)定液比重、粘度、含砂率及沉渣厚度等控制指標滿足規(guī)范要求后，方可進行下道工序。清孔結(jié)束后必須在30分鐘內(nèi)灌注混凝土，否則必須重新清孔，水下混凝土采用C35，考慮灌注樁混凝土澆筑完成后安裝鋼管柱，混凝土的初凝時間控制在36小時以上，

8、考慮鋼管柱插入需要一定的時間，單樁澆注混凝土的澆注時間應(yīng)控制在4小時內(nèi)。首次混凝土灌注料，初灌料不應(yīng)小于計算初灌方量，混凝土必須連續(xù)灌入，控制導(dǎo)管埋深在25米。要嚴格檢查混凝土的坍落度及和易性，坍落度一般控制在1822?；炷凉嘧r，提升導(dǎo)管要慢并平穩(wěn)提升，嚴防碰撞鋼筋籠。在保證樁頭混凝土質(zhì)量的前提下，最后一次混凝土澆灌量要考慮插入鋼管柱所占體積。5.2.5 HPE垂直插入機就位對中混凝土灌注完成后，重新放出樁位為中心，并將十字線標記在護筒上。復(fù)核樁位后，將HPE液壓插入機械的定位器中心與基礎(chǔ)樁位中心在同一垂直線上，然后吊裝HPE垂直插入機就位， HPE液壓插入機根據(jù)定位器就位對中。5.2.6

9、調(diào)整HPE垂直插入機水平度就位對中后，HPE液壓插入機械可手動、自動調(diào)整水平度，并重新復(fù)核中心位置，滿足要求后即可吊裝鋼管柱入孔。5.2.7吊裝鋼管柱鋼管柱對接工具柱后的長度在41m以上，為保證吊裝時不產(chǎn)生變形、彎曲，采用二臺吊車多點抬吊，將鋼管柱垂直緩慢放入HPE垂直插入機上，抬吊的設(shè)計是保證鋼管柱不產(chǎn)生變形、彎曲的前提，根據(jù)我公司的經(jīng)驗，吊點設(shè)計如下圖： 圖-4 HPE液壓垂直插入機 圖-5 鋼管柱吊裝 5.2.8 HPE垂直插入機液壓插入鋼管柱鋼管柱吊放至HPE垂直插入機內(nèi)，下入孔內(nèi)至第二道法蘭（頂部向下第二道）后，由HPE垂直插入機抱緊鋼管柱，并復(fù)測鋼管柱垂直度，滿足要求后垂直插入孔內(nèi)

10、，剛開始下放鋼管柱時，由于鋼管柱的自重，鋼管柱能自由下入孔內(nèi)一定深度，當(dāng)浮力大于鋼管柱重量后，由HPE垂直插入機將鋼管抱緊，由液壓插入裝置的液壓下壓力將鋼管柱下壓插入孔內(nèi)，當(dāng)插至混凝土頂面后，重新復(fù)測鋼管垂直度，此時根據(jù)安裝在鋼管柱上的垂直儀來檢測鋼管柱的垂直度，測定數(shù)據(jù)可根據(jù)電腦分析確定鋼管柱的垂直度，滿足垂直度要求后繼續(xù)下壓插入至混凝土中；如不滿足要求可調(diào)整HPE垂直插入機的水平度直至鋼管柱垂直度滿足要求。 圖-6 HPE插入機 圖-7 插入鋼管柱5.2.9鋼管柱四周回填碎石HPE液壓垂直機垂直插入永久性鋼管柱后，根據(jù)設(shè)計圖紙鋼管柱安裝完成后在四周回填細沙，考慮到細沙在護壁穩(wěn)定液中無法沉淀

11、密實，在鋼管柱安裝后可對永久性鋼管柱四周進行碎石回填，碎石的粒徑不得大于25mm，一般采用5-25連續(xù)級配的碎石，回填時碎石在鋼管柱四周均勻填入，碎石回填高度與永久性鋼管柱頂標高以下500mm，上部等工具柱拆除后回填；回填時排出的穩(wěn)定液用泥漿泵抽至廢漿池后外運清除。5.2.10澆筑鋼管柱內(nèi)砼永久性鋼管柱四周回填后，可澆筑永久性鋼管柱內(nèi)混凝土，先下放永久性鋼管柱內(nèi)的鋼筋籠，采用吊筋將鋼筋籠固定在永久性鋼管柱上口，控制鋼筋籠頂標高，再下放導(dǎo)管進行永久性鋼管柱內(nèi)的混凝土灌注，永久性鋼管柱內(nèi)混凝土為干作業(yè)灌注，在灌注時需特別注意永久性鋼管柱法蘭部位的混凝土密實度，當(dāng)灌注到法蘭部位時，需上下抽動導(dǎo)管使混

12、凝土充分填筑法蘭底部的空隙，混凝土澆筑至鋼管柱頂以下200mm，便于后續(xù)接柱。5.2.11切除工具柱當(dāng)鋼管柱四周回填并澆筑鋼管柱內(nèi)混凝土后，四周回填碎石已固定永久性鋼管柱，即可拆除上部送柱工具柱，割除永久性鋼管柱與送柱工具柱連接部位，拆除送柱工具柱后由吊車將HPE垂直插入機移位即可。5.2.12回填孔口拔除鋼護筒永久性鋼管柱內(nèi)的混凝土達到初凝后，對鋼管柱內(nèi)上口未澆筑混凝土的回填細砂，便于今后開挖清理；其余部位回填碎石或易密實的砂土至孔口，拔除鋼護筒。6 主要材料與機具設(shè)備(見表6-1)表6-1 主要材料及主要機具設(shè)備序 號名 稱規(guī) 格 型 號數(shù) 量（臺）備 注1鋼墊板42m62碎石若干根據(jù)回填

13、數(shù)量備用3氣割設(shè)備14挖掘機15AM工法擴底旋挖鉆機AM620016旋挖鉆機SWDM-2817履帶吊150噸18履帶吊80噸19沖擊鉆機CZ-8若干巖層，數(shù)量根據(jù)實際確定10HPE液壓垂直插入機311全站儀112紅外線水平儀LS627113超聲波地下連續(xù)墻檢測儀UDM150Q17質(zhì)量控制7.1 抗拔樁基底為土層時宜用旋挖鉆機成孔，基底為巖層時宜用沖擊鉆機成孔，以保證樁孔的垂直度，樁孔的垂直度控制在L/300以內(nèi)。7.2鋼管柱、工具均在工廠加工，并根據(jù)其長度及運輸能力考慮是否需在現(xiàn)場對接，在現(xiàn)場對接后經(jīng)探傷檢測合格方可使用。鋼管柱及工具柱的加工要求 鋼管柱對接的焊縫，外表面必須光潔、平整，不得出

14、現(xiàn)凹凸不平的現(xiàn)象，格構(gòu)柱搭接板焊接在內(nèi)側(cè)。 對接鋼管柱表面平整度要控制在1/600。 縱面彎曲值：F1/600且f5mm。 鋼管柱橢圓度f/D3/600。 起吊撓度1/600。7.3鋼管柱安裝質(zhì)量標準立柱中心線和基礎(chǔ)中心線允許偏差5mm；立柱頂面不平度允許偏差5mm；立柱頂面標高和設(shè)計標高允許偏差0-20mm； 立柱不垂直度允許偏差L/1000mm，最大不大于15mm（傳統(tǒng)工法最高精度僅能滿足小于1/500）；各柱間距離允許偏差小于柱距的1/1000mm；各柱上下兩平面相應(yīng)對角線差允許偏差20mm；7.4工具柱長度應(yīng)能保證其重復(fù)使用，一般按柱頂至地面高度+設(shè)備高度4.5m+預(yù)留操作高度1m計算

15、，根據(jù)計算取最長的加工，工具柱的數(shù)量900直徑不少于4根，800mm直徑不少于4根，700mm直徑不少于1根，工具柱的直徑、壁厚與鋼管柱相同，鋼管柱與工具柱對接時接頭部位需增加內(nèi)襯管，內(nèi)襯管外徑宜比鋼管柱直徑小1020mm，便于工具柱與鋼管柱對接，做法詳見下圖： 圖-8 鋼管柱現(xiàn)場探傷檢測 圖-9 鋼管柱與工具柱連接詳圖7.5為了保證鋼柱定位的精確度和垂直度，在鉆孔灌注樁澆灌完成后，必須馬上進行場地的平整。場地平整時，土體要擠壓密實，地面的平整度要一致，以確保HPE液壓插入機械就位、定位的準確。7.6在鉆進過程中?？變?nèi)穩(wěn)定液液面始終高于地下水位2m以上，以保證孔內(nèi)穩(wěn)定液起到平衡孔壁的作用。7.

16、7抗拔樁鋼筋籠頂鋼筋在不大于樁孔直徑的情況下宜成喇叭狀向外張開，以便于鋼管柱的插入。7.8抗拔樁需灌注超緩凝混凝土，緩凝時間在36小時以上，混凝土灌注前必須有專人負責(zé)復(fù)核混凝土性能是否符合要求。7.9 抗拔樁混凝土灌注量要考慮鋼管柱插入所占體積，避免后期鑿除工作量過大。7.10 鋼管柱用HPE機安裝到位后有須進行我工測量復(fù)核，確保安裝精度。7.11鋼管柱內(nèi)混凝土在灌注時需特別注意鋼管柱法蘭部位的混凝土密實度，當(dāng)灌注到法蘭部位時，需上下抽動導(dǎo)管使混凝土充分填筑法蘭底部的空隙。7.12鋼管外回填碎石粒徑不宜過大，一般控制在50mm以內(nèi)，以免損傷鋼管柱及其防腐涂層。7.13鋼管柱對接后、工具柱焊接后

17、均需進行垂直度檢測，只有滿足要求后才能使用。8. 安全措施8.1施工過程吊裝作業(yè)較多，應(yīng)經(jīng)常檢查吊索吊具；吊裝作業(yè)時施工人員在要站在吊車回轉(zhuǎn)半徑之外，防止造成人身傷害。8.2鋼管柱下插過程是通過液壓實現(xiàn)的，在下插過程中，施工人員距離HPE機、泵車不得小于4m，防止液壓油噴出傷人。8.3鉆機和擴孔機等施工機械應(yīng)停放于平坦處，防止因機械失穩(wěn)造成人員、機械受損。8.4鋼管柱內(nèi)回填碎石須沉降4小時以上可進入護筒內(nèi)切割工具柱，進入人員應(yīng)佩戴安全帶。8.5樁孔四周為硬化地面且在成孔過程中保存較好的可在HPE機放置普通鋼板，否則應(yīng)下墊特制大型鋼墊板。9.環(huán)保措施9.1施工過程中產(chǎn)生的泥漿盡量循環(huán)利用，不能利用的廢應(yīng)經(jīng)沉淀池沉淀達標后排放。9.2應(yīng)經(jīng)常檢查施工機械的液壓系統(tǒng)和輸油系統(tǒng)，防止因油料泄漏對周圍環(huán)境造成污染。9.3大型機械應(yīng)經(jīng)常維修、加潤滑油，控制施工過程中產(chǎn)生的噪音在規(guī)范允許滿園內(nèi)。10效益分析本工法所帶來的經(jīng)濟效益和社會效益明顯，主要表現(xiàn)在：9.1 鋼管柱垂直精度高，提高施工質(zhì)量，能充分發(fā)揮鋼管柱的承載能力；定位準確方便，單柱安裝施工周期短，大大節(jié)約施工工期；避免常規(guī)永久性鋼管柱安裝人工入樁孔內(nèi)施工作業(yè)，降低安全風(fēng)險；擴底樁提高承載力30%以上，能大大降低施工成本。地鐵車站使用圓形柱結(jié)構(gòu)外形美觀，抗震性能好，加上施工簡便，具有廣闊的應(yīng)用前景。11工程實例我單