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1、1 工程概況上海軌道交通7號線5標區間隧道采用f6 340 mm土壓平衡盾構施工，在中山北路、鎮坪路路口處，盾構要穿越f3 500 mm污水總管；下行線還遇到中山北路高架B32橋墩下的1根廢棄的鉆孔灌注樁（長37 m、直徑1 m、C30的原承重樁；樁邊線離f3 500 mm污水總管僅2.2 m），為順利拔除該深樁基，又保證污水管線安全，還必須保證盾構順利地在拔樁區域推進，難度非常大。為確保拔樁期間高架道路順利通行，在拔樁前，需先施工新的樁基和承臺，搭設臨時鋼棧橋，使高架道路臨時繞道，然后拆除拔樁區域部分高架橋，破除樁基上承臺，再進行拔樁。圖1為污水管、隧道、樁的位置關系平、剖面圖。圖1 污水管2、隧道、樁位置關系平剖面圖 3 500 mm污水總管為鋼筋混凝土預制管（管壁厚33 cm，管節長3 m，F型鋼板接頭），管頂埋深6.2 m，管內有沼氣；與樁凈距2.72 m。 需拔除已竣工13年的鉆孔灌注樁，其直徑為1 000 mm(設計值)，樁身自重達730 kN；樁身上部（25 m）主筋配置為8f208f19，主筋抗拉極限為1 920 kN，下部（12 m）主筋配置為819，主筋抗拉極限為910 kN；樁身被四周的土握裹著，若要順利拔出樁基，必須克服較大的摩阻力（估算值為3 391 kN）。 施工現場土層復雜，見表1。表1 土層特征層號土層名稱含水量/%重度/kNm-3孔隙比塑性指數液性指3、數內聚力/kPa內摩擦角/()標貫/擊壓縮系數/MPa-1壓縮模量/MPa褐黃灰黃色粉質黏土30.219.00.8612.30.7228.0220.326.051灰色黏質粉土33.818.50.978.0286.70.247.502灰色砂質粉土33.018.50.936.0309.60.199.501灰色淤泥質黏土49.017.01.4120.31.3712.0131.032.281-1灰色黏土40.917.71.1920.40.9619.0110.762.781-2灰色粉質黏土33.918.21.0113.80.9316.0180.503.98暗綠草黃色粉質黏土24.120.00.6914.4、20.3162.01512.00.218.161草黃色黏質粉土28.918.90.8410.03025.90.1810.672 拔樁方案比選為了在拔除深樁基時，盡量減小對周圍環境的影響，曾對多種拔樁方式進行比較。拔除樁基，首先要減小樁周摩阻力，主要方法有下鋼護管法（振動式和回鉆式）和高壓旋噴法。 高壓旋噴法對周圍環境影響大； 振動式下鋼護管法是采用150200 kW的振動錘，將設計的鋼套管沉入樁頂以下25 m處，然后在鋼套管內用高壓水將樁與鋼套管內壁之間的土體沖掉，再用起拔設備直接拔出樁基，此法在振入鋼套管時，對地表振動大，對周圍環境影響大； 回鉆式下鋼護管法是利用全回轉設備產生的下壓力和扭矩5、，驅動鋼套管轉動，利用管口的高強刀頭對土體的切削和高壓水對土體的沖刷作用，將套管鉆入地下，去除套管與樁體間的土體后，減小了樁周的摩阻力，拔出樁，鋼套管同樣采用旋轉方式拔出，對周圍環境影響小。本工程選用RT260H全回轉鉆機進行拔樁。3 RT260H全回轉鉆機拔樁施工起拔設備采用RT260H型全回轉鉆機，選用鋼套管直徑為2 000 mm，套管有兩方面功能，一方面將頂部驅動設備提供的扭矩和壓入力傳遞給刀頭，同時在鉆進的過程中還起到支護孔壁、防止孔壁坍塌的作用，鋼套管長度為39 m；并配備德國利渤海爾120 t吊車。3.1 RT260H全回轉鉆機RT260H全回轉鉆機的性能參數見表2。 表2 RT26、60H全回轉鉆機性能參數3.2 施工流程破除承臺暴露樁基頂部，施工鋼筋混凝土路面與樁同心，鉆入2 m直徑的鋼套筒用高壓水槍清除套筒與樁間的土體在鋼套管內打入注漿管拔樁，在注漿管內注入膨潤土漿液鋼套管內灌入砂漿，拔除鋼套管。3.3 拔樁施工過程 在拔樁區域施工鋼筋混凝土基礎，作為拔樁的反力基礎。鋼筋混凝土層厚30 cm，C30混凝土，配筋為f16200雙層鋼筋網片。 安裝全回轉設備，見圖2。先將全回轉鉆機固定在鉆孔樁中心上方，將鉆機和動力箱、操作室相接；然后安裝反力架（防止全回轉鉆機在鉆進過程中發生扭動），在反力架的另一頭置1輛120 t吊車，吊車履帶壓住反力架，并配合鋼套筒的安裝和清障工作。圖7、2全回轉設備安裝圖 用RT260H全回轉鉆機將鋼套管壓入（與待拔灌注樁同心），回轉速度為1 m/min，壓入深度30 m（只需拔出上部25 m樁）。鋼套管直徑為2 000 mm，長度為39 m（其中6 m長的6節，3 m長的1節），在鋼套管端部布置刀頭，并配置負載控制裝置(B.CON機構)，使鉆機在鉆進過程中可任意調節套管的回轉扭矩、回轉速度、壓入力以及夾緊力等，確保刀頭的負載在最合適的范圍內；同時還可設定發動機的高速、中速、低速。1節鋼套管沉完后，再吊裝1節，位置對準后，用高強螺栓連接。在鋼套管鉆進過程中，全回轉鉆機對地基壓力不大于30 kN/m2。 在鉆入鋼套筒的同時，插入高壓水管，邊沖管8、內的泥土，邊下沉，以減小鋼套筒鉆入時的摩阻力和拔樁時摩阻力。水槍插入深度要始終小于鋼管插入深度2 m以上，以確保管內底部土塞效應,防止套管外側土體進入管內，引起地面沉降；高壓水沖到的最終深度為樁頂以下25 m，因拔除整根樁會增加對周圍環境的影響。 在全回轉鉆進過程中，由于高壓水的沖刷，上部25 m長的樁身周邊土體已被沖掉，而下部樁周邊土體還存在，鋼套管內的土體在擾動力的作用下，將上部25 m長的樁身扭斷，然后用120 t吊車將扭斷的樁吊出。由于拔樁是在鋼套筒圍護狀態下進行的，所以對相鄰管線沒有產生任何影響。 在拔樁過程中，將膨潤土漿液從已埋設的注漿管注入，充填到樁底空缺處，避免了樁底部形成真空9、而帶來的水土流失。圖3是拔樁的工況圖。圖3 拔樁工況圖 樁拔出后，用抓斗抓除孔內殘土，再澆灌砂漿；因鋼套管內充滿泥漿，故采用導管法水下澆灌砂漿。在澆灌砂漿（M10低標號砂漿，塌落度為180200 mm，用商品混凝土車運到現場，由泵車負責澆灌）時，并起拔鋼套管（始終保持鋼套管底部低于砂漿頂部不少于3 m），砂漿澆灌到地面后，鋼套管也隨之拔除，由于砂漿及時充填密實，避免了后期沉降給周圍環境帶來不利的影響；當砂漿達到強度后，即可保證盾構安全穿越。4 施工監測 為監測合流污水管道的沉降，采用鉆孔的方法，在合流污水管道直接埋設沉降監測點（見圖1）。用普通工程鉆機鉆孔，孔徑為300500 mm，孔深控制在10、管道頂上（成孔中要注意不應對管道有傷害），將預置的沉降連接管放入孔中，孔底（即管道頂上）澆筑混凝土；在沉降連接管外套上保護管，并進行管口保護處理。 選用高精度水準儀進行沉降測量。根據水務部門的要求，管道沉降變化速率警戒值為3 mm/d，最大累計沉降量的警戒值為10 mm。從開始鉆入鋼套管到砂漿澆灌完畢，共用了121 h，監測到最大沉降值為5.3 mm，滿足水務局提出的要求。圖4為監測曲線。圖4 監測曲線5 結束語 在施工現場土層復雜，且存在敏感管線或建筑物時，常規的拔樁方法受到很大的制約，如靜壓鋼套管拔樁的方式，因地下障礙物的存在而造成鋼套管無法壓入；采用振動式鋼套管，則會對周圍管線和房屋等環11、境造成不利的影響；而采用全回轉鉆機回轉鉆進拔樁的施工方法，可較好地處理此類問題； 鋼套管口的高強刀頭，能使鉆孔樁與周圍土體完全隔離，即使鉆孔樁有較大擴孔，也可將突出的混凝土切除； 采用旋轉方式鉆入地下及拔出，拔樁時僅需克服樁的自重（約為730 kN），且在鋼套管圍護下進行的。因此，在處理及拔樁過程中，能有效地降低施工對合流污水管和周圍建筑的影響； 用高壓水槍沖刷鋼套筒管壁和樁之間的土體，以降低摩擦阻力；利用全回轉自身約400 t起拔能力進行拔樁；用事先埋設好的注漿管壓入膨潤土漿液，充填拔樁后留下的空孔；最后在鋼套管內灌入砂漿，支撐孔壁，確保了相鄰管線的安全。由于采用RT260H全回轉技術進行拔樁施工，施工參數可靠，確保了樁基順利拔除，保護了合流污水管，并滿足盾構穿越的要求，為今后類似工程提供了較好的解決方案。