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    深圳地鐵14號線布吉站咬合樁工程案例

    2019-2-27

    1. 工程概況

    工程簡述

        中鐵隧道局集團有限公司深圳市城市軌道交通14號線二工區包含“一站一區間”,其中“一站”為布吉站,“一區間”為布~石區間,線路全長約3.5km。施工地點位于布吉龍崗大道下,緊鄰深圳東站和龍崗高架橋,車站沿龍崗大道呈西南至東北向布置。布吉站是深圳市城市軌道交通14號線工程的第4個車站,為地下三層島式換乘車站,與地鐵3號線、5號線進行 通道換乘,車站中部公共區為無柱結構、兩端設備區為單柱雙跨結構(局部為雙柱三跨結構);位于龍崗大道與鐵東路 交叉路口西南側,沿龍崗大道呈西南-東北方向布置。車站右(左)線設計起點里程為YDK10+002. 889 (ZDK10+002. 883), 設計終點里程為Y (Z) DK10+249. 729,車站主體右線長246. 84m (左線長246. 846m)。車站有效站臺中心里程為 DK10+142. 290,有效站臺長度186m;車站范圍內頂板覆土厚度為2. 2?3. lm,有效站臺中心處頂板覆土為2.5m。

    (2)工程地質概況

    結合本工程地質斷面,劃分巖土層。各巖土層及其特征分述如下:

    第四系全新統人工堆積層(Q4ml)

    ①-1素填土:褐黃色、褐紅色、灰褐色,稍濕,硬塑,主要成份為粉質黏土,混砂礫,含少量碎石;粒徑一般20? 30mm,表層0.20?0.8m為混凝土路面,為筑路及修建車站時所填。

    ①-3填砂層:褐黃色、褐紅色,稍濕,中密,主要成分為礫砂,石英質,含少量碎石及黏粒,為筑路及修建車站時 所填。

    第四系全新統沖洪積層(Q4al+pl)

    ⑤2-2粉質黏土:黃褐色、褐黃色、褐灰色,可塑?硬塑,土質較均勻,局部含少量砂粒。

    ⑤4-1礫砂:黃褐色、褐灰色、灰黃色、褐紅色等,飽和,中密,亞圓形,含約15?20%的黏性土,局部含少量圓 礫、卵石。

    ⑤4-2圓礫:黃褐色、褐黃色、褐紅色等,飽和,稍密?中密,亞圓形,母巖成份為角巖,以15?25%的黏性土充填,局部含少量卵石。

    株羅系(J2tn)角巖

    角巖,變晶結構,塊狀構造,主要由石英、黑云母等礦物組成,含少量透閃石、綠簾石、方解石等礦物。

    @1-1全風化角巖:紅褐色、褐黃色等,組織結構已基本破壞,但尚可辨認,除石英外,各種礦物己風化成黏性 土,風化不均勻,多夾有強風化巖塊。

    @2-1 土狀強風化角巖:黃褐色、紅褐色、褐黃色,原巖組織結構大部分破壞,多已風化成土,含少量原巖碎塊。 。

    @3_1塊狀強風化角巖:黃褐色、紅褐色等,風化劇烈,節理裂隙很發育,為極軟巖?軟巖;巖體呈碎塊狀,巖體基本質量等級為V級。該層場地普遍分布。

    @4-1中等風化角巖:青灰色、灰褐色、灰色等,組織結構部分破壞,礦物成分基本未變,沿節理面出現次生礦物,風化裂隙發育。巖石實測飽和單軸抗壓強度值42.6?59.7MPa,平均值為49.3MPa,為較硬巖。

    @5_1微風化角巖:青灰色、深灰色等,原巖結構和構造基本未變,僅節理面有鐵錳質渲染或礦物略有變色,有少量風化裂隙。巖石實測飽和單軸抗壓強度值75.80?149.90MPa,平均值為104.9MPa,為堅硬巖。

    水文地質條件

    主要賦存在第四系全新統沖洪積礫砂、圓礫層中,礫砂、圓礫層的透水性強,含水量大,主要由大氣降水和地表 水(布吉河)側向補給,排泄方式主要為蒸發、地下徑流和向布吉河排泄,水量大,水質易被污染,水質較差。


    施工地點地質平面圖

    鉆孔咬合樁

    1. (1)鉆孔灌注樁設計

      布吉站圍護結構采用咬合樁,葷樁直徑為1.2m、1.4m,素樁直徑為1.0m。鋼筋砼樁采用水下C35砼,素砼樁水下C25砼。樁的排列方式按照一根素混凝樁(A樁)和一根鋼筋混凝土樁(B樁)間隔布置,施工時先施工A樁后施工B樁,采用硬咬合。B樁施工時采用全套管全回轉鉆機切割掉相鄰A樁相交部分的混凝土,實現咬合。

      (2)咬合樁施工難點

      ① 距離重要建筑距離近且施工凈空很低:龍崗高架橋橋粧距離車站主體圍護結構外輪廓最小凈距約為0.4m,西側為地鐵3號線高架車站及區間、深圳東站行包房,地鐵3號線高架橋橋樁距離車站主體圍護結構外輪廓最小凈距約為0.8m;且最低施工凈空只有9m。

      ② 角巖強度極高,咬合樁嵌巖困難:@4-1中等風化角巖:巖石實測飽和單軸抗壓強度值42.6?59.7MPa,平均值為49.3MPa,為較硬巖,實測巖體完整性指 數平均值為Kv=0.22,巖體破碎,巖體基本質量等級為IV級。@5_1微風化角巖:巖石實測飽和單軸抗壓強度值75.80?149.90MPa,平均值為104.9MPa,為堅硬巖,實測巖體完整性指 數平均值為Kv=0.42,巖體較破碎,巖體基本質量等級為III級。

      ③ 施工過程中對周圍施工區域的環境、噪音、安全、文明、衛生等要求高。

      (3)機械設備配置

      ① DTR2106H型盾安重工全套管全回轉鉆機2臺;

      ② DTR2005H型盾安重工全套管全回轉鉆機1臺;

      ③ KR285C泰信低凈空旋挖鉆機1臺;

      ④ 扶挖80t履帶吊車1臺(小鉤含快放功能);

      ⑤ 三一90t履帶吊車1臺(小鉤含快放功能);

      ⑥ 徐工130t履帶吊車1臺;

      ⑦ 配套沖抓斗重錘2套;

      (4)施工日期

        2018年10月---至今


       

    沖抓斗取土作業施工

     

    旋挖鉆機取土作業施工 

      施工工藝

    硬切割咬合樁施工工法是采用全套管全回轉鉆機施工,施工方法為全套管施工法(即跟管取土鉆進法),其工藝原理為:由全套管全回轉鉆機帶動套管進行360度回轉壓入,從而較大幅度地減少套管與土層間的摩阻力,同時抓斗不間斷的取土,如此鉆至設計深度。然后測定孔深放入鋼筋籠,再灌注混凝土即可成樁。鉆孔咬合樁是樁與樁之間形成相互咬合排列的一種基坑支護結構,為了便于切割,樁的排列方式一般為一根素混凝土樁或方鋼筋籠樁(A樁)和一根鋼筋混凝土樁(B樁),間隔布置,施工時先施工兩側素混凝土或方鋼筋籠樁,再施工中間圓鋼筋混凝土樁,要求必須在素混凝土或方籠混凝土樁(A序)初凝之后才能施工圓鋼筋籠混凝土樁(B序)的施工。



     

                                                                                                                                   咬合樁施工工藝原理圖


    (1)B系列樁施工流程


    平整場地→測設樁位→施工咬合樁導墻→全套管全回轉鉆機就位對中→吊裝第一節套管→控測垂直度→壓入第一節套管→控測垂直度→抓斗取土(旋挖鉆機取土),套管跟進→測量孔深→清除虛土,檢查孔底→吊放鋼筋籠→吊放混凝土灌注導管→灌注混凝土同時逐次拔管→測定樁頂混凝土面→成樁鉆機移位。


        (注:當A序列樁為素混凝土樁時,則無吊放鋼筋籠工序)


    1. 施工要點

      ① 平整場地

      清除地表雜物,填平碾壓地凹面,使場地平整達到設計標高38.2m。

      ② 測放樁位,制作導墻

      根據設計圖紙提供的坐標(考慮相關因素影響的外放量)放出樁孔位置,進行開挖,開挖完成后,計算排樁中心線坐標,采用全站儀根據地面導線控制點進行實地放樣,并作好護樁,作為導墻施工的控制中線,且報監理復核。

      ③ 全套管鉆機就位對中

      待導墻具有足夠強度后,首先將基板吊至樁位并實現導墻中心與基板中心對中,隨后起吊全套管鉆機起吊移動至基板定位槽中,實現鉆機對中。鉆機配置的液壓動力站放置在導墻外平整地基上。

      ④ 壓入第一節套管

      第一節套管的施工效果是影響樁基垂直度的主要因素。下壓過程中從X及Y兩個軸線方向,利用測錘配合經緯儀(全站儀)檢測套管垂直度,如若出現偏斜現象,可調整全套管全回轉鉆機支腿油缸來確保套管垂直(調整后必須用經緯儀進行檢測)。

      ⑤ 取土成孔,套管跟進

      先壓入帶高強度合金刀頭的第一節套管,套管壓入一定深度后根據不同地層情況選取沖抓斗取土方式或旋挖鉆機套管內部取土交替方式進行。中風化巖層以上地層可選擇沖抓斗取土方式進行,當遇到微風化巖層時,為提高施工效率,此時最好采用旋挖鉆機取土方式進行嵌巖施工。

      ⑥ 樁孔垂直度控制

      套管垂直度保證的具體操作步驟如下:在套管四周選取兩個相互垂直的方向(X及Y兩個軸線方向),采用測錘配合經緯儀不斷校核套管的垂直度,發現偏斜現象立即處理,該檢測工序需要貫穿整個成孔過程,同時在每一節套管對接前,需要用直尺及線錘進行孔內垂直度檢查,檢測合格后并做好記錄方可進行下節套管對接。糾偏措施:起始入土時(5m左右),若出現輕微偏斜現象可通過升降全套管全回轉鉆機四個支腿油缸調整套管垂直度;入土深度過深時,通過調節全套管全回轉鉆機支腿油缸已無法進行垂直度調整,此時應該進行管內回填,一邊回填一邊起拔套管,將套管起拔至上次檢查垂直度合格位置,調整套管垂直后,重新下壓施工。

      ⑦ 鋼筋籠吊裝控制

      本項目工程中因限高因素無法滿足一次性鋼筋籠吊裝,根據現場實際情況分段吊裝入槽的施工方法,每節鋼筋籠之間通過焊接方式連接,焊接搭接長度不小于10d(d為鋼筋籠主筋直徑)。吊裝鋼筋籠時,采用抬吊三點吊裝、整體回直入孔的吊裝方案。

      ⑦ 混凝土灌注控制

      本項目采用料斗灌注法進行混凝土灌注,初始灌注為確?;炷聊芊舛驴椎?,應一次性灌注2-3m3混凝土,混凝土灌注過程中要經常根據灌注高度起拔套管及導管,既防止套管及導管凝固在混凝土中,也要嚴格控制防止套管及導管起拔過快露出混凝土面,造成斷樁風險,一般要求套管及導管底口要始終低于混凝土面2.5米左右。

      4.小結

       全套管全回轉鉆機咬合樁施工優點如下:(1)無須排放泥漿,近于干法施工;機械設備噪聲低,振動小,大大減少工程施工時對環境的污染,有利于文明施工;(2)全程鋼護筒跟進,沉降及變形容易控制,能緊鄰相近的建筑物和地下管線施工;(3)成孔精度高,成孔精度檢測在管內進行更為方便、易控制且有直觀感;(4)能有效的防止孔內流砂、涌泥,塌孔等現象,杜絕混凝土浪費同時成樁質量高;(5)混凝土強度可按照設計要求提高,可靠性強;(6)全套管的護孔方式使第二序次施工的樁在已有的第一序次的兩樁間實施切割咬合,能保證樁間緊密咬合,形成良好的整體連續結構,完全起到止水作用。