地铁隧道工程基础托换施工技术要点研究

地铁隧道工程基础托换施工技术要点研究摘要：本文主要针对地铁隧道工程基础托换施工过程中的地质情况影响分析、托换施工顺序、相关施工技术要点及现场措施及施工管理重点等几个方面进行分析。关键词：地铁隧道工程；基础托换；技术要点；施工管理Abstract:thisarticlemainlyaimsatthesubwaytunnelengineeringfoundationunderpinningtheconstructionprocessofgeologicconditionsoftheimpactanalysis,underpinningconstructionsequence,relevantconstructiontechniquesandthemeasuresandconstructionmanagementfocusandsoonanalysis.Keywords:thesubwaytunnelproject;Foundationunderpinning;Keypoints;Constructionmanagement中图分类号：TU71文献标识码：A文章编号：一、前言11 基础托换施工是风险性、技术性很高的工作，也是依赖信息化程度较高的工作，但在地下隧道经过建筑物基础时也是最有效和经济的基础加固手段，近年来被很多地铁施工单位和设计院采用，本文主要针对地铁隧道工程基础托换施工过程中的地质情况影响分析、托换施工顺序、相关施工技术要点及现场措施及施工管理重点等几个方面进行分析。二、地质情况对基础托换施工的影响托换前要先进行地质勘察，查看地质的组成成分，例如中砂层在什么位置和标高上，下层的冲洪积圆砾层、全风化花岗岩层、强风化花岗片麻岩、中等风化花岗岩片麻岩层、微风化岩层的位置和标高。才能准确的找到新做托换桩的持力层，从而确定单桩的承载能力，施工过程中又能有效控制砂土液化问题，所以对地质情况的分析很重要。因为托换工程多为地下工程，所以正式施工前必须要了解施工区段有无地表水系经过、土层的含水情况、水流失补给情况等，如果松散覆土及基岩结构，水流失后的补给速度较快，必须要分析基岩的含水性、透水性，因为其性质受岩体的结构、构造、裂隙发育程度等的控制，岩体的各向异性等情况都必须在施工前分析清楚，才能有效控制水土的流失对建筑物的沉降和倾斜影响。三、托换施工的主要工作顺序（1）土体加固：施工前首先要对基坑及钢管桩位置的土体进行加固和止水：基坑土11 体加固、止水主要以注浆为主（采用直径42mm锚杆注浆加固，浆液采用水泥——水玻璃双液浆，比例为1：1为佳，其中水玻璃模数m=2.35、浓度Be’=40适当配置）钢管桩桩孔的止水和土体加固主要以旋喷桩工艺为主，如托换工作室位于砂层中，土体开挖前应对开挖土体进行全断面注浆加固，注浆加固范围水平及垂直方向均为1.5米，同时还需考虑设备的保养、维修和场地和人员调配的影响，否则施工进度计划将很难有可操作性。（2）底板破除：底板破除前要充分考虑到原有建筑物防水破坏后的修补工作，预先做好修补防水专项施工方案，做好积水坑的排水过滤泥水（沉淀）措施，周围的土体流失防治措施（建议用基坑侧壁小导管注浆、挂钢筋网片、喷射混凝土、坑底做混凝土垫层）。（3）钢管桩施工：此项工作是地下托换桩基础的主要工作。以地铁隧道基础托换施工简图为例，示意如下（4）托换梁施工11 底板破除后，托换梁底铺设150mm厚C15素混凝土垫层作为底模，预留钢管桩稳压孔，待达到一定强度后开始安装钢筋，安装钢筋应保证其位置、标高的正确。钢筋安装经验收合格后，才允许立侧模，模板安装验收完毕，进行混凝土的浇注，主体混凝土统一采购商品混凝土，浇注期间应检查模板稳固情况并保证振捣均匀。（5）钢管桩稳压封端托换梁内应预留稳压封桩桩孔，用以稳压封桩，稳压封桩时应严格控制千斤顶的顶升力，以保证不使被托换结构产生倾斜及过大变形。四、托换施工技术及工艺要点分析（1）总体基础托换施工工艺分析①施做止水帷幕，破除地下室底板，保留基础梁和承台结构：此项工作不仅仅是防止水土流失，更重要的目的是保证钢管桩在无水或无承压水的前提下施工，才能保证成桩的速度和质量，应该是施工托换基础的最关键工作，所以应该在本工作上做好检验实验工作，检查其止水效果，避免盲目施工。在托换工程中尽量争取缩短工期，因为钢管桩的施工周期越长，地下水土流失越多，无疑将造成原地基的承载能力下降，导致建筑物的结构变形和沉降，将给原建筑物造成极大的危害，从施工角度讲应在保证质量同时要加快施工进度。11 ②施做托换梁：托换梁在施工过程中应该严格控制好梁底铺垫的素混凝土垫层，并预留钢管桩稳压封桩孔。稳压过程要检查好钢管桩和托换梁的连接处，保证无杂物和沉积泥土，并控制好对钢管桩的加压,对钢管桩加压后应缓慢卸载至一半为宜，当桩身在半小时内沉降量小于1mm时停止稳压。为了减少原建筑结构的变形，桩基最好采用主动托换，托换时在托换梁和新做钢管桩承台之间设置加载千斤顶，利用千斤顶加载，使被托换桩基上部结构有微量抬升，同时使新桩的大部分沉降位移通过顶升时的预压完成，实现被托换桩基的荷载通过托换梁有效地转换到新桩上，同时新桩的沉降位移也得到了很好的控制。（2）钢管桩施工流程分析①测量放样：底板被破除后，测量放样时，应首先放出隧道的外边线，根据设计院出的深化图纸确定好钢管桩桩位。②钢管的制作：按施工图纸确定好桩的直径、厚度，采用焊接或机械连接，钢管桩要和做好的承台内的钢筋进行连接，所以设置好钢筋的直径和间距，要求环项焊接（为保证焊接质量，焊工必须有特种工操作证明）。③埋设套管：埋设护壁套管，套管一般埋设深度为0.5m，内径比桩径大100~200mm，高出地面0.3m，并且要保证钻进过程中套管不出现下沉和位移现象。11 ④钻孔：钻孔采用优质泥浆护壁，才能确保平衡孔壁的压力，同时泥浆作为孔内的循环液携带出钻渣，净化泥浆，并要及时补充膨润土粉调节泥浆浓度，保持泥浆的良好性能；钻孔深度要求进入持力层1~1.5m为宜，钻具切割岩石的声音和捞取返出岩屑（与超前钻出的岩样对比颜色和硬度）等方法来判断桩孔入岩情况。终孔后调节优质泥浆转换出孔内浓泥浆，并把孔内岩屑清除干净，完成第一次清孔后应起出钻具。⑤注浆混凝土灌注及压浆：注浆混凝土之前采用优质泥浆通过混凝土导管对桩孔进行二次清孔，水下混凝土注浆前必须检查孔底沉渣厚度（小于5cm为宜），泥浆比重和含砂率，钢管桩所用钢管必须为可焊接材料，因为托换工程对桩沉降控制要求较高，采取措施保证浇筑完混凝土后，对桩底可能存在的沉渣进行压浆加固。⑥钢管桩承载力检验：钢管桩施工前应打设实验桩，并对实验桩的竖向抗压承载力进行检测。检测适宜方法为慢速维持荷载法，测出的数据应和设计图纸单桩承载力相符。（3）托换梁施工过程分析①梁底铺设150mm厚C15素混凝土垫层作为底模（下层为土体，加之取出底模不方便），预留出钢管桩稳压孔。待达到一定强度后开始安装钢筋，安装钢筋应保证其位置、标高正确，以上安装工作待监理工程师检查验收后方可进行下道工序，确保混凝土梁的截面尺寸的正确。11 ②钢筋加工：钢筋加工必须先进行调直、除锈等处理后按照图纸进行下料、接长、弯曲成型工序，关键部位应该采取机械连接，少量钢筋和钢构件允许焊接和绑扎连接。③混凝土浇筑：工程主体结构统一用商品混凝土，混凝土浇筑时为避免发生离析现象，混凝土自高处倾落的高度应控制在2m以内，并且下料应均匀、连续。为了振捣密实，振动器的移动间距不应超过震动器作用半径的1.5倍，并与侧模保持50-100mm的距离，每一处振捣完毕后应边振边慢慢提出震动棒，混凝土停止下沉，停止冒出气泡，表面呈现平坦、泛浆为止。混凝土浇筑期间应设专人检查模板稳固情况，如有变形、移位时应及时处理。混凝土浇筑完成后，应在初凝后尽快予以覆盖并洒水养护，覆盖时不得损伤或污染混凝土表面，混凝土养护用水与拌和用水要相同，洒水养护时间不能少于7天，洒水的次数以能保证混凝土表面经常处于湿润状态为度。（4）钢管桩和托换梁的连接新做梁和既有梁、承台连接时，新旧混凝土面应做凿毛，清洗、刷水泥原浆处理，保证接触面混凝土浇注密实；托换梁与被托换桩承台及托换梁与托换桩连接钢筋的预埋后必须进行压浆处理。（5）钢管桩和托换梁连接施工工艺11 在托换梁和钢管桩进行连接时，在两者的结合部位预留一个上小下大的四棱柱体孔洞，用以稳压封桩。稳压封桩时应严格控制千斤顶的顶升力，不得使被托换结构产生倾斜及过大变形。每个稳压封桩孔内布置一条钢管桩，桩形心与孔形心重合，应采取可靠措施确保拆除千斤顶后桩顶始终稳压。稳压完成后，浇注C50微膨胀混凝土封桩，封桩混凝土浇捣两天后，拆除千斤顶，进行其余桩的稳压工作，桩顶露出的部分钢管用防水砂浆覆盖，避免锈蚀。（6）底板结构修复工作①保留基础梁及承台结构，被破除的地下室底板及侧墙恢复时，钢筋连接采用焊接；破除时预留钢筋接头的长度应保证钢筋恢复连接时同一截面内钢筋接头的面积百分率不大于50%。②底板恢复时，先用4%左右的干拌石粉渣将底板以下回填密实，在其上施做150mm厚C15的素混凝土垫层，然后在垫层上进行恢复底板施工，注意防水施工的处理，新旧结构用遇水膨胀止水胶处理。（7）托换工程的施工监测施工监测是决定工程安全与否的重要环节。由于桩基托换对结构的受力和变形有特殊要求，监测工作应贯穿托换及盾构施工过程中的始终，及时反馈监测信息，根据检测信息及时调整沉降变形及施工方法。一般来讲，设计单位都是按照设计规范给出柱间沉降差0.2%轴间距的控制值，并11 在此基础上设定警戒值，虽然设计规范如此规定，但实际操作中却存在诸多问题，首先被托换的建筑物都是使用多年，建筑物的自然沉降可已经存在，而设计规范规定的沉降差轴间距0.2%却是建筑物的累计沉降，因此若在托换施工期间不考虑原有建筑物的沉降而直接采用此标准无疑是不合适的；其次设计提出的沉降控制警戒值往往是以保证建筑物主体结构安全为前提，因此未对绝对沉降提出控制要求，而实际施工中由于建筑物主体结构与周边附属设施（如外围台阶）、建筑物与管线管道之间、原有市政设施（如燃气管道、给排水管道及管井、电信电缆等）等都将因为绝对沉降而产生裂缝或者引发导致安全事故的因素出现，因此，在设定沉降控制值及实际监测时都必须考虑上述因素。施工单位在难点过程控制不出现问题，施工的质量和进度就能够很好的保证，同时也能向业主交出满意的答卷。五、现场措施及施工管理重点（1）施工围挡11 施工围挡工作一般可采用砖砌围墙，铝板围墙等，表面喷漆及宣传字样，现场入口处的醒目位置公示“五牌”、“两图”（安全纪律牌；防火须知牌；安全无重大事故计时牌；安全生产、文明施工牌；施工总平面图；项目经理部组织架构及主要管理人员名单图），只有建立健全以上的内容才能有效实施监管制度，警示给外界人士，是实施项目质量终身制的重要内容。（2）施工用水工程施工用水考虑到生产和生活用水，施工前应根据现场总用水量计算出供水管直径，考虑施工的生产方便和生活方便，注意考虑排水措施，必要时设置沉淀池，避免污水排出施工现场堵塞市政排水管路。（3）施工用电根据施工机械的配置以及工期的安排，对施工用电负荷进行分类统计，拟定施工用电量的基本配置，对施工供电作总体规划，在供电线路和配电设备的设计上充分考虑留足富余量，确保安全可靠供电，计算出用电高峰最大负荷，施工现场必须配备一台以上的发电机备用，避免在停断电期间的正常施工，另外因地下施工泥水较多，为保证用电安全，线路必须全部按要求从上部架设（应规避特殊设备）。（4）泥、污水处理地下工程的重点是泥、污的排放和处理工作，因为在钢管桩施工过程中能够产生大量的泥浆，如果泥浆比重较大无法使用自然沉淀的方法处理时，在施工场地内要安装一台到多台泥水分离器对泥浆进行处理，将处理后的泥浆排入沉淀池后沉淀排出，分离出来的泥砂固结物倒运至存土场集中运出。（5）车辆的运输11 施工车辆在驶出施工围挡前确保冲洗干净，以免泥污污染场外施工区域和通行车道。以上内容的建立健全是对环境建设提出要求的落实效果重要保证，要求施工单位在保证施工现场人员职业健康的同时保证场外环境，也要对人的不安全行为、物的不安全状态、组织管理等多方面齐抓共管，在相对和谐环境下完成基础建设工作。六、结论托换施工是地下隧道施工过程中确保被托换建筑物基础及结构安全的重要施工手段，是关系到我们经济价值和社会价值能否达到双赢的重点，因此，我们应该从设计、施工、监控及管理上都给予重视，确保质量及安全。注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。11