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地面河涌桥,桥宽42米,两向8车道,为城市主干道。桥两侧存在大量管线、管道。如采用地面托换方式,要交通疏解,管线改迁,河道断流,且存在跨河道的虹吸管,施工难度非常大。为降低施工成本,减少施工工期,采用矿山法隧道衬砌结构托换群桩基础施工技术进行施工。即先采用矿山法进行桩基托换处理,再采用盾构法进行剩余隧道施工。
二、施工技术原理
在地下采用矿山法开挖方式开挖出桩基托换空间,将侵入隧道或地下空间设施的既有桩基与新建地下衬砌结构相连接,然后待衬砌结构强度达到100%强度后,再将既有桩基沿衬砌结构面切断。利用新建的地下结构承受既有桩基传输向下的力,受力结构采用托换拱的形式。
三、施工工艺流程及操作要点
(一)施工工艺流程
隧道衬砌结构托换群桩基础施工工法施工流程主要有施工准备、矿山法施工及桩基保护--既有桩基钻孔、植筋--绑扎托换拱结构钢筋---混凝土浇筑--截桩施工。
(二)操作要点
1.施工准备
a.做好地质、管线调查,确定施工方法及方案;
b.组建施工班组、进行岗位培训、做好技术交底;
c.做好材料采购、设备选型与配置等准备工作;
d.托换桩基位置及附近布设监测点,监控桩基托换过程中的沉降情况。
2.矿山法施工
隧道衬砌结构托换群桩基础施工工法采用矿山法开挖露出桩基,矿山法开挖施工与常规的矿山法施工相同。需要注意以下几点要求:
a.根据现场地质情况
采用不同的施工方法。建议采用上下台阶或上中下3台阶法;地质围岩自稳能力相当差时,建议采用CD或CRD施工方法。
b、遭遇软卧地层
可采取超前小导管注浆方式进行超前加固。超前小导管长度2.5~3.0m,浆液采用水泥+水玻璃双液浆,浆液水灰比0.8~1.0,水玻璃波美度38。
c、根据地质情况采取不同的开挖方式
地质较硬时,可采取松动爆破的方式进行土方开挖;地质较软时,采用人工+机械开挖方式进行土方开挖。桩基周围采用人工开挖方式进行开挖,以减少对桩基的扰动。
d、土方开挖过程中
如果发生桩基沉降现象,必须对桩基周围进行注浆加固,待沉降得到控制后,再进行开挖施工。加固方式采用钢花管注浆加固方式进行。
3.桩基钻孔及植筋
a、钻孔
桩基全部露出后,在衬砌结构钢筋对应位置的桩基上钻孔,钻孔工具采用手持水钻或风钻。由于地下桩基直径一般较大,且隧道衬砌结构一般呈拱型,故钻孔采用两侧往中间对钻的方式进行施工,使钢筋以弧形的方式顺利穿孔通过。钻孔数量、孔径及角度应满足设计要求。为方便钢筋顺利穿过,钻孔孔径控制在结构钢筋主筋直径的1.5倍左右。一般分2种:外层钻孔供1根主筋穿过,钻孔孔径控制Φ50mm;内层钻孔供2根主筋穿过,钻孔直径控制Φ70mm。每处钻孔完成后,使用高压空气将钻孔内吹干净、吹干燥,然后利用砂浆泵对钻孔填充M15微膨胀水泥砂浆,砂浆稠度控制在60~80mm,砂采用中砂。钻孔充填密实后,将结构钢筋穿过钻孔,并进行密封处理。
4.托换梁钢筋绑扎
既有桩基的钻孔及植筋施工完成后,进行新建衬砌结构的钢筋绑扎施工。绑扎施工过程中,将桩基上的植筋锚入托换拱的钢筋中,形成整体。桩基中心两侧各750mm范围内结构钢筋应适当加强,增加箍筋设置。钢筋锚入的位置,不得有钢筋焊接接头存在.
5.托换梁混凝土浇筑a模板安装
由于桩基与隧道相对位置不固定,桩基段衬砌结构无法采用台车进行模板支护,衬砌结构模板采用55型1.2X0.3m定型组合钢模板,施工缝挡头模采用收口网封堵;模板主次梁楞分别采用预制工18工字钢楞及100X100mm方木;模板支架采用?48×3.0mm扣件式钢管脚手架满堂式布置;脚手架纵、横、竖向钢管之间采用直角扣件连接,与剪刀撑斜杠采用旋转扣件连接;脚手架立杆底部下垫10mm厚200X200mm钢板,立杆顶部及横向水平杆两端设置U型可调托撑。b混凝土浇筑衬砌结构混凝土采用商品混凝土,混凝土强度及抗渗等级根据设计要求确定。混凝土采用直接泵送入模方式进行混凝土浇筑施工,浇筑过程中同时进行振捣作业。衬砌模板安装过程中预留混凝土浇筑窗口,浇筑窗口布置形式为:于隧道两侧拱底、拱墙、拱顶分别预留3处窗口,于隧道拱顶设置混凝土浇筑管;浇筑窗口及浇筑管共设置3环,分别沿隧道纵向1/6、3/6和5/6浇筑长度处设置。混凝土浇筑窗口及浇筑管设置。
6.洞内截桩
托换的隧道衬砌结构混凝土达到设计强度的100%后,对侵入隧道净空内的桩基进行截除施工。桩基截除可采用绳锯或凿除等方式进行。截桩施工遵循“先截断,再外运,后破碎”的原则。为方便运输,每段桩基的截除长度控制在1.5m左右,通过龙门吊垂直运输至地面后采用油压炮机进行破碎。a截桩作业平台托换梁混凝土浇筑完成后,靠近桩基附近的2~3排脚手架暂时不拆除,进行加设剪刀撑、连接件、脚手板等必要的加固,以用作截桩施工的作业平台使用。b截桩施工为防止桩基截除过程中桩基倒塌,进而破坏作业平台,造成操作人员伤亡,桩基按照从下往上的顺序逐段进行截除施工。采用绳锯或人工手持风镐由下往上截除桩基。c断口处理桩基截断后,衬砌结构内的桩体断口必须及时沿二衬内轮廓打凿平整,然后使用砂浆找平、密封,避免断口部位处的衬砌钢筋以及桩基主筋长时间暴露而锈蚀。
7.测量与监测
确保工程建设安全的关键是全过程监测桩基的沉降情况,及时测量桩基的沉降情况,并与分析计算值比较,及时反馈指导设计和施工。(三)检测及结果隧道衬砌结构托换桩基基础施工过程处于安全、稳定、快速、优质的可控状态。托换过程中,对地面及桩基沉降进行了监测,实测最大沉降-15mm,小于设计的30mm沉降要求。
四、结束语
1.1基础桩施工
1.1.1工艺流程基础桩成桩采用“水下灌注”工艺。工艺流程:放桩位线、埋设护筒钢筋笼制作、验收钻机就位、技术人员复测制备泥浆旋挖成孔验孔、清孔下放钢筋笼下放导管(或二次清孔)灌注混凝土灌注后的工作。
1.1.2施工后工作本工程工程桩处于地下,采用地温养护。桩身灌注后,要对孔口进行覆盖,由于桩顶虚孔内存在后注浆管,施工过程中要加强对后注浆管的保护。
1.2抗浮锚杆施工
1.2.1施工方法抗浮锚杆施工工序如下:
1.2.2施工注意事项1)锚杆体应无损伤。2)锚杆体的选择试验(基本试验、验收试验),质量的要求等,应严格按有关规范、规程进行,禁止盲目操作,以免发生危险。3)锚孔内的水泥浆应有足够的养护时间,在养护期内不得移动锚杆。
1.3土方施工与基础桩及抗浮锚杆施工的协调配合基础桩、抗浮锚杆施工需要土方配合的有如下方面:(1)土方开挖至基础桩、抗浮桩(锚杆)施工保护层工作面后暂停施工,待基础桩、抗浮桩(锚杆)施工完毕后,进行相关土方开挖的后续施工。(2)桩基础、抗浮锚杆施工过程中产生的钻孔出土、桩间土及时外运,以免影响基础桩和抗浮锚杆的施工。
2施工质量管理措施
2.1质量保证体系我公司根据项目部职能安排,制定相关责任人员的职责,严格把关,并根据各工序的质量控制措施考核项目部成员,严格保证工程质量。
2.2施工质量保证措施(1)施工前,根据质量保证体系,实行质量责任制,并向所有的施工人员贯彻施工方案。(2)在施工过程中,完善工序控制,严格做好施工记录、隐蔽工程检查记录,把好质量关。(3)施工中严格遵守施工图纸与国家有关规范;监督各工序、各工种的技术管理落实情况。(4)对原材料作到及时进场,及时检验,及时报验,不合格的材料、设备及时退场,不准使用。(5)施工技术资料,严格按照北京市住房和城乡建设委员会、北京市质量技术监督局联合颁发的《建筑工程资料管理规程》(DB11/T695-2009)的相关规定进行整理、保存、报验、归档。
3工程紧急预案
当工程施工过程中出现以下情况:钻孔时出现塌孔;灌注混凝土时发生堵管;灌注混凝土时导管发生漏水;首次灌注量未能埋住导管,则需要及时停止原计划,按预案执行。
3.1预控方案
3.1.1组织措施项目人员在施工中多与设计单位、监理单位配合,虚心接受指导,作到勤跑、勤问、勤沟通、勤改正、勤总结,加强过程控制,作好质量预控。(1)施工前应多掌握工程前期所有有益信息。(2)施工前组织骨干技术、管理、财务人员编制、掌握相关施工组织设计、资金计划,作到计划在前、实施在后、过程监督、事后总结。(3)安排施工人员24小时值班,出现意外及时汇报,以便及时处理,及时解决。(4)施工后期处于雨季时,在施工过程中应加强雨水围挡、外排工作。
3.1.2技术措施(1)混凝土配合比中水灰比控制在0.5~O.6,砂率应在40%以上,粗骨料最大粒径应小于40mm,混凝土坍落度控制在18~22cm,要有良好的流动性、和易性,用料上优先采用中粗砂,级配较好的卵石。(2)基础桩成孔施工过程中,遇到中雨以上的暴雨天气,成孔工作可以暂停,但必须保证孔内泥浆的稠度,防止雨水混入稀释护壁泥浆,造成塌孔;(3)基础桩灌注混凝土过程中,遇到中雨以上的天气,必须采取遮雨措施,保证混凝土水灰比不受影响,保证水下灌注混凝土过程的连续,防止灌注过程中断造成断桩。(4)灌注混凝土过程中发生堵管,采用敲击导管管箍,将混凝土震落,或提升导管(保证导管最小埋如混凝土中深度不小于2.0m)。如无效,则采用“二次插管法”处理。
3.2质量事故处理措施质量事故一般有:灌注桩断桩;出现灌注桩后压浆施工失败;业主、监理单位认为需要的其他紧急情况等。
3.2.1断桩因意外原因造成断桩,及时与设计单位沟通,并制定补救措施上报给监理、设计单位,补救措施一般如下:移位后在原位桩旁边补桩;加强相临桩,分担上部荷载;事故桩桩体钻孔,高压注浆补强。
3.2.2后压浆处理(1)如桩中一根压浆管堵塞无法打开,其注浆量由另一根压浆管压入;(2)如一根桩压浆量不足,可由邻近桩或同一承台桩压入;(3)如一根桩的压浆管全部阻塞,可在桩侧钻孔,补埋压浆管进行补强。
3.2.3应急过程中人员组织措施(1)人员安排。出现紧急事故,由项目经理、技术负责人2小时内汇报给项目经理及职能部门领导,全部到现场,安排指挥抢救工作;(2)技术措施。根据不同的事故分类,制定相应的解决措施,将损失降低到最低程度。(3)信息措施。加强监测力度,施工观测工作必须设专人连续进行,观测仪器应统一,不得随意换人、换仪器。(4)管理措施。由项目总工程师对各种紧急方案、处理措施把关;由项目经理调配工程急需的各种资源。
4结论
首先是在建筑工程的施工过程中如果出现地基上部土体性质较为软弱、同时下部土体深处土体性质较为坚硬时,这种土体情况是较为适宜使用桩基础施工技术的情况类型之一,但值得注意的是如果在建筑地基土体的整体深度中土体上部的软弱土体类型较厚而桩基础的最深深度无法有效的触碰到土体下部的坚硬土体时则需要充分考虑到桩基础施工过程中的沉降问题,需要将桩基础施工技术使其能够通过桩基础有效的将何在传到下方的软弱土体层中,在实际的施工过程中施工单位一定要密切注意这一点,保证桩基础施工技术确实得到了有效的发挥。其次是在建筑工程的施工过程中不允许地基出现较大的沉降现象或者是存在不均匀沉降现象的高层建筑项目的施工过程中,这种情况下也是桩基础施工技术能够有效发挥其相关性质性能的最佳施工现场之一,桩基础施工技术能够在这种情况下有效的提升建筑结构的承载力以及水平应力,防止高层建筑结构在施工过程中出现倾斜现象,在这一过程中也应该密切注意做好桩基础施工过程中桩基础沉降现象的控制工作,确保桩基础施工技术确实较好的发挥其相关功能。
二、建筑工程施工过程中桩基础技术的实践应用
1.灌注桩施工技术在建筑工程施工过程中的实践应用灌注桩施工技术在建筑工程施工过程中的实践应用可以分为沉管灌注桩、钻孔灌注桩以及挖孔桩基础施工技术三种,其中沉管灌注桩施工技术指的是在建筑工程的施工过程中利用冲击力将桩基础直接打入地基土体中,具有施工设备操作简单、施工工艺快捷方便以及施工成本投入较低等优点,但是相应的缺点是在沉管灌注桩的施工过程中对桩基础施加的打击力很容易就导致桩基础本身材料的损害,因此在施工过程中控制好桩锤的力度是施工单位在沉管灌注桩施工过程中应该必须做好的工作内容;钻孔灌注桩则是指在建筑工程施工过程中使用机械钻孔的方式完成对桩基础成孔工作,继而在桩孔中完成对灌注桩的混凝土浇筑和保养工作,使灌注桩、混凝土以及土体形成三者结合的新型土体材料,有效的完成对建筑工程土体性质改造的目的。钻孔灌注桩施工技术是当前建筑工程施工过程中常用的灌注桩施工技术类型,施工单位在钻孔灌注桩施工应用的过程中应该注意做好对桩孔彼此之间间距的控制工作,保证相邻的桩孔施工不会形成相互干扰,保证桩孔成孔过程中的深度、垂直度以及相关参数,进而保证钻孔灌注桩施工技术的性能得到有效发挥;挖孔桩技术则是指在建筑工程的施工过程中直接使用人工劳动力完成对桩孔的挖掘工作,进而在建筑工程的施工过程完成灌注桩的浇灌以及保养工作,人工挖孔桩技术虽然节约了设备使用过程中的经济投入,但是桩孔的精度得不到有效的控制同时还付出了大量的人力物力以及时间,事实上对建筑工程施工过程中的质量是有一定的影响的,因此已经渐渐被建筑行业所淘汰。
2.预制桩施工技术在建筑工程施工过程中的实践应用预制桩指的是在建筑工程桩孔技术施工之前就根据建筑工程对桩基础的实际需求完成对桩体的提前制定工作,在完成桩基础的预制工作以后直接使用打桩设备将桩基础打入地层之中已完成桩基础施工技术的应用工作。预制桩施工技术在建筑工程施工过程中的应用包括混凝土预制桩以及钢预制桩两种类型,其中混凝土预制桩具备坚固耐久、施工快捷的优点因此是当前预制桩施工技术的主流应用类型。预制桩的打入过程中会使用静力沉桩、振动沉桩以及射水沉桩等等技术,施工单位应该合理的做好对打入桩技术的控制工作。
三、结语