薛战龙
摘要:在城市地铁施工工程中,砂卵石地层的桩基施工是一个重难点之一,场地狭小没办法开挖泥浆池,加上城市繁华区域施工安全文明施工是一项重要任务,如采用泥浆护壁,必将造成工地泥浆满地,砂卵石地层容易塌孔,加大施工成本,而成孔施工是其中之重,成孔机械的选择是关键。本文以洛阳轨道交通1号线土建03标段桩基工程为例分析搓管机在城市地铁车站桩基施工中的应用情况,说明其在城市地铁车站砂卵石地层桩基施工上有较大的应用优势。
Abstract: In the construction project of urban subway, the pile foundation construction of sand gravel stratum is one of the heavy and difficult points. It is an important task to excavate the mud pool in the narrow site, and the construction of safe and civilized construction in the busy area of the city is an important task. The cost of drilling is the key, and the choice of hole forming machinery is the key. In this paper, the application of the rubbing machine in the construction of the pile foundation of the urban subway station is analyzed with the pile foundation project of the 03 section of the civil construction of Luoyang Rail Transit Line 1. It shows that it has a great advantage in the construction of the pile foundation of the sand gravel stratum in the city subway station.
关键词:全套管搓管机;城市地铁车站;施工应用
Key words: full casing pipe rolling machine;urban subway station;construction application
中圖分类号:TU753.3 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2018)31-0144-02
1 工程概况
1.1 项目基本情况
洛阳市轨道交通1号线西起谷水西站,东至文化街站,依次沿中州西路、武汉路、西苑路、延安路、中州中路、中州东路敷设,串联涧西区、西工区、老城区、瀍河回族区。工程全长为22.35km,设车站18座,平均站间距为1.30km,均为地下站。项目投资估算约170.58亿元。沿途经过河南科技大学、牡丹广场、周王城广场、市隋唐洛阳城国家遗址公园、市人民医院、青年宫广场、洛阳市长途客运东站等主要客流集散点。车站结构型式:为地下两层岛式站台车站;覆土厚度:3.16m;围护结构类型:Φ1000 @1500钻孔咬合桩+三道撑支护型式,端头井处支撑形式为钻孔咬合桩+四道撑+一道倒撑。
1.2 工程地质
本标段施工位于工程地质II区、III区,属于洛河I级、II级阶地。本次勘察勘探深度内自上而下依次由杂填土、黄土质粉质黏土、黄土质粉土、细砂、卵石土、卵石等构成。本标段车站工程地质情况如下:揭露地层有:杂填土、黄土质粉质黏土、细砂、卵石土、黄土质粉土、卵石土,底板持力层:卵石土。
2 搓管机在城市地铁车站的施工应用优势
目前市场上常规咬合桩施工设备有搓管机、全回转钻机以及旋挖加全套管等,这三种设备的施工工艺均为通过液压装置将套管作圆周摇动并逐节压入,每节套管压入后通过抓斗或旋挖钻机进行取土,然后再接下一节套管,如此往复直至成孔至设计标高。
搓管机广泛用于地铁地基、深基坑围护咬合桩、城市改造拔桩和清除障碍桩,铁路、港口、道桥、江河、湖泊、高层建筑、水电水利施工钻孔灌注桩,特殊用途钻孔桩。采用全套管,在接近已有建筑物时也能施工,特别适合于城区内作业。搓管机全套管施工属于“硬护壁”成孔施工工艺。即将搓管桩机设备的滑箱耳端与旋挖机或者履带吊车前杠连接,以旋挖或者履带底盘为固定重力点,把成型尺寸的钢套管夹持在搓管机钳口中,以液压站为动力源,驱动搓管桩机上的每个液压缸来控制行程和角度,进行半回转下压套管(搓管)深入地层,向下搓管压入套管护壁,同时将套管孔中的土体使用冲抓(或旋挖)取出直至达到桩深要求。
搓管机结构及原理:搓管机分独立式搓管机和附着式搓管机两类,搓管机自身又分主机、动力站、操作台及工作装置4大部分。独立式搓管机施工时独立作业,附着式搓管机附着在履带吊或旋挖钻机底盘上作业,搓管机整机分为主机、动力站、操作台及工作装置4大部分。搓管钻机主机组成:搓管钻机由导向与纠偏机构、夹持装置、左右搓管装置、压拔管装置及远程操纵盒等部分组成。主要设备及构件:搓管机、冲抓斗(旋挖钻机)、吊车、套管。辅助设备:挖掘机、发电机。(图1)
2.1 环保优势
搓管机采用全孔套管护壁,无泥浆,不需要泥浆池。地铁施工场地狭小,不适合布置泥浆池;现行的泥浆处理方式是将现场泥浆运到郊外垃圾场,让其自然干化。这种处理方式原始落后,产生了许多问题。一是费用高、效率低,施工紧张时,槽罐车昼夜运输尚不能满足施工进度要求,二是施工现场环境恶劣,泥浆水四溢令人难以插足,工程队常因泥浆水漏入下水道造成管道堵塞而遭受巨额罚款。另外,槽罐车在运输途中也常因泥浆水漏洒在城区干道上而污染了市容环境。打桩泥浆用槽罐车运送泥浆水,每m3至少20元,成本高,城市施工现场文明要求严格,有可能造成停工。所以搓管机噪声低,振动小,无泥浆污染,施工现场整洁文明,很适合于在市区内施工。
2.2 成孔和成桩质量高
广泛适用于流沙、流塑、承压水、砂卵石等易坍塌、破碎和富水砂卵石地层。套管全尺寸跟进,取土时因套管插入整个孔内,孔壁不会坍落,易于控制桩断面尺寸与形状,清底效果好,充盈系数小,节约混凝土,由于钢套管护壁的作用,可避免钻、冲击成孔灌注桩可能发生的缩颈、断桩及混凝土离析等质量问题。全套管工法虽然施工成本相对较高,但由于其具有其他工法无法替代的优点,特别是我国很多城市都面临着二次开发,对原有基础的处理为全套管工法在我国的推广应用提供了广阔的前景,卵石、淤泥、流沙、粉细沙、破碎和溶洞发育、回填土、沼泽、湖泊、江河等复杂地层都可以适用。与传统采用泥浆护壁(或干作业成孔)旋挖施工相比的优势:挖掘时可以很直观地判别土层及岩性特征,对于端承桩,便于现场确定桩长;挖掘速度快,对于一般土质,每小时钻进效率14m左右;挖掘深度深,根据土质情况,最深可达70m左右;成孔垂直度易于掌握,可保证垂直度;采用全液压搓管钻机和钢套管护壁,孔壁不产生坍落、缩颈现象,成孔质量高;钢筋周围不会像泥浆护壁工法施工那样附粘一层泥浆,有利于提高砼对钢筋的握裹力;由于不使用泥浆,避免泥浆进入砼的可能性,成桩质量高;成孔直径标准,充盈系数小,与其他成孔方法相比,可节约砼;清孔彻底,速度快,孔底沉渣厚度小。
2.3 造价低和系统效率高
目前搓管机全套设备市场售价270万左右,相比旋挖钻四、五百萬的售价便宜。其钻进能力大、效率高,采用恒功率变量双泵分别驱动搓管油缸和压拨油缸,功率损失小,系统效率高。采用无触点电磁开关、行程开关、液压换向等方式控制,换向准确可靠、操作安全灵活。最显著的技术特点在于:分别控制钻杆和套管的两个动力头均可升至桅杆顶部,在套管动力头下沉套管的同时,钻杆动力头驱动长螺旋钻杆取土作业;套管无需分节压入,也无需使用其他机械配合抓土,能大幅度提高施工工效,节省机械和人工成本。
3 结语
城市地铁车站施工受场地、地质条件和文明施工等影响较大,搓管机全套管施工是一种适合城市地铁车站桩基施工的机械之一,特别在砂卵石地层具有较大的优势,能够最大限度地保证施工质量,有效避免砂卵石地层钻进中塌孔及断桩等质量事故的发生。但这种逐节加接套管和取土的施工方式,成孔效率较低,而且人工及机械运行费用相应较高,而且为保证工期,需多台设备同时施工,也为施工场地布置增加了难度。这些问题对于搓管机具有城市地铁车站施工优势来说都是可以克服的,其显著提高工地前期的文明标准化工地形象,不污染环境和施工成孔优势,是其他桩基成孔设备无法比拟的,综合显示搓管机在城市地铁车站应用中经济效益和社会效益非常巨大。
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