广州地铁七号线下穿黄埔港对桩基处理方案优化研究

  • 来源:珠江水运
  • 关键字:工程,方案,优化
  • 发布时间:2019-09-08 23:01

  摘 要:工程施工方案的合理选择和优化,对提高工程的施工进度和工程质量、节省工程投资和施工安全性具有重要意义。本文结合黄埔港龙门吊和地磅桩基工程的结构特点和实际情况,就广州地铁七号线下穿黄埔港对桩基的处理方案进行探讨研究,并提出了合理性和经济性相对较好的优化处理方案。

  关键词:工程 方案 优化

  1.问题的提出

  根据广州地铁七号线工程下穿黄埔港的施工方案,在盾构施工前需先对黄埔港集装箱龙门吊和地磅桩基进行处理,在桩基处理施工期间需借用集装箱堆场和主要进港门口(丰乐门)地磅场地。黄埔港码头作为保持城市日常生活生产和贸易所需货源功能定位,依托国家一类开放口岸和优越的地理位置,大力发展集装箱业务.由于黄埔港港区堆场能力不足,尤其龙门吊集装箱堆场更加紧张,故地铁工程下穿黄埔港施工期间将对港区生产经营带来很大的影响。为了把地铁施工对码头的生产影响降到最低,提出优化处理桩基的设计施工方案,缩短施工借用码头场地时间和场地面积。

  2.工程概况

  洪圣沙站~裕丰围站区间长为1740m,区间主要下穿黄埔港码头后进入裕丰围站。下穿黄埔港码头段对龙门吊和地磅桩基处理后采用土压平衡模式进行掘进。该区间隧道下穿黄埔港码头七泊位一、二线龙门吊及黄埔港丰乐门地磅,该处隧道覆土约为20m,龙门吊轨道和地磅基础均为桩基基础,龙门吊轨道桩基为静压预制混凝土管桩,桩径为500mm,桩长不详,侵入隧道平面位置桩数约为16根。地磅基础桩基为静压混凝土预制管桩,桩径为400mm,桩长不详,桩基贯穿隧道,侵入隧道平面位置桩数约为15根。区间隧道与龙门吊及地磅位置关系见下图1、图2、图3。

  3.龙门吊和地磅基础桩基托换施工方案(原方案)

  根据龙门吊和地磅基础桩基托换施工方案,在盾构下穿黄埔港码头前需对影响盾构施工的桩基采用全回转钻机进行拔除,然后进行桩基托换。方案实施工序为:拆除地磅和轨道梁→拔除混凝土预制桩→龙门吊及地磅桩基托换→盾构通过。

  龙门吊及地磅桩基托换,需先拆除托换桩基上部结构,测量定位隧道范围内桩基,使用全回转钻机拔出隧道范围内桩基,新做桩基和托换梁、再做轨道梁,恢复路面,盾构正常掘进通过。见图4龙门吊桩基地面托换施工示意图。

  (1)龙门吊及地磅桩基拔除。根据本工程特點,拔桩需采用对周边环境影响较小的设备进行,采用全回转套管钻机进行施工,使用钢套管直径为1500mm,套管有两方面功能,一方面将顶部驱动设备提供的扭矩和压入力传递给刀头,同时在钻进的过程中还起到支护孔壁、防止孔壁坍塌的作用,并配备100t履带式起重机进行施工。其原理是利用全回转设备产生的下压力和扭矩,驱动钢套管转动将套管钻入地下,外侧套管回旋钻进作为护壁,将桩与外侧土体隔离。套管内侧插入楔型锤(倒三角锤),将桩拧断后,再采用冲抓斗将断桩抓出。在拔桩作业完成后及时回填,填充材料采用水泥、粘土拌制而成的水泥土,水泥掺量不少于7%。

  (2)新桩、托换梁及轨道梁施工。新桩采用钻孔灌注桩,施工计划采用泥浆护壁、旋挖钻成孔、水下混凝土成桩的施工方法。托换梁及轨道梁采用现浇混凝土结构进行施工。

  4.龙门吊和地磅桩基预加固方案(优化方案)

  考虑到龙门吊和地磅基础桩基托换施工方案工序较复杂,施工前期需进行港区内交通疏解、拔掉龙门吊和地磅桩基并进行桩基托换、盾构施工等都需占用较大港区堆场,尤其是龙门吊桩基托换,占用堆场面积大且时间长,对黄埔港内集装箱生产和经营影响较大。为此,根据盾构下穿黄埔港码头的施工方案,以及结合港区龙门吊和地磅桩基入土深度的判断,再参照分析港区的地质情况,提出龙门吊和地磅桩基预加固的优化方案。

  (1)下穿龙门吊施工方案。根据详勘地质,龙门吊处岩面距隧道最小为1.1m,判断桩基较大可能未入侵隧道,为此,首先对龙门吊桩基进行物探,采用全方位电法进行探测,该探测手段需进行地质钻孔后再进行探测。根据桩基探测结果,如未入侵隧道,采用龙门吊桩基预注浆加固+盾构直推的方案进行实施。预注浆采用WSS注浆技术进行施工,其目的为增加土体密实度及自稳性,防止地层坍塌及地下水流失,增强桩基摩阻力,控制地面沉降,保证施工安全。盾构法采用土压模式进行掘进。

  WSS注浆技术是采用二重管钻机钻孔至预定深度后注浆。浆液有两种,即A液和B液(或C液〕。两种浆液通过二重管端头的浆液混合器充分混合。注浆时采用电子监控手段实施定向。定量,定压注浆,使岩土层的空隙或孔隙间充满浆液并固化,改变了岩土层的性状。

  龙门吊桩基预注浆加固后,将不再进行桩基托换,根据港区现状,港内交通疏解道由新建大门入港后垂直通过双线龙门吊至黄埔港前沿码头。

  (2)下穿地磅施工方案。结合裕丰围站交通疏解方案,新建地磅完成后对原地磅进行围蔽,围蔽后采用跨孔CT扫描进行桩基探测。

  根据桩基探测结果,如桩基未入侵隧道采用盾构直接掘进方案进行实施,盾构通过后,对地磅地层进行高密度电阻法,检测地层是否存在空洞,如出现空洞,进行地面注浆加固。确保地基稳定。大门回迁前对地磅进行平整度测量,出现不均匀沉降时,对地磅基础标高进行调整后进行地磅安装、校检,达到使用条件后开放大门。

  该新方案龙门吊桩基探测、桩基预注浆加固、地磅桩基探测及加固、盾构施工等较原方案占用场地时间大大的缩减。

  5.结语

  经优化后的龙门吊和地磅桩基预加固方案与原龙门吊轨道及地磅基础桩基托换施工方案相比,新方案较大缩小了处理桩基的施工工期和占用集装箱堆场的面积,较大降低了对码头生产经营的影响,大大节省了工程投资,同时也降低了在码头区施工和码头生产交叉作业的安全隐患。

  通过方案优化,处理龙门吊和地磅桩基施工时间由原6个月缩减至1个月, 码头经营损失费用比原方案大为减少,大大降低桩基处理工程费用,经济效益明显。

  参考文献:

  [1]杜贻蛟. WSS注浆技术在城市地铁盾构施工中加固土体的应用[J].工程建设与设计,2016.

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