地下清障专项施工方案

1 工程概况1.1 概况本工程基坑北侧邻近龙耀路隧道侧、西侧邻近地铁11号线隧道侧、南侧邻近西岸侧及东侧云瑶路中部，本阶段主要施工内容为围护结构工程，针对场地周边及场地范围内影响围护施工的地下障碍物进行相应的探查和清除，并采取水泥土密实回填、注浆加固等必要的措施以确保围护体的施工质量，特此编制本专项施工方案。

1.2 编制依据本方案依据有关设计图纸、技术勘察资料和技术规范要求，参照国家及地方的有关规范要求，围绕着确保安全、保证质量、保证工期、降低造价的目标来编制的。

主要依据包括：1.本工程招标文件、补充文件、设计图纸等；2.施工现场的实地踏勘了解的情况；3.工程地质勘察报告；4.规范性文件《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）《地基基础设计规范》（DGJ08-11-2010）《工程测量规范》（GB50026-2007）《建设工程施工现场供用电安全规范》（GB50194-2014）《建筑施工安全检查标准》（JGJ59-2011）《施工现场临时用电安全技术规范》（JGJ46-2005）《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2012）1.3水文地质条件1、地基土的构成与特征根据勘察报告所示，勘察深度范围内揭遇的地基土属第四纪松散沉积物。

按其结构特征、地层成因、土性不同和物理力学性质上的差异可划分为10层，其中第①、④、⑤、⑨层地基土层又可根据其工程性质不同分成不同的亚层。

（详见地质剖面图）施工场地位于古河道地段，浅部地层分布较复杂，第⑥层、第⑦层及第⑧层地基土则因古河道切割较深而缺失，沉积了较厚的⑤3层地基土。

1）潜水浅部土层中的地下水属于潜水类型，其水位动态变化主要受控于大气降水和地面蒸发等，地下水位丰水期较高，枯水期较低。

根据勘察报告，在勘察期间，实测详勘各取土孔内的地下水静止水位埋深在1.20～1.70m之间，相应标高为3.70～3.00m。

2）承压水本场区深部地下水属微承压水和承压水二种类型，分布于第④2层、⑤3-1层中的地下水为微承压水，分布于第⑨层中的地下水为承压水。

在岩土工程勘察期间，第④2层微承压水水头吴淞高程在1.67～1.54m之间；第⑤3-1层微承压水水头吴淞高程在-1.56～-1.71m之间。

根据本工程水文地质专项勘察，第⑤3-1层、⑤3-2层、⑤3-3层均为微承压含水层。

3）不良地质条件本工程场地位于古河道地段，浅部地层分布较复杂，第⑥层、第⑦层及第⑧层地基土则因古河道切割较深而缺失，沉积了较厚的⑤3层地基土，在一定程度上会影响到本工程建筑物的基础及围护结构施工。

2 施工工艺和方法本工程地下障碍物清除的范围：施工中影响地下连续墙、立柱（支护）桩、基坑加固等区域；障碍物类型：1、较浅地下障碍（4米以内），常规土方开挖，障碍物清除，土方置换回填；2、较深地下障碍（4米以下且难以清除），采用RT200全回转套管钻机清障。

2.1 地下障碍（4米以内）的施工方法确定障碍物→桩机移位→灰线标识位置→放坡开挖→清除障碍（挖机挖除、风镐破除）、外运→水泥土密实回填。

清除障碍物位置开挖前，将需挖（凿）的部分用撒好灰线，按1:1坡度放坡用挖土机挖走上部杂填土；开挖的范围较大时，局部开挖、局部回填压实，开挖过程中，密切监视土体严防坍塌；开挖障碍较大时（如钢筋混凝土基础），采用挖机镐头破碎，钢筋割处重新破除后挖走；开挖地下潜水水位较高，在开挖清除过程中需不间断排水，以保证正常进行。

另外，回填采用优质粘土或8%的水泥土，分层压实。

2.2 地下障碍（4米以下）的施工方法较深地下障碍（4米以下且难以清除），采用RT200全回转套管钻机清障。

2.2.1全回转钻机清障流程按施工孔位数重复2.2.2 全回转设备情况图1 全回转钻机分解图图2 全回转设备实图（1）设备组成RT200全回转套管钻机主要配置有RT200全回转套管钻机主机、相应型号数量的套管、液压动力站、操控室、反力配重、路基板及定位钢板、冲抓斗、反力叉、楔形锤及十字冲锤。

另需100t履带吊、EX200挖掘机、高压清洗机等机械配合施工。

施工过程中由全回转套管钻机液压驱动双壁钢套管全回转切割钻进。

双壁钢套管底端镶嵌钛合金刀头，具备很强的切割切削能力，可将地下抛石、残留旧桩、旧钢筋混凝土、钢桩等障碍物一并清除。

（1）拔桩原理全回转钻机拔桩方法：利用RT200全回转设备，该设备是能够驱动钢套管做周回转以将钢套管压入和拔除的施工机械，该设备在作业时产生的下压力和扭矩，驱动钢套管转动，利用管口的高强刀头对土体、岩层及钢筋混凝土等障碍物的切削作用，扭断钢管，用冲抓斗夹出来。

最后向套管内回灌砂浆，并在回填的同时逐节拔除钢套管。

在整个过程中套管钻进及液压起拔设备对钢管的起拔是施工的关键。

该工法最大的特点是可将套管钻入有岩层或高强障碍物的土层，利用套管的护壁作用，在套管内进行拔钢管，施工安全，工效高，对周围环境影响极少。

（2）全回转动力设备全回转动力设备主要是为套管360º回转以及刀头切割障碍物提供动力，包括上下抱箍夹紧系统和一套竖向顶升系统。

（3）套管选用外径为1.5m的套管进行钢管的清除，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。

套管为厚度48mm的钢质桶式结构，根据需要钻进的深度情况分长度不同的若干节，在管口布置刀头。

根据需要钻进的深度情况分长度不同的若干节。

本工程所用的套管长度有：6m、2m两种。

最底部一节长度一般为2m在管口布置刀头，其他套管的中间为桶身，两头为套叠式接头。

接头设螺孔和剪力键，相邻两节靠螺栓和剪力键连接传递荷载。

套管主体材质为16Mn钢，两端接口材质为24Mn钢。

套管管壁分三层，内外两层各为20mm的钢板，中间层为8mm的钢网片。

图3 套管结构（3）冲抓斗冲抓斗是套管钻进后进行桶内土体和障碍物清理的重要设备部件之一，抓斗的结构形式。

随着套管的钻进，套管内的土体和被刀头切割后的地下障碍物需要通过抓斗抓取出来。

抓斗有两扇可以活动的斗叶，整个冲抓过程中斗叶在闭合与张开两种状态之间转换。

图4 冲抓斗结构2.2.3 全回转钻机施工方法1、施工准备（1）施工前，进行详细的技术、安全和管线交底工作；（2）拔除前对施工区域内的管线进行开样洞探查，确认其与清除的钢管之间的关系，以便及时采取搬迁或保护措施；（3）测量放样，放出所有待拔钢管中心并现场标注。

钢管的定位问题是拔除工作的前提和基础，拔除前找钢管和钢管的定位工作是重中之中。

（4）根据总包提供的探测成果，组织测量人员进行了现场放样，进行位置复核，结果发现成果表中一些坐标相对应的钢管并未找到，这说明原有探测成果可能存在一定偏差。

（5）根据放样挖掘至露出钢管，找出钢管中心。

2、全回转设备就位、固定先将全回转钻机固定在钢管中心上方，然后将钻机和动力箱、操作室相接，然后安装反力架，反力架的另一头停置一部100吨吊车，该吊车履带压住反力架，反力架的作用是当钻机全回转钻进过程中防止机器发生扭动，并同时配合清障、挖土，拆卸钢套管。

具体如下：1）安放定位钢板，定位钢板安放必须平整，且孔位中心与需清障的孔位中心精确重合，定位钢板的四个定位基点必须全部在路基板的中心，定位钢板的孔位中心可通过两根细线确定，安放时与预先测量好的需清障孔位中心重合即可。

2）安放钻机，钻机四个支腿全部安放入定位钢板的四个基点，安放到位后，可通过钻机的垂直监视系统或经纬仪确定钻机的垂直度，通过调整四个支腿油缸使钻机安放水平。

3）液压泵站就位，并与钻机液压系统连接完毕，检查、调试好设备，并确保各个系统工作正常（启动前须保证泵站各个系统工作良好，包括油料、冷却液、油管连接、各阀门等）。

4）安装钻机配重架及反力配重，注意反力配重应对称安放。

5）安装反力叉，反力叉安装好后，反力叉远离钻机的一端用履带吊或者挖掘机的履带顶死，以防钻机带载旋转切削时产生的反力造成钻机主机旋转。

6）将已安装刀具的钻头（2m长）与一截6m的套筒连接好后，安放入钻机。

3、钢套管钻入按预先放好钢管中心位置钻入钢套管，将钢套管与钢管同心压入，如切到钢管，则适当移动钢套管位置，直到能完全套住钢管为准，由于钢套管是全回转钻进的，且端部刀头配置了负载控制装置(B.CON机构)，可以确保刀头的负载在最合适的范围内，且钻机在钻进过程中可任意调节套管的回转扭矩、回转速度、压入力以及夹紧力等的最高值，并且可以设定发动机的高速、中速、低速，所以可以根据地质和障碍物情况，进行高效施工。

具体步骤如下：1）启动液压泵站，将发动机的转速从低转速逐步调整至高转速，钻机回转液压马达调至0位，启动夹紧油缸按钮，确认钻机夹紧机构已将套管夹紧后，方可启动回转驱动系统，回转马达初始启动必须低转速运行，待回转阻力稳定且低于设定值时，方可适量调高转速。

2）试运转正常及垂直度修正完成后，开始正式钻进，正式钻进同样是发动机高转速，钻机低转速，压力、扭矩稳定且未达到设定值时，可适量调整转速及收缩支腿油缸进行钻进。

一般初始5米以内,钻机转速控制在3~5转/分钟，旋转扭矩稳定在额定最大扭矩的30%~50%左右，以确保初始钻机设备的稳定及钻进垂直度。

4、拔除根据施工经验，在钢套管钻进过程中因土体扰动，钢管会发生扭断或破坏，然后用冲抓斗抓出断裂的钢管及套管内的土，并不断补充清水或泥浆。

5、孔位回填施工方案孔位填充是本工程重要的一个施工环节。

钢管全部清除后在钢套管内回填优质粘土或8%的水泥土，为避免塌孔等情况的发生，回填作业是随起拔套管同时进行的。

即套管正式起拔前。

现在套管内回填一定高度的优质粘土，再边拔套管边回填，始终保持套管内回填土面高于套管底面一定高度，最终回填至场平标高。

2.2.4 现场导墙内、边侧管井施工方法1、清障的范围清障工程为3组直径600mm的管井，深度为38m、49m、57m，管井采用直径270mm 的钢管，壁厚约7mm，距离龙耀路隧道约100m。

本次清障拟采用全回转钻机及1500mm 的套管进行，清障布孔示意图如下：图5 钢管拔除布孔示意图2、清障施工难点、对地墙成槽影响本次工程须拔除的既有管井长度达57m，钢管直径仅为270mm，刚度较差，在流动的地下水及地面荷载的作用下，可能会发生变形，位移，常规的小直径套管可能无法完成清障。

管井拔出回填后，地墙成槽仍会塌方，因管井较长57m，施工过程中四周回填砂，拔出过程中四周原状土已破坏，回填较深无法达到成槽要求。

针对性措施：本工程采用RT200型全回转及直径1500mm套管清障，大直径套管覆盖范围大，能够有效的清楚发生位移及变形的钢管。

利用全回转的强大扭力，扭断钢管，然后用冲抓斗清除钢管；清障完成后利用工程设备对回填土体注浆加固。