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与清除,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、技术勘察资料与技术规范要求,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、土性不同与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与地面蒸发等,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与承压水二种类型,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 施工工艺与方法

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

视工况需要进行

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,该设备就是能够驱动钢套管做周回转以将钢套管压入与拔除的施工机械,该设备在作业时产生的下压力与扭矩,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就是施工的关键。该工法最大的特点就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就是为套管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与一套竖向顶升系统。

(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与压入力传递给刀头,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,其她套管的中间为桶身,两头为套叠式接头。接头设螺孔与剪力键,相邻两节靠螺栓与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

冲抓斗就是套管钻进后进行桶内土体与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,套管内的土体与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。