摘要：山東兗礦高性能大型工業(yè)鋁擠壓材熔鑄車間中的鑄造機(jī)基礎(chǔ)施工，是我部承建的施工難度大、精度要求高的基礎(chǔ)核心項目。對項目存在的高承壓水，大量涌砂，及周邊嚴(yán)重塌陷的難題，我們提出了靜壓頂進(jìn)等優(yōu)化實用技術(shù)，安全快速，經(jīng)濟(jì)有效的完成了工程。取得良好效果。
　　關(guān)鍵詞：孔樁、沉井、施工
　　1鑄造機(jī)基礎(chǔ)特點(diǎn)及現(xiàn)狀
　　工程概況：兗礦高性能大型工業(yè)鋁擠壓材镕鑄車間30t鑄造機(jī)基礎(chǔ)的幾何尺寸為13.4×5.7m，如下圖1所示。鑄造機(jī)基礎(chǔ)主井中心位于C列以北5.95m，⑧線以西3.054m，且距西面已施工完的30t保溫爐基礎(chǔ)邊線9.026m,鑄造機(jī)基礎(chǔ)底標(biāo)高分別為-12.92m，內(nèi)設(shè)的鋼沉管底標(biāo)高為-21.50m。鑄造機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計采用沉井施工，鋼沉管孔樁直徑φ1800mm，孔樁護(hù)壁為鋼筋砼護(hù)壁、頂?shù)酌鏄?biāo)高分別為-12.92m和-21.50m,鋼沉管垂直度設(shè)計要求控制≦5mm。
　　

　　2鑄造機(jī)基礎(chǔ)施工流程
　　鑄造機(jī)基礎(chǔ)施工的常見的施工流程可以歸結(jié)為，場地平整、測量放線――管井降水――機(jī)械挖土－－夯實基底——鋪砂墊層——刃腳澆筑C20砼墊層—制作沉井刃腳――刃腳砼養(yǎng)護(hù)――沉井井壁制作――井壁砼養(yǎng)護(hù)――沉井下沉――孔樁施工--鋼沉管預(yù)埋及砼充填――沉井封底板――隔墻制作養(yǎng)護(hù)――沉井回填收尾。本文主要提出孔樁開挖施工，可能出現(xiàn)的問題的解決方法。
　　3施工中幾個特殊問題介紹及技術(shù)處理
　　3.1鋼筋砼護(hù)壁設(shè)計的方案改進(jìn)：
　　本工程鑄造機(jī)液壓缸的工藝要求工作區(qū)域在-12.92m至-21.50m間，液壓缸鋼沉管成孔設(shè)計采用人工挖孔樁，護(hù)壁為鋼筋砼護(hù)壁。鋼筋砼護(hù)壁一般適用在土層較均勻，地下水較弱，或無流沙，淤泥、有害物質(zhì)等層面上。實際在沉井下沉作業(yè)時，施工到-11.5m，發(fā)生了出碴不沉現(xiàn)象，后出現(xiàn)10分鐘內(nèi)從下往上涌砂達(dá)30多立方，周邊地基伴隨塌陷，致使沉井作業(yè)一度停止。經(jīng)現(xiàn)場探測該區(qū)域砂層有3.5m以上，地下壓力水強(qiáng)度高，孔樁成孔工藝采用鋼筋砼護(hù)壁設(shè)計存在缺陷。經(jīng)于設(shè)計協(xié)商、將鋼筋砼護(hù)壁改為鋼護(hù)筒護(hù)壁。鋼護(hù)筒鋼板壁厚12mm，直徑φ1650mm。為下步人工挖孔樁施工采用的靜壓頂進(jìn)方案，做好技術(shù)準(zhǔn)備工作。
　　3.2地下水技術(shù)處理：
　　地下水是深基礎(chǔ)施工中最常見的問題，它給人工挖孔樁施工帶來許多困難。含水層中的水在開挖時破壞了其平衡狀態(tài)，使周圍的靜態(tài)水充入樁孔內(nèi)，從而影響了人工挖孔樁的正常施工。一般在動態(tài)水壓土層施工，不僅開挖困難，且細(xì)砂、粉砂土層，在壓力水的作用下，發(fā)生流砂和噴涌現(xiàn)象�？刂坪檬┕�區(qū)域地下水的釋放，是保證孔樁施工順利及周邊構(gòu)筑物結(jié)構(gòu)安全的關(guān)鍵。
　　本項目采取的技術(shù)措施是：外降內(nèi)排。即鑄造機(jī)基礎(chǔ)四周設(shè)置6個管徑為φ600，深30m的管井降水井（注：流砂層區(qū)域降水井及易被流砂填埋，一般應(yīng)比需求的降水標(biāo)高深5.0m，否則達(dá)不到預(yù)期的降水要求），井內(nèi)采用污水泵直接向外排水。
　　由于周邊的保溫爐基礎(chǔ)，廠房柱基已施工完畢，距離近。外降內(nèi)排抽水前，應(yīng)對周邊的構(gòu)筑物加設(shè)沉降觀測點(diǎn)，并在施工過程中定期觀測。不允許無限制抽水；降排水以保證在正常抽水時，達(dá)到正常開挖即可。
　　3.3孔樁開挖成孔技術(shù)處理
　　查閱地勘資料，該作業(yè)區(qū)域，土層分布以細(xì)砂，粉砂層為主。常規(guī)孔樁開挖，因涌水、涌砂、塌陷等現(xiàn)象嚴(yán)重?zé)o進(jìn)尺，難成孔。本工程10t鑄造機(jī)基礎(chǔ)采用了冷凍法凍結(jié)技術(shù)，在孔樁四周形成凍土墻，承受水、土壓力并阻隔地下水，在它的保護(hù)下進(jìn)行地下工程作業(yè)，完成了成孔施工。但存在費(fèi)用高、工期長、技術(shù)含量高等因素。因此30t鑄造機(jī)基礎(chǔ)孔樁成孔施工采用了靜壓頂進(jìn)技術(shù)，取得了良好的效果。
　　靜壓頂進(jìn)技術(shù)施工方案，是根據(jù)鑄造機(jī)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點(diǎn)，以鑄造機(jī)基礎(chǔ)井壁本身自重及與地基之間的側(cè)摩阻力為配重，應(yīng)用作用力與反作用力的原理，通過對鋼護(hù)筒阻力的計算，選用高噸千斤頂。千斤頂向上的作用力由鋼梁傳替給鑄造機(jī)基礎(chǔ)，由于鑄造機(jī)基礎(chǔ)配重的重量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于千斤頂向上的作用力，千斤頂產(chǎn)生的的作用力，只能向下由承壓短柱、承壓平臺傳替給鋼護(hù)筒，并將鋼護(hù)筒壓入流砂層，阻隔或減少地下壓力水對鋼護(hù)筒孔內(nèi)流砂層開挖的影響，完成成孔作業(yè)工藝。作業(yè)示意圖見下圖：
　　

　　3.3.1頂管參數(shù)及設(shè)備先用
　　頂管過程中管道受到的阻力，主要有切土正壓力、管壁摩阻力。
　�。�1）切土正壓力。
　　F1=S1×K1=πr2×K1=π×1.65×0.012×50=3.11t
　　式中F1為頂管正阻力，t；S1為頂管正面積，m2；K1為頂管正阻力系數(shù)，t/m2。
　　管道切土正壓力與土層密實度、土層含水量、切土狀況有關(guān)，據(jù)有關(guān)統(tǒng)計資料,軟土層一般為20～30t/m2，硬土層一般為30～60t/m2，本工程頂管經(jīng)過地層為粘土和粉質(zhì)粘土，K1取50t/m2
　�。�2）管壁摩擦阻力。
　　F2=S2×K2=πDL×K2=π×1.65×(8.58+2)×0.9=49.33t
　　式中F2為頂管側(cè)摩擦力(頂管兩面計算摩擦力。筒內(nèi)受力：長度取2.0m，筒外受力：長度取8.58m，)，t；S2為頂管側(cè)面積，m2；K2為頂管側(cè)阻力系數(shù)t/m2,查閱地勘報告等資料,管壁摩擦阻力一般在0．5～1．2t/m2之間,K2取0.9t/m2。
　　頂進(jìn)長度按21.5-12.92=8.58m計。
　�。�3）頂管總阻力。
　　F=F1+F2≈52.44t
　　考慮地下工程的復(fù)雜性及不可預(yù)見因素，頂管設(shè)備取1.5-2.0倍能力儲備，設(shè)備頂進(jìn)能力應(yīng)為100t。
　　3.3.2頂管及孔樁施工注意事項
　　通常地下土層分布與地勘報告有一定的出入,施工過程因根據(jù)現(xiàn)場的實際環(huán)境預(yù)以調(diào)整。
　　（1）流砂情況較輕時
　　鋼護(hù)筒壓入開挖作業(yè)面以下300-500mm左右，就可進(jìn)行孔內(nèi)土方循環(huán)開挖。減少挖層孔壁的暴露時間，減輕頂管推力。開挖時從中心向四周褔射。當(dāng)孔壁塌落，有泥砂流入而不能形成樁孔時，可暫停開挖作業(yè)，繼續(xù)往下壓入鋼護(hù)筒，防止流砂發(fā)展的趨勢擴(kuò)大，保證孔內(nèi)作業(yè)人員的安全。
　�。�2）流砂情況較嚴(yán)重時
　　鋼護(hù)筒壓入開挖作業(yè)面以下1000mm以上，就可進(jìn)行孔內(nèi)土方循環(huán)開挖，每次開挖控制500mm厚。開挖時進(jìn)尺不宜太快，應(yīng)注意加大地下壓力水能量自然釋放的過程，減輕孔樁內(nèi)外水壓力的不平衡，防止施工中鋼護(hù)筒周邊土質(zhì)突發(fā)外塌、內(nèi)涌的流砂現(xiàn)象發(fā)生，保證孔內(nèi)作業(yè)人員的安全。同時應(yīng)配備一定數(shù)量的砂袋，對出現(xiàn)塌陷、涌砂的部位做到能及時填壓。防止事態(tài)惡化，減輕損失。
　�。�3）鋼護(hù)筒垂直度控制
　　鑄造機(jī)液壓缸鋼沉管垂直度設(shè)計要求控制在5mm以內(nèi)。在頂管作業(yè)循環(huán)過程中，必須對上次作業(yè)誤差進(jìn)行檢查并預(yù)以消除或減少�？刂频姆椒ㄊ牵鹤o(hù)筒內(nèi)設(shè)置鉛垂吊中、核查護(hù)筒垂直度。頂壓作業(yè)前后應(yīng)先檢查護(hù)筒頂標(biāo)高，保證頂壓管過程中，鋼護(hù)筒受力均衡，不產(chǎn)生偏移。將每次作業(yè)誤差記錄在案，供下一循環(huán)調(diào)整。
　　4施工安全要求
　　4.1孔樁挖掘應(yīng)連續(xù)作業(yè)，中途不能停頓，以防塌孔�？變�(nèi)外用電設(shè)備必須有二級以上的防漏電保護(hù)裝置1。
　　4.2孔內(nèi)作業(yè)人員必須佩戴安全帽、安全繩，配置安全繩梯、搭設(shè)掩體。頂壓作業(yè)開始時，嚴(yán)禁孔內(nèi)挖孔作業(yè)。
　　4.3挖孔時應(yīng)設(shè)機(jī)械通風(fēng),經(jīng)常檢查孔內(nèi)的二氧化碳等有害氣體的含量，如超標(biāo)及時排除。土、石、雜物及時清理，挖孔暫停時，孔內(nèi)必須罩蓋。
　　結(jié)束語：
　　鑄造機(jī)液壓缸鋼沉管孔樁成孔施工是本類項目施工中的一大難點(diǎn)，尤其在地質(zhì)條件復(fù)雜，存在高承壓水、流、涌砂嚴(yán)重的區(qū)域。采用靜壓頂進(jìn)施工技術(shù)，在該地區(qū)內(nèi)施工鑄造機(jī)液壓缸鋼沉管孔樁，取得了成功經(jīng)驗，與冷凍法相比，技術(shù)簡單，節(jié)約資金，保證安全（減少作業(yè)人員凍傷的可能性），可供類似工程借鑒。
　　參考文獻(xiàn)
　　1兗礦集團(tuán)鄒城華建設(shè)計研究院有限公司：巖土工程勘察報告
　　

轉(zhuǎn)載請注明來自：http://www.jinnzone.com/yejinlw/5571.html