高层建筑盾构切削钢筋混凝土桩基施工技术.pdf

NORTHERNARCHITECTURE55第8 卷第2 期2 0 2 3年4月施工技术与管理方建筑北高层建筑盾构切削钢筋混凝土桩基施工技术李凯（内蒙古泰丰建设集团有限公司，内蒙古通辽028000)摘要：针对当前高层建筑桩基施工中，若施工区域地下存在既有建筑基础结构则会对基础结构沉降造成严重影响的问题，开展对某拟建高层建筑项目盾构切削钢筋混凝土桩基施工技术的研究。在施工中按照盾构推进施工、切削刀盘正面土体改良、切削钢筋混凝土桩基施工、盾构穿越桩基后施工的顺序流程完成施工。通过对施工效果分析得出，应用新的施工技术，可将沉降量控制在0.2 mm范围内，确保地下既有构筑物基础结构的沉降不受影响，从而提高项目整体施工质量。关键词：高层建筑；钢筋混凝土；盾构切削中图分类号：U455.43文献标识码：A文章编号：2 0 9 6-2 118(2 0 2 3)0 2-0 0 55-0 4Construction Technology of High-Rise Building Shield CuttingReinforced Concrete Pile FoundationLI Kai(Inner Mongolia Taifeng Construction Group Co.,Ltd.,Tongliao Inner Mongolia Autonomous Region028000,China)Abstract:In the current high-rise building pile foundation construction,if there is an existing building founda-tion structure underground in the construction area,it will have a serious impact on the settlement of the founda-tion structure.Research on the construction technology of shield cutting reinforced concrete pile foundation for aproposed high-rise building project is carried out.During the construction,the construction was completed accord-ing to the sequential process of shield construction,frontal soil improvement of cutting cutter head,cutting rein-forced concrete pile foundation construction,and shield construction after passing through the pile foundation.Through the analysis of the construction effect,it is concluded that the new construction technology applicationcan control the settlement amount within the range of 0.2 mm,ensure that the settlement of the existing under-ground structure foundation structure is not affected,and improve the overall construction quality of the project.Keywords:high-rise buildings;reinforced concrete;shield cutting0引言当前交通线网的建设水平不断提升，地铁、隧道等需要在地下开展建设的项目逐渐增加，使得地下可使用的空间资源逐渐减小，进而造成地上建筑的建设位置受到严重制约。在高层建筑建设时，通常在盾构通过之前拆除或更改原有的施工路线来处理地下障碍物，但两者都会增加成本。为此，有关方面的学者提出了一种用盾构法进行钢筋混凝土灌注桩的施工技术。在采用这种方法时，要考虑到一些难以避开或直接拆除、成本高的地下障碍，是否需要用盾构机直接切割或粉碎，以保证最终的工程效果达到设计之初的目标。对这一施工技术实际应用中各项关键环节的调整，对于高层建筑项目的投资、工期、建设速度等都有着直接或间接的影收稿日期：2 0 2 2-10-12作者简介：李凯（19 7 4），男，河北省蔚县人，工程师，研究方向：钢筋混凝土施工工艺。NORTHERNARCHITECTURE56第8 卷方建北筑响。因此,基于这一施工技术的重要性，本文以某拟建高层建筑为例,开展对其桩基施工相关技术的应用研究。1工程概况拟建高层建筑工程项目位于内蒙古自治区通辽市中心地段，地下构筑物结构十分复杂。项目涉及区域整体占地面积约为11.2 3hm,在该区域上拟建建筑物为5栋高层办公塔楼和1栋4层百货商场及多栋零售店铺和美食街3。该工程项目大部分区域需要开展基坑开挖施工工作，其深度为6.8 m9.2m，基坑采用支护桩结构实现支护，设计使用年限为19 个月。由于在该施工区域周边存在重要的古建筑物，为实现对其保护，将拟建的高层建筑工程项目设计为安全等级为一级的项目4。同时,在对该施工区域开展施工前，由于基坑施工涉及土层结构问题，因此需要对现场进行实地勘察。通过勘察得出，该工程地质状况大致可分为8 层，结合该高层建筑施工项目的基本条件及地质条件，针对其桩基施工引人盾构切削钢筋混凝土施工技术开展详细研究。2高层建筑盾构切削钢筋混凝土桩基施工2.1盾构推进施工在开展对上述拟建高层建筑工程项目的桩基施工前，根据施工需要及施工现场的实际情况对盾构设备进行合理选型。为了适应超低速掘进的需求，在盾构推进系统中加人了微动作用。通常情况下，盾构设备的超低速能够达到4mm/min6mm/min。在料斗内部的螺旋运输机上,设置能粉碎坚硬物体的设备，以处理断裂的桩基和钢筋等5,保证在打开闸门前，施工人员可以充分了解隧道内的状况，从而保证施工的安全。根据上述内容，实现对盾构设备的改进。利用改进后的设备完成盾构推进施工。施工中,在距离桩基础12 cm处,将推进速度控制在10 mm/min20mm/min，以此有效避免桩基出现位移现象。当盾构施工中设备与桩基之间的距离 2 m时,应当将盾构机的推进速度控制在5mm/min10 mm/min。在进行研磨桩基础时,盾构机的推进速度必须 5mm/min。为了提高地下工程施工前期的稳定性，必须对其进行同步注浆。每环的压浆量通常为2 0 0%2 50%，即每一环同时注浆量3.3m4.2m,灌浆压力为0.3MPa左右。在保证盾构前部的沉降得到有效控制后,采用以上所选的盾构设备匀速推进施工。2.2切削刀盘正面土体改良为确保施工区域内具备盾构切削钢筋混凝土桩基施工的条件，对切削刀盘正面土体进行改良。为保证盾构掘进过程中可切割钢筋混凝土，同时保证盾构的正常挖掘，可以在刀片的前端加压膨润土或发泡剂，以提高掘进过程中的稳定性，减少了刀盘的力矩，从而保证盾构通过时的平稳性，并能在一定程度上改善土层的土质，使其能顺利地从螺旋钻机中取出。在掺入膨润土或发泡剂时，应严格控制用量、加压，以防止因过量膨胀土、泡沫用量及高压力使其产生方向穿透的介质裂缝，进而产生渗透通道，对隧道安全运行产生不利影响。需要提前并持续不断地对切削刀盘正面土体进行改良，改良后土体需要具备良好的流动性，并确保及时地完成对土仓内土体和刀盘外土体的压力平衡控制。针对上述拟建高层建筑施工项目，采用泡沫剂改良方式。普通土压平式盾构机适用于具有较低的内部摩擦力和渗透率为6 m/s10m/s的黏性土层18-9 。在具有大粒度的砂砾层和砾石层中，由于摩擦和渗透率高，施工中很难保证基坑的稳定性。为了解决沙质土壤的塑流性问题,可以在土槽内注入泡沫，并进行充分搅拌，从而改变土壤的组成，保证土壤的流动性，降低土壤的渗透性，确保桩基施工时土层的稳定性；在控制泡沫溶液质量分数为2%5%的情况下，确定主要岩层的泡沫注入参数和膨润土的添加参数。首先，在一定的压力下，通过叶片前面的气泡形成的管道，将被冲刷下来的流动性良好的土壤物料及时地输送到凹槽中，以减小工具的磨损；其次，用于冷却刀板的各种工具都需要进行加水改良处理；再次,水与润滑剂的混合物可以降低摩擦力，减小刀片的转矩，提高刀具的使用寿命；最后，把水加到刀盘上，和泥沙一起流进漏斗，在刀盘后面的搅拌器搅拌下，增加了土体的流动性，从而有利于顺利地挖出石块和泥土，降低了砂轮和桨叶的磨耗。按照上述内容实现对土体的改良，为后续切削钢筋混凝土桩基施工提供有利条件。2.3切削钢筋混凝土桩基施工在完成上述施工操作后，需要对切削钢筋混凝土桩基进行施工，图1为高层建筑盾构切削钢筋混凝土桩基剖面图。在按照图1所示的剖面图对切削钢筋土桩基施工后，由于地下工程中有较软、不均匀的地质构造，为了减少工程中的土壤侵蚀，应使NORTHERNARCHITECTURE57李凯：高层建筑盾构切削钢筋混凝土桩基施工技术第2 期地面混凝土钢筋图1盾构切削钢筋混凝土桩基剖面图用袖阀管进行围护，从而减轻甚至避免施工对地下既有构筑物的影响。现有的结构形态对地基的沉降性有较大影响,因此采取增设底板的方式，提高基础结构的稳定性。通常情况下，底板的厚度应当为0.6 m0.8 m。在施工中存在着漏浆现象，若漏浆现象不严重，可以增加盾尾油的注油量，从而达到堵塞漏浆的目的。如果出现了严重的渗漏现象，传统的处理方法不能有效地解决时，必须在安装过程中，通过在渗漏部位下方加泡沫条从而达到有效的堵漏效果。根据上述施工思路，可以有效提高拟建高层建筑桩基施工中桩的施工质量。在完成桩基施工后，需检验桩基的带压。在灌浆完毕并通过检测后，盾构机的刀片将在这时到达预应力管桩的位置。停机带压开仓，做好相应的通风和照明工作后，针对桩基施工中是否存在侵人到其他既有地下构筑物中的情况进行详细检查，并记录检查结果及数据。2.4盾构穿越桩基后施工在盾构盾尾脱离桩基区后,要对这一区段的隧道进行二次灌浆。采用二次灌浆可及时补充了隧道和加固区之间的空隙，保证地表的沉降。在配制浆液时，材料的配比应严格控制。浆液需要通过A液+B液的形式配置,其中A液中包含PC32.5系列的水泥材料1 0 0 0 kg，水1 0 0 0 L;B液中包含水玻璃2 5 0L。盾构机切割桩基础的作用范围是南北两侧2 5 个圆圈，在这个圆圈内必须进行二次灌浆。灌浆量每环1.5 m，按5 个管片的灌浆方式，按每口0.3m的压力，按地表沉降监测结果适时调整。在施工过程中，由于该拟建高层建筑所处位置为某厂房基础结构所在处。因此，为了避免在桩切削时对厂房造成影响，需要对厂房进行全天候沉降监测。3施工效果分析根据上述内容，针对拟建高层建筑项目提出了一种新的施工技术应用思路，为验证这一思路的应用可行性，对其施工效果进行如下分析。以该拟建高层建筑项目附近厂房的基础结构为研究对象，在施工中，必须确保桩基施工不会对厂房造成影响。因此，选择对厂房在施工中的沉降情况进行测定，通过沉降数值的变化情况，反映技术应用的效果，图2 为拟建高层建筑附近厂房沉降监测点布置图。NM-1M-2M-3M-4M-10M-5M-9M-8M-7M-6图2拟建高层建筑附近厂房沉降监测点布置图2 中M-1M-10为1 0 个用于对厂房基础结构进行沉降检测的测点。针对各个测点，对其在拟建高层建筑施工项目施工前的水平高度、施工中的水平高度及施工后的水平高度测定，通过对比得到具体沉降量。已知对于厂房基础结构沉降量应控制在0.5 mm范围内，产生的沉降将不会影响到厂房自身的使用及安全性。因此,综合上述内容，将观测