德盛捞钢坯项目方案实施情况

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1、德盛精炼厂钢坯下沉区基坑支护、钢坯打捞工程 实施方案,目 录,1、项目技术策划 2、目前工程总体情况 3、设计和施工方案论证审批情况 4、支护桩施工情况 5、止水帷幕和内侧被动土固化情况 6、降水井和回灌井 7、监测情况 8、基坑开挖前应急预案的准备 9、内衬施工情况 10、钢坯打捞,1、项目技术策划,1、工程概况及特点 1.1 施工现场周边情况 原福建德盛镍业有限公司精炼分厂钢坯堆放区由于地下基础失稳，致使大约1.52万吨（约12502000块）钢坯下沉埋入地下，最大埋深约-25m，钢坯在下沉过程中带动周围土体位移，致使AD列2135线厂房基础及主体结构严重破坏，厂房屋面塌陷。垮塌的钢坯库内

2、，东面紧邻钢坯生产线；南面靠近带钢厂房；西面贴近钢坯库未垮塌部分；北面贴近精炼厂电气室及设备维修间；东侧紧贴连铸钢坯生产线及与钢坯生产线平行布设有一条电缆沟。,拟开挖的基坑处在精炼厂垮塌的钢坯库内，东面紧邻钢坯生产线，距钢坯生产线设备基础约5.0m；南面靠近带钢厂房，距带钢厂房外墙约10.0m；西面贴近钢坯库未垮塌部分；北面贴近精炼厂电气室及设备维修间；除此之外，拟建场地东侧紧贴钢坯生产垮与钢坯生产线平行布设有一条电缆沟；平行于带钢厂房外墙埋设有1600的排水管及一条400的输气管。基坑周边具体情形见图,拟建基坑东面紧邻钢坯生产线,生产中的钢坯生产线,为钢坯生产提供电力的电缆线,拟建基坑南面靠

3、近带钢厂厂房,紧贴带钢厂房的管线,拟建基坑西面钢坯库房未垮塌部分,拟建基坑北面紧贴设备维修间及电气室,1.2 设计方案 德盛精炼厂钢坯下沉区基坑支护工程围护结构采用钻孔灌注桩+止水帷幕的形式：钻孔灌注桩分为两排内圈采用12002000，外圈10002000，内外圈灌注桩交错排布；止水帷幕为在外侧桩间隙布置600300高压旋喷桩，宽度约为2000mm，桩底进入1层强风化岩至少1m，桩底标高-63m。支撑体系分为圆形段及开口段两部分。圆形平面支撑采用混凝土筒形内衬支撑，随着基坑开挖深度加深，不断加厚内衬的厚度（0.82.0m）。方形开口区域采用内衬结合钢砼支撑墙的形式支护，支撑墙-15m标高以上8

4、00mm厚，-15m标高以下1000mm厚。 根据探测结果，西侧方形开口段基坑部分钢坯埋深较浅，如果西侧方形基坑在开挖至-6m标高处可以将该部分的钢坯完全打捞出来，将采取第二种方案通过回填方形基坑区域的土体，补打圆形基坑缺失的灌注桩形成完整的圆形围护体系。则后续工况可以仅开挖圆形区域的土体。,1.3工程特点 本工程主要特点为： （1）施工区域狭小 本工程位于生产厂房内，施工场地长78m，宽72m，基坑施工工程中施工区域占整个场地面积最大约70%。在施工过程中需充分利用现有场地、合理规划平面设施、合理划分，保证物流顺畅。 （2）施工对周围建构筑物影响大 工程施工场地主要为淤泥、淤泥质土，该土层具

5、有含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低、灵敏度高等特点。基坑围护结构施工、土方开挖过程中会使周围土体产生较大的位移变形，以及可能产生较大的地下水位变化。这些变化情况都会使得周围建构筑物产生较大的位移变形，特别是钢坯下沉时原厂房受到了很大的破坏，部分结构变形严重，基础桩基破坏。因此在施工过程中要严密监测周围建构筑物的位移变形，及时采取应对措施，避免基坑施工中对现有厂房结构造成进一步的破坏。,（3）地质情况复杂 钢坯下沉时对场地土体产生了很大的扰动，整个上层土体结构被破坏。同时原地坪钢砼结构、PHC管桩、大直径石块回填物、钢坯等成无序状分布在基坑内部，这给围护结构施工造成了很大的困难，给施工增

6、加了很大的不确定性因素。 （4）超深高压旋喷桩止水帷幕施工 本工程外围高压旋喷桩止水帷幕深度63m，且施工地质条件复杂，没有可成熟的施工经验参考。 （5）钢坯打捞难度大 钢坯打捞作为本工程实施的主要目的，同时也是本工程中施工难点之一。虽然前期对钢坯分部区域及大致分部状况进行了多方法物探，但是由于各种方法的局限性，因此很难清晰的描绘出地下钢坯分部形式，同时单个钢坯自重很大，这就给钢坯打捞增加了很多不确定因素，大大增加了打捞难度。,2、施工重点及难点分析 2.1本工程主要存在以下施工重点及难点： （1）施工区域狭小，科学合理区域划分是施工前期准备工作重点； （2）地下障碍物多，地质情况复杂，钢坯分

7、部无序，灌注桩支护体的形成是本工程难点； （3）外围63m深高压旋喷桩的复杂性和高难度，没有成熟的施工经验可循，是本工程难点； （4）原厂房基础及上部结构遭到一定程度破坏，且基坑离厂房结构及生产线很近，施工中减小对周围建构筑物的影响，制定周密可行的应急预案及措施，防止厂房进一步的破坏是本工程重点； （5）由于地下钢坯分部形式不清，单个钢坯自重很大，钢坯打捞不确定因素多，因此制定安全、可行的钢坯打捞方法是本工程难点。 （6）深基坑逆作法施工是本工程难点。,2.2施工重点及难点的对策及主要的控制措施 针对工程各施工重点及难点，分别制定了相应的对策及控制措施 2.2.1对于不同施工阶段，针对各施工阶

8、段施工重点及特点分别制定相应的区域划分及平面布置，有效利用施工区域，做到科学、合理、有效。 2.2.2为保证灌注桩支护体形成，同时保证周边环境安全性以及为降低造价的原则，采用三种桩机相结合方式进行施工，即全套管、冲孔桩、回转式螺旋转。三种桩对比及施工分区见下表。,2.2.3止水帷幕高压旋喷桩施工方法选定 由于止水帷幕高压旋喷桩的复杂性和高难度，在确定技术方案前进行了高压旋喷桩的试验工作，做一段5m长试验段，成桩后抽芯取样检验旋喷效果，再确定施工工艺。首先采用的压缩空气冲击钻钻头，钻透上部回填土后进入淤泥层因钻头的局限性（淤泥层容易堵塞气孔无法冲击）钻至-27m无法钻进下部粘土及沙卵层。经研究讨

9、论后改用麻花钻头进行尝试，换麻花钻进行试验，钻至-40m后又无法又无法钻进，最终决定进行喷浆，第一根试验桩成桩深度40m。接下来进行了第二根试桩，还是在 -40m砂砾卵石层处无法钻进。随后采用先引孔后喷浆的施工工艺进行施工，成桩深度达到设计要求63m，成桩4根。考虑到引孔成本高、工期长，我们尝试从地质钻探队引进一种合金筒子钻钻头进行尝试，但是钻至-43m后无法钻进，钻头前部断裂，最后只能提杆换高压旋喷头进行喷浆。后又分别采用合金螺旋钻钻头、合金十字钻钻头、合金斜形钻钻头进行尝试，但最终均因钻头头部被磨平而无法钻至设计标高。,经过上诉多次试验尝试，我们确定不引孔的话，无法完成深度63m的施工。

10、最后确定了先用引孔后喷浆的施工工艺。当然在在引孔机的选取方案我们也做了对比，采用了掘进机（冲击回转钻机）钻孔和小型钻机钻孔两种方式引孔，经现场实际施工工况，一台掘进机引孔每天成孔一个，一台小型地质钻机引孔三天成孔一个。因此外围止水帷幕高压旋喷桩选用掘进机先引孔，后喷浆的施工工艺。,掘进机图片,2.2.4 对于不同施工阶段可能出现的问题，制定了详细的应急预案主要分为以下几方面： （1）支护桩遇障碍物施工预案 （2）支护桩与原有桩（障碍物）出现漏点预案 （3）基坑渗水预案 1）发生一般渗漏堵漏处理方案 2）发生严重渗漏的堵漏方案 （4）处理基坑承压水的措施预案 （5）出现管涌的应急预案 （6）周围

11、建构筑物出现位移变形的预案,2.2.5钢坯打捞方法选定 （1）机械选择 根据业主提供数据一块钢坯重约14吨，考虑到底层淤泥的吸附力，我们将一块钢坯起吊的最小重量按照17吨考虑。根据前期物探结果可以大致描绘出钢坯平面分布情况，结合现场吊车可以放置的位置及各种吊车性能，我们选定两台280T履带吊作为主要打捞提升工具。吊运机械的性能参数： 杆长 L=45.70米 ； 工作半径：R=83042米 ； 额定起重量：Q=10828.217.7吨 。,钢坯及吊车布置图,2）吊具选择 1）专用夹具 专用夹具轮廓外形详见下图，采用厚度为80mm钢材制作。每个钢坯利用自制的4个“专用夹具”和“斜垫板”进行夹紧固定

12、，钢丝绳系在夹具上便可进行打捞工作，既满足吊装条件又提高效率；,专用夹具示意图,斜垫板示意图,2）夹钳 钢坯平行摆放时没有缝隙，无缝隙是打捞作业的难点，采用“夹钳打捞方法”解决这了一难题，如下图所示,2.2.6 内衬逆作法施工 内衬施工同土方开挖及钢坯打捞结合进行。 施工流程见下图,冠梁土方开挖,顶圈梁结构施工,开挖第一层土至-6.5m、钢坯打捞,浇筑内衬至-6.0m标高,（1）施工方法 1）桩基表面清理凿毛 内衬与桩基接触部分按照图纸要求开挖完成后需凿毛清理。 2）剪力槽 设计图中内排围护桩凿剪力槽为预埋沥青木丝板，由于甲方无法提供，于是采用泡沫板代替，由于泡沫板质地柔软，下钢筋笼及砼浇注过

13、程中不可避免的会对其造成损坏，因此起不到应有作用。于是剪力槽在土方开挖后凿出，尺寸为720（弧长）500。,3）钢筋的绑扎 由于内衬采取逆做法施工，各层内衬间有竖向加强筋连接，施工时当各层开挖至土建施工阶段施工缝标高处后，在内衬厚度范围内超挖200深凹槽，凹槽内填200厚细沙，竖向钢筋伸入下层部分弯折后插入沙中，下层土方开挖后在掰出。同时施工时在细沙上部铺一层油毡纸以使砼施工缝隔离整齐干净，下层开挖后该施工缝处在进行凿毛处理。,4）模板工程 支撑系统内钢楞采用222钢筋环成圈，外钢楞采用2483.5的钢管，对拉螺栓采用M16600750与钢管间采用15012010钢板连接。对拉螺栓与桩基凿出主

14、筋焊接连接，焊接长度200mm。内衬高度以3m计。,5）砼施工 在下一层模板支模时应在上下层砼交接处支出一个牛腿，牛腿顶面标高应高于施工缝位置，以利于砼浇筑和施工缝处密实。砼浇灌孔处水平钢筋上下两根分别做临时固定，立筋可按下图所示间距做如下修改，确保空隙能下砼。,牛腿支模示意图,3、优化设计的初步设想，新技术应用及科技创新计划 （1）优化设计的初步设想 上述施工方法以第一方案为基础，既小圆加方形基坑的平面布置。根据探测结果，西侧方形开口段基坑部分钢坯埋深较浅，如果西侧方形基坑在开挖至-6m标高处可以将该部分的钢坯完全打捞出来，将采取第二种方案通过回填方形基坑区域的土体，补打圆形基坑缺失的灌注桩

15、形成完整的圆形围护体系，再继续开挖小圆内部的土体，边开挖边设置内衬结构直到基坑坑底。 （2）新技术应用 施工中应用到的新技术有： 1）地基基础和地下空间工程技术中的逆作法施工技术； 2）钢筋及预应力技术中的大直径钢筋直螺纹连接技术； 3）绿色施工技术中的基坑施工封闭降水技术；,4、支护桩施工情况,4.1全套管施工 全套管施工2012年4月2日开工，2012年6月29日施工完成，共计完成了20套支护桩。原方案紧邻连铸厂房设计15套全套管灌注桩，后因为冲孔桩对周边扰动很大，按照2012年5月17日的方案讨论会确定在临近D29附近的支护桩改为4根全套管灌注桩。在南侧靠近带钢厂附近一根冲孔桩成孔后成S

16、型，反复多次无法下钢筋笼，处理了20多天无法成桩，后跟施总沟通采用全套管施工完成。 在全套管施工过程中，靠近连铸机厂房处有四根桩（3#、4#、5#、6#）在20m处遇到钢坯无法按照原设计桩位成桩，先是采取往以圆形基坑中心为半径向外侧平移200mm的原则重新确定桩位，其中3#、4#、5#重新钻孔了三次，均都在20m位置遇到钢坯无法成桩，只有6#桩在移至600mm的位置成桩。最终针对3#、4#、5#桩区域利用物探手段重新确定桩位后才最终成桩，三个桩按圆心半径外侧平移了1100mm。由于地质的复杂性和多样性，导致了全套管头部合金刃头磨损更换极其频繁，遇到有钢坯处的位置基本上刚换好新刃头全部报废。,全套管灌注桩,冲孔 灌注桩,桩孔内取出管桩,新旧刃头对比,4、支护桩施工情况,4.2回转式钻孔灌注桩机 回转式钻机进场后钻孔进度非常缓慢，在进入沙卵层时还把钻杆扭断，花费了7天的时间才成孔，浇筑完成一根桩。工效很低，成桩质量不可靠,讨论会后决定回转式钻孔设备退场。,4、支护桩施工情况,4.3冲孔桩施工 冲孔桩施工后效率明显提高。支