东环南路站E2幅地连墙锁口管起拔事故报1

1、宁波市轨道交通 1 号线一期工程 TJ- 标东环南路站E2 幅地下连续墙锁口管引拔的处理措施及其启示广州轨道交通建设监理有限公司宁波地铁监理部二 0 一 0 年九月六日目录 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark0 o Current Document E2 幅地下连续墙锁口管引拔的处理措施及其启示 3一、导言 3 HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 二、东环南路站地下连续墙及 E2 幅锁口管概况 4 HYPERLINK l bookmark8 o Current Document 三、E2 幅锁口管起拔经过 4 HY

2、PERLINK l bookmark10 o Current Document 四、E2 锁口管引拔失败的原因分析 5 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 五、事发后应急处理措施 7五、后续处理方法 8六、几点启示（值得总结的经验和教训） 14宁波市轨道交通 1 号线一期工程 TJ- 标东环南路站E2 幅地下连续墙锁口管引拔的处理措施及其启示一、导言 李学逊 王扶民在地铁明挖车站围护结构地下连续墙施工过程中， 其接头多采用锁口管。 锁 口管的安放与起拔是地连墙施工控制的重点内容之一。 由于施工中多种复杂因素 的综合影响，使得锁口管被埋事件时有发生

3、， 其处理方式不外乎两种， 一个是拔， 一个是埋，其中能成功拔出的事例并不多见。东环南路站 E2 幅地连墙锁口管起 拔时由于人为操作上的失误，自 7 月 2 日起拔失败之后，通过采取多种处理措 施，包括：附加千斤顶辅助起拔、打桩机锤击、钻孔减摩、全回转钻机切割以及 摇管机辅助起拔等方法，历尽艰辛，几经周折，终于在二个月后成功引拔，为最 后一幅地连墙施工创造了条件。 本文对该锁口管的整个处理过程和方法作了详细 回顾，相信对同类事件的处理会有一定的借鉴意义。、东环南路站地下连续墙及 E2 幅锁口管概况宁波市轨道交通 1 号线一期工程东环南路站位于宁穿路浦港路口， 沿宁穿路 由西北向东南走向布置，基

4、坑北侧改道以后的宁穿路（即 329 国道）车流量大。 该站为地下二层岛式站台，起止里程为 K20+585.500 K21+017.000 ，采用 明挖顺作法施工。 基坑全长 301.3m ，标准段宽度为 18.3m ，底板埋深 16.9m ，； 东端喇叭口宽 43.2m ，底版埋深约 19.8m 。主体围护结构采用地下连续墙，共 124 幅，其中东端头井墙厚 1000mm ，墙深 45 m 左右，共 20 幅；其余墙厚45.85m ，厚 1000mm ，幅宽 6.0m ）。 E2 幅连续墙锁口管直径 980mm ，壁 厚 30 mm ，总长 50m 共六节（ 3m+9m 3+10m 2 ），其

5、中地下埋深 47m ， 重量约 46 吨。三、E2 幅锁口管起拔经过E2 幅地连墙从 2010 年 7 月 1 日晚 21：30 分开始成槽，到 7 月 2 日早上6 ：30 成槽结束。清孔刷壁后，于当天上午 8 ：30-9 ：30 进行钢筋笼和锁口管 吊装，吊装过程中钢筋笼和锁口管均顺利入槽。该幅地连墙砼灌注从 15 ：15 开始，到 22：00 结束，砼理论方量为 269m3 ，实灌方量 270 m3 。引拔机（上 海产 600T ）（见图 2）从 20：15 开始起拔，每次起拔高度为 5cm 至 8cm ，压 力为 13-15MPa ，连续起拔约 10 分钟，当起拔高度达到 60cm 后

6、， 发现锁口 管上部冒浆 ，停止起拔约一小时，在这段时间内，引拔机完全停止操作，至 21:28 时再次起拔时，引拔机油缸压力上升到 27MPa ，发现引拔机打滑抱不住锁口管 （见图 3 ），之后引拔机再也未能抱紧锁口管，无法继续起拔。图 2 600T 引拔机图 3 抱箍打滑四、E2 锁口管引拔失败的原因分析据现场查看及检查发现该处导墙并没有明显变形， 引拔机也没有故障。 通过 检查砼浇注及引拔记录，分析原因如下：（1）起拔时间过晚且未连续起拔。该槽段砼浇注开始时间为中午 15：15 ， 而锁口管开始引拔的时间为 20 ：15 ，其间间隔了整整 5 个小时，明显迟于地 下铁道工程施工及验收规范规

7、定的 2-3 小时的起拔要求。当起拔高度达到 60cm 后，千斤顶油泵压力已达到 13Mpa-15MPa （见图 4 ），对此并未引起重 视，加之又停止起拔约一个小时。 起拔时间过晚和未连续起拔是造成本次锁口管 引拔失败的主要原因。（2 ）砼绕流。该幅墙砼浇注过程中，砼顺着锁口管绕流 里住锁口管，曾发现锁口管发生过冒浆现象， 事后的处理过程也证实， 该幅墙砼浇灌时存在砼绕流图 4 起拔压力达到 15MPa 图 5 砼绕流现象（尤其是倒数第二节锁口管） （见图 5 ），从而加大了锁口管的握裹力和摩擦 力。（3）锁口管上部向东北侧倾斜。从后续处理过程来看，当全回转钻机采用1.5m 套管往下切割砼至

8、 9m 位置时，发现钻头已碰到锁口管上，说明该锁口管 上部已严重倾斜（约 0.5m ），不利于回转钻机钻进和后续引拔机起拔，不得已 将该套管取出，重新定位后再次钻进。（4 ）砼供应不及时。检查砼浇注记录发现，第 13 车至第 14 车以及第 22 车至第 23 车混凝土发车间隔时间分别为 1 小时左右。 砼发车间隔时间长导致了 引拔工对始拔时间和起拔高度的错误判断。（5）锁口管变形。通过对之前施工槽段超声波检测图象的分析发现，一般 槽段砼面与锁口管的接触面均呈现不同程度的曲线状， 说明锁口管并不成一条直 线，该槽段也应当存在类似情况，从而加大了锁口管的摩擦力和起拔难度。（6 ）当日气温高。测得

9、当日气温高达 37 摄氏度，分析认为混凝土的初凝时间提前也是锁口管起拔困难的原因之一五、事发后应急处理措施当发现油缸压力上升至 27MPa 引拔机打滑无法抱住锁口管后， 施工方立即采取以下应急处理措施来试图将该锁口管拔出：a） 钢扁担（圆钢）辅助法当晚采用一根直径 10cm 的圆钢从扁担孔横穿锁口管，再用引拔机（600T ）抱住锁口管顶到该圆钢后再起拔，在 200T 吊车的配合下，引拔 机压力达到 30Mpa 时，该圆钢严重变形（见图 6），插管口被顶裂（见图 7），而锁口管仍无法拔动。b）附加千斤顶辅助引拔法鉴于单靠 600T 引拔机无法拔动锁口管， 为了增加起拔力， 当天晚上从邻近 工点急

10、调 2 台附加千斤顶（各 200T ）（见图 8 ）， 2 小时后到达现场来辅助引拔 机起拔。附加千斤顶加上引拔机千斤顶中间， 顶住引拔机 后再同步起拔，在 200T 吊车的配合下，引拔机油缸压力达到 30 Mpa （极限压力），锁口管依旧无法起拔。至此，应急引拔宣告失败 （见图 9 ）图 8 附加千斤顶 图 9 引拔机抱箍打滑五、后续处理方法需要指出的是， E2 幅地连墙锁口管所处的位置十分特殊，该幅墙恰好 位于该站东端头北侧（ 见图 10 ），离北侧改道后的 329 国道仅 3.5m 左右，按 该站连续墙的施工顺序，该幅墙为倒数第二幅，剩下的最后一幅墙（E1）为转角闭口幅。 根据总体设计筹

11、划， 东环南路站东端头设计有四个盾构进出洞门， 其 中中间两个洞门供 1 号线一期出段线和入段线的盾构机到达，外侧两个洞门则 分别供二期左线和右线盾构机始发或接收， E2 幅地连墙锁口管恰好侵入该站二 期左线盾构洞门位置 35 cm ，（见图 11 ）如不将其拔出，将直接影响二期左线 盾构的始发或接收。 为了减少二期盾构破除锁口管的风险， 也为了保证东环南路 站地下连续墙的整体性，宁波市轨道交通指挥部明确要求必须将该锁口管拔出， 不可填埋。有鉴于此，承包商先后采取了以下措施来拔除该锁口管。锁口管进入洞门 35cm图 10 E2 锁口管平面位置图 11 E2 锁口管与二期左线洞门的关（1）打桩机

12、锤击法借鉴以往其它工点被埋锁口管的处理经验， 经研究决定采用柴油打桩机将该 锁口管往下锤击， 以使锁口管与周边砼分离， 从而减少摩阻力， 尔后再用引拔机 起拔。该打桩机于 7 月 4 日晚开始进场，型号为 DH558-110M ，锤重 8T 。锤 击前，在锁口管上部加盖两块厚 3 cm钢板（见图12），侧壁上焊接 4块钢肋板， 以防止锤击时损坏锁口管顶部。 （见图 13 ）整个锤击先后进行过二次，其中，第 一次于7月5日下午开始，共打了 42锤，锁口管下沉了 60cm 。然后，改用从 上海调来的一台 600T 引拔机起拔，该引拔机两侧各带一个 200t 辅助千斤顶， 故总引拔力可达 1000T

13、（ 600T+2*200T ），并在锁口管侧壁焊接 8 块钢肋板（牛 腿），以防引拔机在起拔过程中抱扣打滑。此时引拔机油缸压力从 22 Mpa 上升 到 30 Mpa ，已达其极限，而锁口管的起拔量仍为 60cm ，仍无法继续起拔。图 12 锁口管顶部焊接钢盖板图 13 打桩机锤击锁口管（2）钻孔减摩 + 打桩机锤击法由于单纯的锤击法起拔效果并不理想， 为了减少锁口管周边的摩擦力， 决定 在锁口管背砼一侧（北侧）紧邻该锁口管采用钻孔桩机钻孔（ 见图 14 ），钻孔直 径 800mm ，深 46m ，以形成一个临空面，减小该侧土体的摩阻力；此后，用 80T 履带吊横向（由南向北）撞击该锁口管，锁

14、口管顶部向北侧位移约 20 cm ； 再用打桩机对该锁口管进行第二次锤击，此次共打了 26 锤，锁口管下沉量仍为 60cm 。然后，再用前述引拔机起拔。为增加引拔机的握裹力，防止抱扣在起拔 过程中打滑，在锁口管侧壁上 焊接 4 块 20mm 厚的钢肋板 ，并在两侧各加一个 200t 千斤顶顶住引拔机后再起拔。 引拔过程中，发现引拔机油缸压力从 28Mpa 瞬间变为 0 ，锁口管上升量仍为 60 cm 。经过分析，判断是锁口管的第一节与 第二节接头处的插销端部被剪断 （见图 15 ），故只能将第一节锁口管取出， 未能 继续起拔。此法未能获得成功。10图 14 钻孔减少摩擦力 图 15 锁口管插销

15、被剪断（3 ） 全回转钻机切割法上述措施失效之后，经各方研究，决定引进上海海腾地下工程有限公司日产 ME-150 型全回转钻机来起拔该锁口管 （见图 16 ）。此法起拔锁口管的基本 思路是：首先，用 1.5m 钢套管套住锁口管，然后利用全回转钻机驱动钢套管 作 360 度旋转，利用钢套筒底端镶嵌的锯齿状钛合金刀头切割墙体砼，钻进深 度初步定为 12m ；然后，改用 1.3 m 钢套管 （见图 17 ）（其摩阻力要小于 1.5 m 的钢套管，有利于提高钻进速度和深度）套住锁口管，继续往下钻进，其 钻进深度以锁口管能够起拔为标准；最后，使用吊机配合摇管机引拔该锁口管。 其处理过程如下：（1）7 月

16、24 日 ME-150 型全回转钻机进场， 7 月 26 日开始钻进，（ 2）第一次采用 1.5m 钢套管（每节 9 米），定位后往下钻进约 9m ，用 时 8 天。由于定位不准，钢套管未能准确套住第二节锁口管（与锁口管上部 倾斜亦有关系），致使钻头在 9m 处触碰到第二节锁口管顶部，故停止钻进。11图 16 全回转钻机钻进 图 17 1.3m 钻头（3 ）第二次先将 9 m 钻筒取出，仍采用 1.5m 套管并更换钻头，经重新 定位后往下钻进，累计钻进至 13m 后停钻，用时 3 天，将上部第一节长 9m 的 锁口管放入，与第二节锁口管对位并人工初步对接。（4）第三次将 1.5m 钢套管换成

17、1.3m 套管（每节 4 米或 6 米），继续 往下钻进，钻进至地下 28m 时，由于全回转钻机发动机故障，加之钻头磨损严 重，钻进速度过慢（一天只有 10 cm 左右），故停止钻进，准备试拔。若锁口管 能够拔动，则大功告成； 若拔不动， 则更换钻头， 继续钻进。此次共享时 13 天， 其间更换过二次刀头（共 19 把），还更换过一次带刀头的套管（长 2.5 m ）。（5 ）焊工从锁口管内部下到地下 9m 处，对第一节与第二节锁口管接头部 位再次实施焊接， 本次采用八块 3 cm 厚钢板（12*24 ）立面焊接，共进行三次， 其中第一、 第二次采用手工弧焊， 考虑到手工焊质量不一定能满足锁口管

18、起拔的 强度要求且焊接速度过慢， 第三次采用二氧化碳气体保护焊 （高强度焊条且能自 动均匀焊接），且将锁口管接头部位全部满焊，共耗时 7 天。由于时值盛夏，气 温高达 38 度，加之作业空间狭小，只能容纳一人作业，劳动强度非常大，采用 空压机通风， 小面包车送空调冷气， 三名电焊工轮流作业， 每人作业时间不超过 40 分钟。全部焊接完成之后，采用日本三菱贝洛特钻机（俗称摇管机）正反来12回旋转 1.3m 的套管，使该套管周边渣土松动，并将第一节长 6 米的1.3m 的套管取出，以更大程度地减小摩擦阻力。（6 ）焊接完毕后，从 8 月 23 日晚开始试拔，此次采用日本神钢 800T 引 拔机，其

19、抱扣直径可达 2 米，最大起拔高度 40 公分，最高油压 25 Mpa ；另加 2台200T油压千斤顶辅助起拔，其油缸压力达到 75Mpa （极限压力），锁口管 起拔高度达到 18cm 后，因底部导墙支撑力不够及地面下沉，故停止起拔，进 行导墙及地面钢筋砼加固（平均厚 70cm ）。（7）9 月 1 日晚开始再次试拔， 由于日本神钢引拔机抱扣损坏 （见图 18 ）， 无法继续起拔，故另外采用上海长宇 600T 引拔机，其抱扣直径最大为 1.2 米， 最大引拔高度 80 公分，最高油压 28Mpa ，另加 2 台 200T 附加千斤顶（ 见图 19 ），附加千斤顶油压达到 62 Mpa ，每次起

20、拔高度 20cm ，共进行三次，锁口管累计起拔高度达到 60cm图 18 引拔机抱扣损坏图 19附加千斤顶8 ）9 月 2 日中午，引拔正常进行，此时去掉辅助油缸，每次引拔高度仍为 20cm 。直到 9 月 2 日晚，每次起拔高度增加到 80cm ，引拔力下降至 500T ， 对应的油缸压力为 18 20MPa 。第一、第二节锁口管一次拔出，其它各节是拆 除连接销后逐节拔出。 （见图 20）139）到9 月 3 日，引拔力进一步减小至 200 250T ，对应的油压减至 1113MPa ，直至下午 4：50 ，将最后一节锁口管全部拔出（ 见图 21）图 20 连续拔除后的锁口管 图 21 最后一节锁口管六、几点启示（值得总结的经验和教训）尽管此次东环南路站 E2 幅锁口管最终被成功起拔，但毕竟属于 一起不大不 小的工程事故 ，其处理过程过于漫长，时间上拖得太久，历时整整二个月；经济 上耗资太大，花费了 近百万元 ，动用了多种型号的引拔机、打桩机、钻孔桩机、 全回转钻机（ 见图 22 ）、摇管机（ 见图 23 ）等大型设备，既影响了地下连续墙 的施工进度，又耗费了大量的时间、财力和精力，个中的教训值得总结和记取。其教训和启示至少有以下几点：图 22 ME-150 型全回转钻机 图 23 贝洛特摇管机14) 锁口管初次起拔及连续