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-WORD格式 - 可编辑 -目录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3二、东环南路站地下连续墙及E2 幅锁口管概况. 4三、 E2 幅锁口管起拔经过5四、 E2 锁口管引拔失败的原因分析6五、事发后应急处理措施8-WORD格式 - 可编辑 -五、后续处理方法10六、几点启示（值得总结的经验和教训）17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

2、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，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-WORD格式 - 可编辑 -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

3、细回顾，相信对同类事件的处理会有一定的借鉴意义。二、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+585.500K21+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；其余墙厚为 800mm ，墙深

4、42 m左右 ，共 104幅。（见图 1 ）E2 锁口管位置-WORD格式 - 可编辑 -图 1东环南路站平面布置图及锁口管位置图E2 幅连续墙实际成槽深度为46m ，厚 1000mm，幅宽 6.0m （设计槽深 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

5、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，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 ），

6、之后引拔机再也未能抱紧锁口管，无法继续起拔。-WORD格式 - 可编辑 -抱箍打滑600T 引拔机图 2600T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

7、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。-WORD格式 - 可编辑 -（ 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，事后的处理压力达到砼绕流15MPa图4起拔压力达到图5砼绕流15MPa过程也证实，该幅墙砼浇灌时存在砼绕流现象（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

8、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-WORD格式 - 可编辑 -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

9、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。-WORD格式 - 可编辑 -插管口变形圆钢变形图 6 圆钢变形图 7 扁担孔变形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调2 台附加千斤顶（各200

10、T ）（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30Mpa （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）。打滑痕迹附加千斤顶-WORD格式 - 可编辑 -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。根据总体设计筹划，东环南路站东端头设

11、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。-WORD格式 - 可编辑 -E2 锁口锁口管进入管洞门 35cm图 10 E2锁口管平面位图 11 E2锁口管与二期左线置洞门的关系（ 1 ）打

12、桩机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1000

13、T（ 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-WORD格式 - 可编辑 -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。锤击锁口管顶部加盖图 12锁口管顶部焊接图 13打桩机锤击锁口钢盖板管（ 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

14、向 （由南向北） 撞击该锁口管， 锁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。-WORD格式 - 可编辑 -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。锁口管旁边钻孔插销被

15、剪断图 14钻孔减少摩擦力图 15锁口管插销被剪断（ 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-WORD格式 - 可编辑 -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

16、引拔该锁口管。其处理过程如下：（ 1 ） 7 月 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。钻机钻进 1.3m 钻头图 16全回转钻机钻进图 171.3m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

17、。（4 ）第三次将 1.5m钢套管换成 1.3m套管（每节4-WORD格式 - 可编辑 -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

18、手工焊质量不一定能满足锁口管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-WORD格式 - 可编辑 -日本神钢

19、 800T引拔机，其抱扣直径可达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 62Mpa

20、 ，每次起拔高度 20cm ，共进行三次，锁口管累计起拔高度达到60cm 。抱扣损坏附加千斤顶图 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-WORD格式 - 可编辑 -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 ）（9 ）到 9 月 3 日，引拔力进一步减小至200 250T ，对应的油压减至11 13MPa ，直至下午4 ： 50 ，将最后一节锁口管全部拔出（见图

21、21 ）。最后一节连续拔除图 20 连续拔除后的锁图 21最后一节锁口管口管六、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-WORD格式 - 可编辑 -有以下几点：全回转钻机摇管机图 22ME-150型全回图 23贝洛特摇管机转钻机（ 1 ） 锁口管初次起拔及