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旋转压入工法案例-在陡峭的铁路堤上安装挡土墙

静压植入工法 2024年11月3日 项敏 109

旋转压入工法

旋转压入工法是一种“基于反作用力”的压入工法。该工法采用桩端安装有切削钻齿的钢管桩,使钢管桩能够贯穿既有结构物或地中障碍物。由于无需进行既有结构物的拆除工作,因此采用这种工法可以降低施工成本和缩短施工工期。

除了压入原理自身拥有环保和安全优势以外,通过桩端特殊钻齿,仅仅切削障碍物部分来控制排土量,因此仅仅小范围内扰动地基。所以,可以构筑高精度的完成桩。

项目案例:折尾铁路立交改造更新项目

福冈县北九州市位于日本西部,曾经是日本最大的煤矿城市。在 19 世纪末至 20 世纪中叶,煤炭是日本的主要能源资源,直到被石油取代。1881 年,在折尾地区建成了两条专用的铁路,一条用于客运,另一条用于煤炭运输,由两家不同的铁路运营商运营。这两条铁路在折尾地区交汇,折尾车站由这两家铁路公司共用,因此成为了一个非常繁忙且不便的车站。此外,还建有一条短路线路和变电站,以增加运输能力。结果,社区被三条铁路和两个火车站交织在一起。这也导致了该地区九个平交道口附近交通拥堵严重。

为消除这种不便,计划了一个铁路改造项目,并于 2012 年开始建设。

该项目包括:

1. 现有 4.5 公里地面铁路的替换,采用高架和地下铁路(等级分离)方案。

2. 现有铁路的搬迁

3. 现有火车站整合为一个新站

4. 道路升级

5. 区域改造

6. 住宅开发

7. 项目总预算约为 3.1 亿美元

该项目在城市地区进行,铁路运营不得暂停。因此,施工工作面临诸多限制。例如,从大分站出发的鹿儿岛本线西行轨道原计划略微向西南方向偏移,以便为新高架铁路腾出空间。然而,现有铁路的一段位于被国道 199 和密集的住宅区环绕的狭窄走廊中,这些住宅区建在山坡上。

首先,需要在住宅山坡上沿现有铁路建设临时铁路,以便在现有轨道上方建设高架铁路。为了挖掘山坡,必须在陡峭的住宅山坡上垂直安装挡土墙。

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由于可用于挡土墙的空间有限,因此选择了悬臂式嵌入式挡土墙,而不是重力式挡土墙。此外,由于日常列车运行,可用于挡土墙安装的工作空间极其狭窄。经过严格的评估,从众多嵌入式挡土墙安装方法中选定了连续钢桩墙和 GRB 系统(液压压入桩法,配备自走式“夹具起重机”和桩输送机“桩运行器”)。

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为提供最大高度达 48.6 英尺(14.8 米)的悬臂式挡土墙,安装了直径为 39.4 英寸(1,000 毫米)的钢管桩,桩间距为 46.5 英寸(1,180 毫米)。共安装了 83 根桩,形成总长度为 314 英尺(97.7 米)的挡土墙。桩基工程采用压入法,从起始表面平坦处开始,一直延伸至填方之上。

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使用压入法,包括运输、打桩和压入桩堆在内的所有步骤都在桩堆上完成。每个机械装置都独立站立,同时抓取已安装的桩。因此,不存在倾覆的风险,只要机器宽度有足够的空间,就可以进行施工。因此,这种“无足迹安装方法”可以在极其狭窄的工作空间内进行。这使得桩基工程可以在白天进行,同时正常列车运行继续。

在这个项目中,还需要将桩基安装到抗压强度高达 70MPa 的砂岩中。为了实现这一目标,采用了名为 Gyropress 方法的旋转打入法。

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钢制桩基牢固地嵌入砂岩中,形成了一道稳固的悬臂式挡土墙,从而为新铁路创造了空间。同时,“无痕”压入法允许同时进行大量土方开挖工作,从而显著缩短了施工时间。

在挖掘工作完成后,相邻的管道桩通过焊接钢板连接在一起。最后,对挡土墙施加了表面涂层(碳纤维增强涂层)。

结论是,该项目通过采用压入法,以最低的施工成本和最短的时间完成了铁路改进工程。

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内容资料来源:日本技研制作所
编辑整理:项敏
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旋转压入工法的特长

  • 实现了对坚硬地质和混凝土结构物的施工

    对于传统工法难以施工的坚硬地质,混凝土结构物等地下障碍物,也可以利用旋转压入工法实现压入施工。

  • 实现了在狭窄地段,上空制约等苛刻施工条件下的省空间化施工(GRB系统)

    施工系统的小型化非常适合狭窄地段,上空制约等苛刻施工条件下的施工。而且,无需架设临时栈桥。

  • 实现了保护环境的绿色环保施工

    利用桩端的特殊钻头对地基进行旋转掘削的施工方法,抑制了排土量,实现了绿色环保施工。

    同时,静压植桩机使用生物分解性油脂,即使发生漏油,也可以自然分解,不对生态环境产生任何影响。

  • 通过采用大口径钢管桩等,实现了经济性结构物的选定

    使用附加了旋转与倾斜功能的旋入式静压植桩机,可以灵活的选择钢管桩的尺寸,排列方法,以及斜桩并用施工等,从而可以选定经济且最为合理的结构形式。

在各种各样的施工条件下,都可以达到保护环境的效果,并同时实现节省成本和缩短工期。


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实现了无暂设施工的GRB系统

GRB系统是指桩的搬运,吊装,压入等一系列作业全部在完成桩上进行的施工技术。系统的构成为,静压植桩机,动力单元,桩用自走式吊车,将桩从作业基地搬运到作业范围附近的桩材搬运装置,这些系统机器以桩顶为作业轨道来完成一系列的压入工序。所有的机器设备利用抓住已经压入地面的桩材而获得高稳定性,没有倾倒的危险。另外,工程的影响范围被控制在桩上施工机器的宽度范围之内,所以即使是在水上,斜坡,不规则地面,狭窄地段,低空地段等施工条件下,也不需要暂设栈桥,或迂回道路,只进行原有目的的墙体构筑工程,从而实现了“无暂设工程施工”。

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