东环南路站E2幅地连墙锁口管起拔事故报1分析.docx

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东环南路站E2幅地连墙锁口管起拔事故报1分析

宁波市轨道交通1号线一期工程TJ-Ⅷ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

E2幅地下连续墙锁口管引拔的处理措施及其启示2

一、导言2

二、东环南路站地下连续墙及E2幅锁口管概况2

三、E2幅锁口管起拔经过3

四、E2锁口管引拔失败的原因分析4

五、事发后应急处理措施5

五、后续处理方法6

六、几点启示（值得总结的经验和教训）10

宁波市轨道交通1号线一期工程TJ-Ⅷ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，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。

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+585.500—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45m左右，共20幅；其余墙厚为800mm，墙深42m左右，共104幅。

（见图1）

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30mm，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270m3。

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），之后引拔机再也未能抱紧锁口管，无法继续起拔。

600T引拔机

抱箍打滑

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。

压力达到15MPa

砼绕流

图4起拔压力达到15MPa

图5砼绕流

（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。

圆钢变形

插管口变形

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）。

附加千斤顶

打滑痕迹

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35cm，（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。

E2锁口管

锁口管进入洞门35cm

图10E2锁口管平面位置

图11E2锁口管与二期左线洞门的关系

（1）打桩机锤击法

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3cm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（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22Mpa上升到30Mpa，已达其极限，而锁口管的起拔量仍为60cm，仍无法继续起拔。

顶部加盖

锤击锁口管

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，锁口管顶部向北侧位移约20cm；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60cm。

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Φ1.5m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Φ1.3m钢套管（见图17）（其摩阻力要小于Φ1.5m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Φ1.5m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

Φ1.3m钻头

图16全回转钻机钻进

图17Φ1.3m钻头

（3）第二次先将9m钻筒取出，仍采用Φ1.5m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Φ1.5m钢套管换成Φ1.3m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10cm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2.5m）。

（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3cm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Φ1.3m的套管，使该套管周边渣土松动，并将第一节长6米的Φ1.3m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，其抱扣直径可达2米，最大起拔高度40公分，最高油压25Mpa；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，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）。

连续拔除

最后一节

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：

全回转钻机

摇管机

图22ME-150型全回转钻机

图23贝洛特摇管机

（1）锁口管初次起拔及连续起拔间隔时间的把握是锁口管能否顺利起拔的关键所在。

此次E2幅锁口管之所以不能顺利起拔，其中最重要的原因，就是引拔工对锁口管初次起拔时间和连续起拔间隔时间掌握不好，据《地下铁道工程施工及验收规范》4.7.3款的规定，“锁口管在混凝土灌注2～3h后应进行第一次起拔，以后每30min提升一次，每一次50～100mm，直至终凝后全部拔出”。

尤其是在锁口管已起拔60cm的情况下，不应该中途停止起拔一个小时，最终造成锁口管无法起拔。

（2）总结本工程800mm及1000mm连续墙锁口管各自起拔的经验，初次起拔影响的因素较多主要有（混凝土搅拌、运输、浇注时间，混凝土初凝时间，混凝土浇筑的连续性，当日地面、连续墙底部温度，连续墙的厚度、深度，引拔设备的功率，锁口管所处地层地质条件等），这就要求引拔工有很强的责任心和较强的综合判断能力。

（3）一旦发现锁口管起拔困难，后续处理措施一定要及时跟进。

前面提到的打桩机锤击法在其它工点已有成功的先例，但在本工点却未能奏效，其原因与该打桩机进场不及时（中间间隔了整整3天）有关系，未能在最佳时间段内对锁口管进行松动，同时与砼绕管严重以及锁口管直径粗、埋深大也有很大关系。

（4）在其它处理措施失效的情况下，建议优先选用全回转钻机切割法来处理被埋锁口管。

由于全回转钻机能够直接切割钢筋砼，对被埋锁口管的起拔较有把握，其缺点是处理时间较长。

（5）在本案例中，由于锁口管周边砼绕管较为严重，在这种情况下，利用钻孔桩机在锁口管一侧钻孔减少摩阻力的办法来帮助起拔，其作用有限。