地鐵盾構(gòu)隧道障礙樁拔除施工技術(shù)研究

劉啟剛（合肥城市軌道交通有限公司，安徽 合肥230001）

地鐵盾構(gòu)隧道障礙樁拔除施工技術(shù)研究

劉啟剛（合肥城市軌道交通有限公司，安徽 合肥230001）

本文以南京地鐵二號(hào)線TA07標(biāo)外秦淮河堤岸障礙抗滑樁拔除為例，研究了地鐵盾構(gòu)隧道障礙拔出施工技術(shù)，首先對(duì)該工程進(jìn)行簡(jiǎn)要描述，擺出困難所在；然后對(duì)不同的拔樁方案的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比分析和優(yōu)化，敲定套鉆、套沖成孔減摩吊出法為拔樁方案；接著對(duì)施工方案中的計(jì)算問(wèn)題進(jìn)行分析；最后敘述了施工的工藝要求，并且對(duì)應(yīng)對(duì)相應(yīng)要求的措施進(jìn)行了分析。該方案最終成功的將盾構(gòu)區(qū)間隧道里面的障礙樁拔除。

地鐵；盾構(gòu)區(qū)間；障礙樁；拔除

1 工程概述

南京地鐵二號(hào)線從莫愁湖站到漢中門(mén)站的標(biāo)段號(hào)為T(mén)A07，這段區(qū)間的起始站是莫愁湖，先沿著漢中門(mén)向東，然后向北穿過(guò)秦淮河到達(dá)石城橋，最后從漢中門(mén)立交橋的墩間穿過(guò)，到達(dá)漢中門(mén)站。右線長(zhǎng)816.192m，左線長(zhǎng)828.869m。左岸離秦淮河附近區(qū)間隧道線內(nèi)間距是13.08m，右岸離秦淮河附近區(qū)間隧道線內(nèi)間距是14.57m。

外秦淮河在某些地段存在著地質(zhì)水平較差的問(wèn)題，所以對(duì)岸坡的加固是必要的，所以秦淮河在出于既防洪又美觀的考慮下，左右岸均采用了不同形式的灌注樁與防洪墻相結(jié)合的防護(hù)形式。右岸出于抗滑的考慮采用了雙排φ600mm@1500mm灌注樁，兩排之間的距離為2.1m，且灌注樁的長(zhǎng)度為23m，深度為16m。承臺(tái)寬度為3.5m，厚度為0.6m，在其上面建造的防洪墻為鋼筋混凝土懸臂結(jié)構(gòu)。坡面防護(hù)從河底拋石護(hù)腳加上護(hù)坡到岸邊的2m高的擋土墻，再加上2.2m的觀光平臺(tái)，1：7.1的填土放坡至3.5m高的防洪墻。左岸出于抗滑的考慮采用了單排φ800mm@1500mm灌注樁，灌注樁的長(zhǎng)度為25m，深度為19m，承臺(tái)的寬度為1.6m，厚度為0.6m；坡面防護(hù)從河底小護(hù)腳加護(hù)坡到岸邊防洪墻抗滑抗傾覆，再加上4.3m的觀光平臺(tái)，岸堤小護(hù)腳加上5.3m的放坡（反壓護(hù)坡）至老擋墻。

該線路在秦淮河附近的地質(zhì)條件較差，主要成分為淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土，較深層地段含有粉質(zhì)粘土和粉土，基巖是斜向分布的且表面坡度比較陡，埋深高差也比較大，具體狀況見(jiàn)表1。

表1 外秦淮河盾構(gòu)隧道穿越段地質(zhì)狀況表

2 障礙樁清除的機(jī)理

清除障礙樁是勢(shì)在必行的，它關(guān)乎著盾構(gòu)機(jī)是否安全的問(wèn)題，如果不清除這些侵入隧道中的內(nèi)部有鋼筋籠的障礙樁，振沖灌注樁群，在盾構(gòu)施工的時(shí)候就會(huì)使得刀盤(pán)切到鋼筋籠，對(duì)于施工這便是帶來(lái)了致命性的障礙[1]。

清除障礙樁的步驟如下：首先原樁和土體和障礙物分開(kāi)，以減少或消除它們間的摩阻力，再用起重機(jī)將樁體從土中拔出，或者是用震動(dòng)錘打擊，將樁體送到樁頂處于盾構(gòu)輪廓線底標(biāo)高之下的位置。

3 障礙樁處理方案

3.1 施工方案的確定

（1）靜拔（千斤頂頂樁）法

靜拔法由于選用的預(yù)制方樁是打入樁，自身強(qiáng)度很難可以達(dá)到上拔力的需要，因?yàn)樗话闶怯煤附臃▉?lái)將兩段樁接在一起的，所以打樁和接頭質(zhì)量都會(huì)對(duì)其強(qiáng)度有所影響。故為了不影響施工，此法只可當(dāng)做一種輔助的方法。

（2）樁周取土減摩振拔法

樁周取土減摩振拔法是將樁周的土取出以減少樁體與樁周土壤的摩阻力，再利用振動(dòng)錘拔除樁體。這種方法很明顯的劣勢(shì)就是施工的進(jìn)度太慢，且成本過(guò)高，最重要的是由于噴射注漿的原因?qū)Νh(huán)境也有較大的影響。

（3）套鉆、套沖成孔減摩吊出法

套鉆、套沖成孔減摩吊出法分為兩種形式，套筒套鉆成孔套取以及套筒錘沖成孔套取。前者采用的回轉(zhuǎn)鉆施工效率很高，而后者采用的沖擊鉆可以克服回轉(zhuǎn)鉆在鉆的過(guò)程中存在的困難，例如樁體垂直度偏差大或者摩托力過(guò)大導(dǎo)致鉆機(jī)功率供應(yīng)不上的困難。所以在施工的過(guò)程中，采用回轉(zhuǎn)鉆套取為主要方法，沖擊鉆套取輔助，便是十分行之有效的方法。該方法在之前的地鐵障礙樁拔除工程實(shí)踐中已經(jīng)得到成功的應(yīng)用，而且它操作簡(jiǎn)單，效率也比較高，其缺點(diǎn)是準(zhǔn)備期比較長(zhǎng)，對(duì)鉆機(jī)扭矩要求較大。

（4）振動(dòng)沉管加水力切割拔樁法

振動(dòng)沉管加水力切割拔樁法選擇無(wú)縫鋼管作為沉管，將其打到樁底，再通過(guò)機(jī)械的方法或者用高壓水沖的方法，將樁周土體與樁體分離，減少樁底的摩阻力直至完全失去，再用起重機(jī)把樁體從孔中拔出，最后把沉管也拔出來(lái)。這個(gè)方法在施工上是比較簡(jiǎn)單的，而且成本較低，但他的缺點(diǎn)是工時(shí)消耗較大，而且一般為了提高工作效率需要選用大功率設(shè)備，故排放的噪聲對(duì)周?chē)h(huán)境的影響也較大[2]。

最終，經(jīng)過(guò)以上詳細(xì)的分析，以及在對(duì)工期、質(zhì)量、安全、周邊環(huán)境要求的綜合考慮之下，再加上對(duì)實(shí)際地層的適應(yīng)性綜合考慮對(duì)比的基礎(chǔ)之上，我們選取第三種方案，即套鉆、套沖成孔減摩吊出法來(lái)進(jìn)行施工。

3.2 施工工藝要求及應(yīng)對(duì)措施

障礙樁拔除施工的工藝流程圖如圖1所示。

圖1 障礙樁拔除施工工藝流程圖

（1）詳細(xì)勘測(cè)，確定樁位：

在設(shè)計(jì)資料不詳盡的情況下，進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)后將主要根據(jù)地鐵設(shè)計(jì)走向，對(duì)地面進(jìn)行控制測(cè)量，規(guī)劃詳細(xì)線路位置。對(duì)地鐵線路通過(guò)地段進(jìn)行仔細(xì)地質(zhì)勘探，以便掌握各處樁位放置的位置，進(jìn)而確定所需的樁長(zhǎng)和樁徑，這些資料將是下一步施工拔樁的基礎(chǔ)[3]。

（2）人工挖孔揭露原有樁基：

在開(kāi)始鉆進(jìn)之前為了使鉆孔定位更加準(zhǔn)確，吊出作業(yè)更加便利，需要人工挖孔和埋設(shè)一個(gè)直徑1.2m深度2.5～3m的護(hù)樁。

（3）設(shè)備改裝和特制鉆具：

當(dāng)現(xiàn)有設(shè)備不能滿(mǎn)足大扭矩的要求時(shí)，通常需要對(duì)設(shè)備和鉆具進(jìn)行改裝、改進(jìn)。用改裝的大功率電機(jī)、卷?yè)P(yáng)機(jī)和慢檔變速箱配合大口徑樁機(jī)使用。這里使用特制φ1200mm×8mm大套管跟管鉆具和φ1500mm的鉆頭及φ1400mm籠式?jīng)_擊鉆頭。

（4）成孔工藝：

打樁過(guò)程中，樁孔的深度較大時(shí)，泥漿泵就會(huì)所承受較大的壓力和產(chǎn)生較多的流量，就會(huì)導(dǎo)致跟管鉆進(jìn)排碴不良的情況，進(jìn)而不能達(dá)到理想的設(shè)計(jì)深度，所以應(yīng)該使用沖擊成孔的方法完成鉆孔。

在每次加套管時(shí)，應(yīng)該仔細(xì)檢查連接螺栓，確保螺栓緊固防止套管的連接法蘭出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象，導(dǎo)致套管內(nèi)泥漿壓力降低，從而保證鉆進(jìn)過(guò)程中泥漿有足夠的循環(huán)壓力，達(dá)到孔不被碴堵的效果。

泥漿進(jìn)行循環(huán)時(shí)，要經(jīng)過(guò)兩次凈化，還要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)泥漿的質(zhì)量，定時(shí)清理沉淀池中的雜物。泥漿的控制指標(biāo)：粘度18～22s；含砂率不大于8%；膠體率不小于90%。

詳細(xì)的施工記錄是鉆孔過(guò)程必要行為，只有施工超過(guò)原有基礎(chǔ)深度的500mm時(shí)，才能夠停止鉆進(jìn)。

（5）吊車(chē)就位拔樁：

拔樁工程實(shí)際是一種循環(huán)的過(guò)程，樁基被鋼絲繩纏繞固定，用吊車(chē)把樁拔至預(yù)制樁接樁的部分時(shí)，用夾具夾穩(wěn)，最后把樁與樁的接頭部分用氧氣割開(kāi)，分節(jié)堆放吊出的樁。

（6）吊樁中途發(fā)生斷樁：

為了防止灌注樁有接樁的情況，導(dǎo)致在吊樁的過(guò)程中使兩節(jié)樁體出現(xiàn)斷落的情況，則應(yīng)該在拔出下一節(jié)樁體之前，進(jìn)行重新系扣。

（7）內(nèi)殘留鐵件：

將障礙樁吊出以后，需要把孔內(nèi)遺留的樁尖以及廢棄短鋼筋打撈出來(lái)，這時(shí)可采用強(qiáng)力磁鐵或者在鉆孔時(shí)預(yù)留出1-1.5m的深度其大于隧道地面。

（8）場(chǎng)地恢復(fù)：

為保護(hù)原來(lái)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)和周?chē)h(huán)境，以及保證后續(xù)施工的順利完成，必須將原有障礙樁留下的鉆孔回填到原地面標(biāo)高?？蛇x擇水泥粘土砂漿這種材料來(lái)在進(jìn)行灌注回填，并采用水下混凝土灌注工藝。選用該材料是因?yàn)樗膹?qiáng)度夠大，可以止水帷幕，這為施工安全及質(zhì)量提供了保障。

4 結(jié)論

經(jīng)過(guò)實(shí)踐可以得出，采用文中選用方法進(jìn)行障礙樁的拆除是質(zhì)量?jī)?yōu)且效率高的，尤其是采用了本文方法后，施工過(guò)程中斷樁的情況有了明顯的減少，這對(duì)于地鐵盾構(gòu)隧道障礙樁拔除施工工程是具有非凡意義的，同時(shí)也是該類(lèi)工程的一項(xiàng)巨大突破?？傊疚闹羞x用的技術(shù)為類(lèi)似的工程提供了一個(gè)值得借鑒的成功的工程經(jīng)驗(yàn)。

[1]陳世明.地鐵盾構(gòu)隧道沿線障礙樁沖樁破除[J].隧道建設(shè)，2010，30（1）：106～109.

[2]董明鋼.盾構(gòu)隧道施工安全的若干問(wèn)題研究[D].上海：同濟(jì)大學(xué)，2005.

[3]丁振明，米保偉，蔣 毅，等.地鐵工程盾構(gòu)侵入障礙樁處理施工技術(shù)[J].建筑技術(shù)，2012，43（02）：177～178.

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