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盾构机直接削切大直径钢筋混凝土桩基施工工法初探
作者：杨平
来源：《中国科技博览》2018年第02期
[摘 要]当前，我国城市地铁工程建设已进入蓬勃发展阶段，而盾构法施工成为地铁区间隧道重要的施工方法。以深圳地铁7号线赤尾站～华强南站区间左线隧道盾构机穿越华强南站立交桥工程为实例，初探盾构机直接削切大直径钢筋混凝土桩基的施工工法，总结施工经验，完善不足之处，以更好的指导施工实践。重点从盾构机掘进参数设定、盾构机推进控制、盾构机刀盘更换、现有桥梁加固、安全措施、施工监测等方面介绍盾构机切削钢筋混凝土桩基的施工技术。本文理论联系实际，以深圳地铁7号线赤尾站～华强南站区间左线隧道盾构机穿越华强南站立交桥工程为实例，施工参数对照比较成熟的理论参数值，根据工程特点进行调整，总结出可行的施工工法。根据工程所处地的车、人流量及地质特点，总结出的此工法安全系数高、质控措施到位、环境保护满足要求、具有显著的经济、社会效益和推广价值，可作为同类工程施工的参考技术方案。
[关键词]盾构机；削切；加固保护；桩基
中图分类号：S421 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）02-0071-02 1 前言
最近几年，我国城市地铁工程建设进入大力发展阶段。目前，盾构法隧道施工成为地铁隧道多采用的施工工法。城市地铁线路大多选择在地下结构，在施工过程中，难免会在房屋、桥梁、运营地铁等建（构）筑物下穿越，盾构隧道施工会遇到在用或废弃的管线、基础桩等地下障碍物。目前对地下障碍物的处置方法主要是在盾构通过前预先拆除，但由于在项目施工前期中，市场有不可预测的地下障碍物。目前采用的常用方法有拔桩处理，竖井处理等，其工程施工的弊端主要有施工工期长，征地面积大，工程造价高，影响城市交通等。因此，对于一些无法避开的地下障碍物，采用直接切削破碎障碍物，对于加快建设速度和节省工程投资，缩短施工工期，具有重要意义。 2 工法特点
工法针对市政地铁工程地下大型构筑物，严重影响地铁隧道施工工期的问题，进行了专项的研究和创新。通过对盾构机在穿越地下大直径桥桩桩基的相关研究及实践运用证明，盾构机直接削切大直径地下钢筋混凝土桩基具有以下特点：
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（1）易施工，在盾构隧道施工过程中，遇有大直径钢筋混凝土桩基，采用盾构机直接削切，施工方便，并对隧道成形及后期衬砌质量具有一定的保障。
（2）安全可靠，采用盾构机直接削切大直径钢筋混凝土桩基，避免人工开仓进行人工凿除，降低风险。
（3）在施工过程中节约工期、降低成本。 3 适用范围
适用于城市市政工程盾构施工工程中，受地下桩基基础影响的情况下进行施工，此工法易操作，技术成熟可靠，克服了在施工过程中在不利因素影响的情况下，对工程成本、工程风险、施工工期等造成的影响。 4 工艺原理
盾构机直接削切大直径钢筋混凝土桩基施工工法，主要针对盾构隧道施工过程中，遇有地下桩基时盾构机直接进行削切的施工工法。在施工过程中，首先对桩基础所对应地面建筑物进行地面加固保护，目的是在施工过程中不破坏地面建筑物，在地面建筑物加固完成之后，再采用地下盾构机进行直接削切桩基，遇有多排桩基时，在施工完成一排后，需对盾构机刀盘进行检查、维修，确保下道施工能够顺利进行。 5 施工工艺流程及操作要点 5.1 施工方法
区间隧道以400米转弯半径向左转弯，区间右线隧道在DK21+550.430处与人行天桥桥台下4根桩基交汇（共6根）桩基交汇，在该位置立交桥台桩基（320～327环）侵入区间右线隧道范围内。经调查桥台桩基采用Φ1200mm的摩擦桩，桩基深22.6m，桩基采用冲孔灌注桩，钻孔桩最大主筋为Φ25，与隧道交汇处有2排桩基共12根桩，右线盾构下穿桥台为第2-8桥台，其中有4根桩基侵入到隧道范围内，采用加强衬砌管片，隧道内径5400mm，外径6000mm。钢筋混凝土管片幅宽1500mm，厚度300mm。立交共有两排桩基，其中有4根桩基侵入到隧道范围内。隧道顶部埋深11.3米，距离最左边桩基距离只有0.9米。
盾构机切削直径1.2m的钢筋混凝土桩基已有先例，本工程难点之一为单线连续切削4根桩基，且4跟桩基均在右线隧道范围内，在盾构机施工前如何对现期使用的人行天桥基础加固，确保天桥的稳定性、安全性是本工程难点。本工程在主动采取足够的加强、加固措施后，连续切削4根大直径桩基将具备可行性。 5.1.1 刀盘刀具多次更换，确保足够切削能力
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在施工第一排（2根桩基）前，先进行填仓换刀作业，为后续施工做好充足的准备工作。施工完成第一排桩之后，再进行填仓换刀作业，确保剩余2根桩顺利切削。 5.1.2 螺旋输送机能够将含有钢筋的渣土排出
切桩产生的钢筋可能较长或呈不规则形状，不易经螺旋输送机顺畅排出，案例中的盾构机均选用有轴式输送机，在切削施工排渣时会有钢筋被卡死现象，但经加压或正反转等措施后均能够排出。本工程将采用更有利于排渣的带式（无轴式）螺旋输送机，能够进一步降低排渣被卡的风险。
5.1.3 工程桥梁和隧道结构在切桩后安全
为防止盾构削切桩基过程中、削切之后人行天桥和隧道出现沉降，在施工之前我们对需施工部位进行了扩大基础加固，并在承台底部采用压密注浆。考虑到截桩后墩台会对管片结构产生额外的附加应力，故对穿越桥桩段的管片结构配筋进行加强（320～327环处）。 5.1.4 上部结构的沉降控制技术可行
在施工中可通过合理控制注浆量、土舱压力、盾构姿态等参数使本工程上部结构沉降在安全可控的范围内。
综上所述，认为采用盾构直接切削穿越群桩的方法是可行的，但需进一步研究施工安全保障措施，提高风险应对能力，确保工程安全。 5.1.5 具体施工措施及安全保障 5.1.5.1 盾构截桩前的施工措施 （1）斜孔袖阀管注浆加固
根据设计要求，袖阀管注浆主要加固深度控制在隧道底部2m范围，并沿隧道右轮廓线以外3m、隧道左轮廓线以外2m、隧道顶部轮廓线至基坑地面，桩长按照设计参数确定。 （2）高压旋喷桩加固措施
待地面袖阀管注浆加固完成后，施作垂直方向的旋喷桩加固，旋喷桩成桩直径600mm，桩与桩间咬合150mm，桩长14.59m，按照要求旋喷桩加固至隧道底部以下2m范围内，以地面标高3m计算，加固实桩长度14.56m，地面旋喷加固区域共布置225根桩。 5.1.5.2 土压力控制