地鐵盾構隧道障礙樁拔除施工技術研究

劉啟剛（合肥城市軌道交通有限公司，安徽 合肥230001）

地鐵盾構隧道障礙樁拔除施工技術研究

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線TA07標外秦淮河堤岸障礙抗滑樁拔除為例，研究了地鐵盾構隧道障礙拔出施工技術，首先對該工程進行簡要描述，擺出困難所在；然后對不同的拔樁方案的優缺點進行對比分析和優化，敲定套鉆、套沖成孔減摩吊出法為拔樁方案；接著對施工方案中的計算問題進行分析；最后敘述了施工的工藝要求，并且對應對相應要求的措施進行了分析。該方案最終成功的將盾構區間隧道里面的障礙樁拔除。

地鐵；盾構區間；障礙樁；拔除

1 工程概述

南京地鐵二號線從莫愁湖站到漢中門站的標段號為TA07，這段區間的起始站是莫愁湖，先沿著漢中門向東，然后向北穿過秦淮河到達石城橋，最后從漢中門立交橋的墩間穿過，到達漢中門站。右線長816.192m，左線長828.869m。左岸離秦淮河附近區間隧道線內間距是13.08m，右岸離秦淮河附近區間隧道線內間距是14.57m。

外秦淮河在某些地段存在著地質水平較差的問題，所以對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合的防護形式。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，且灌注樁的長度為23m，深度為16m。承臺寬度為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構。坡面防護從河底拋石護腳加上護坡到岸邊的2m高的擋土墻，再加上2.2m的觀光平臺，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，灌注樁的長度為25m，深度為19m，承臺的寬度為1.6m，厚度為0.6m；坡面防護從河底小護腳加護坡到岸邊防洪墻抗滑抗傾覆，再加上4.3m的觀光平臺，岸堤小護腳加上5.3m的放坡（反壓護坡）至老擋墻。

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

表1 外秦淮河盾構隧道穿越段地質狀況表

2 障礙樁清除的機理

清除障礙樁是勢在必行的，它關乎著盾構機是否安全的問題，如果不清除這些侵入隧道中的內部有鋼筋籠的障礙樁，振沖灌注樁群，在盾構施工的時候就會使得刀盤切到鋼筋籠，對于施工這便是帶來了致命性的障礙[1]。

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

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制方樁是打入樁，自身強度很難可以達到上拔力的需要，因為它一般是用焊接法來將兩段樁接在一起的，所以打樁和接頭質量都會對其強度有所影響。故為了不影響施工，此法只可當做一種輔助的方法。

（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，再利用振動錘拔除樁體。這種方法很明顯的劣勢就是施工的進度太慢，且成本過高，最重要的是由于噴射注漿的原因對環境也有較大的影響。

（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。前者采用的回轉鉆施工效率很高，而后者采用的沖擊鉆可以克服回轉鉆在鉆的過程中存在的困難，例如樁體垂直度偏差大或者摩托力過大導致鉆機功率供應不上的困難。所以在施工的過程中，采用回轉鉆套取為主要方法，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踐中已經得到成功的應用，而且它操作簡單，效率也比較高，其缺點是準備期比較長，對鉆機扭矩要求較大。

（4）振動沉管加水力切割拔樁法

振動沉管加水力切割拔樁法選擇無縫鋼管作為沉管，將其打到樁底，再通過機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，再用起重機把樁體從孔中拔出，最后把沉管也拔出來。這個方法在施工上是比較簡單的，而且成本較低，但他的缺點是工時消耗較大，而且一般為了提高工作效率需要選用大功率設備，故排放的噪聲對周圍環境的影響也較大[2]。

最終，經過以上詳細的分析，以及在對工期、質量、安全、周邊環境要求的綜合考慮之下，再加上對實際地層的適應性綜合考慮對比的基礎之上，我們選取第三種方案，即套鉆、套沖成孔減摩吊出法來進行施工。

3.2 施工工藝要求及應對措施

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）詳細勘測，確定樁位：

在設計資料不詳盡的情況下，進入現場后將主要根據地鐵設計走向，對地面進行控制測量，規劃詳細線路位置。對地鐵線路通過地段進行仔細地質勘探，以便掌握各處樁位放置的位置，進而確定所需的樁長和樁徑，這些資料將是下一步施工拔樁的基礎[3]。

（2）人工挖孔揭露原有樁基：

在開始鉆進之前為了使鉆孔定位更加準確，吊出作業更加便利，需要人工挖孔和埋設一個直徑1.2m深度2.5～3m的護樁。

（3）設備改裝和特制鉆具：

當現有設備不能滿足大扭矩的要求時，通常需要對設備和鉆具進行改裝、改進。用改裝的大功率電機、卷揚機和慢檔變速箱配合大口徑樁機使用。這里使用特制φ1200mm×8mm大套管跟管鉆具和φ1500mm的鉆頭及φ1400mm籠式沖擊鉆頭。

（4）成孔工藝：

打樁過程中，樁孔的深度較大時，泥漿泵就會所承受較大的壓力和產生較多的流量，就會導致跟管鉆進排碴不良的情況，進而不能達到理想的設計深度，所以應該使用沖擊成孔的方法完成鉆孔。

在每次加套管時，應該仔細檢查連接螺栓，確保螺栓緊固防止套管的連接法蘭出現漏漿現象，導致套管內泥漿壓力降低，從而保證鉆進過程中泥漿有足夠的循環壓力，達到孔不被碴堵的效果。

泥漿進行循環時，要經過兩次凈化，還要實時監測泥漿的質量，定時清理沉淀池中的雜物。泥漿的控制指標：粘度18～22s；含砂率不大于8%；膠體率不小于90%。

詳細的施工記錄是鉆孔過程必要行為，只有施工超過原有基礎深度的500mm時，才能夠停止鉆進。

（5）吊車就位拔樁：

拔樁工程實際是一種循環的過程，樁基被鋼絲繩纏繞固定，用吊車把樁拔至預制樁接樁的部分時，用夾具夾穩，最后把樁與樁的接頭部分用氧氣割開，分節堆放吊出的樁。

（6）吊樁中途發生斷樁：

為了防止灌注樁有接樁的情況，導致在吊樁的過程中使兩節樁體出現斷落的情況，則應該在拔出下一節樁體之前，進行重新系扣。

（7）內殘留鐵件：

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

（8）場地恢復：

為保護原來的地質結構和周圍環境，以及保證后續施工的順利完成，必須將原有障礙樁留下的鉆孔回填到原地面標高。可選擇水泥粘土砂漿這種材料來在進行灌注回填，并采用水下混凝土灌注工藝。選用該材料是因為它的強度夠大，可以止水帷幕，這為施工安全及質量提供了保障。

4 結論

經過實踐可以得出，采用文中選用方法進行障礙樁的拆除是質量優且效率高的，尤其是采用了本文方法后，施工過程中斷樁的情況有了明顯的減少，這對于地鐵盾構隧道障礙樁拔除施工工程是具有非凡意義的，同時也是該類工程的一項巨大突破。總之，本文中選用的技術為類似的工程提供了一個值得借鑒的成功的工程經驗。

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

[2]董明鋼.盾構隧道施工安全的若干問題研究[D].上海：同濟大學，2005.

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

U231+.3

A

2095-2066（2016）22-0231-02

2016-7-22