蘇州地鐵盾構施工橋梁樁基砸樁破除技術

王冬曉（中鐵十七局集團上海軌道交通工程有限公司，上海 200120）

城市地鐵在中國的起步較慢，但發展速度卻很快。隨著城市地鐵的發展，地鐵在城市交通中所扮演的角色越來越重要。加之現在城市的發展對環境保護的要求逐漸提高，對地鐵的施工要求也在逐步攀升。在原有的城市交通網中增加地鐵，勢必影響原有的交通網。蘇州作為“水米之鄉”，橋在原有的城市交通網中占有重要地位。因此，蘇州地鐵穿越大量的橋梁。本文基于蘇州地鐵二號線延伸線金谷路站—松濤街站區間盾構穿越橋梁樁基，對橋梁樁基的破除施工技術進行簡單的說明。

1 工程概況

松濤街站-金谷路站區間隧道線路總體為東西走向。線路始于金谷路站西端頭井，出站后下穿星塘街 1 號橋、星塘街、林泉路、雪堂街，到達松濤街站東端頭井。區間隧道線路長度為：左線長 1489.324 m（含短鏈 0.476 m）,右線長 1489.800 m。平面線路間距 13.0～17.0 m, 隧道埋深9.0～17.3 m,最大縱坡為 2.5%，最小縱坡為 0.35%。其中星塘街 1 號橋位于創苑路與星塘街路口，橋梁樁基為鉆孔灌注樁，樁徑 1200 mm，樁長 21 m，樁底標高為 -19.7 m，橋梁樁基侵入隧道結構范圍，需對其進行破除。

蘇州地區地層屬于軟土地層，根據區間地質縱剖面圖顯示橋梁樁基穿越的土層由上往下依次為 ③1 黏土層、③2 粉質黏土層、④1 粉質黏土層、④2 粉土層和 ⑤1 粉質黏土層。

2 施工環境復雜

2.1 橋梁原貌

星塘街 1 號橋為三孔簡支板梁橋，上部結構為裝配式鋼筋混凝土實心板，下部結構為單排架柱式墩，該橋是星塘街交通路線的重要組成部分。橋下為流動性河流，水深2.5 m。沿橋的東西方向布置的管線較多，主要為埋入地下的電信、雨水管、污水管道、燃氣管、給水管、2 萬 V 電纜等。橋梁樁基上部為 200 KV 高壓架空線，安全作業距離為高壓電纜外 6 m，電纜距河床距離為 13 m。

2.2 橋梁樁基破除必要性分析

根據蘇州地質特點，區間隧道推進盾構機選用 TM 634 PMX 土壓平衡盾構機，該盾構機刀盤無切削樁基的能力，若侵入隧道內的橋梁樁基不處理，盾構機無法順利推進。若橋梁樁基處理不徹底，樁基混凝土、鋼筋附著在刀盤上影響切削土體，造成地面大面積沉降、盾構機姿態無法控制。

2.3 橋梁樁基破除方案選定

樁基破除方法很多，但基于本場地的施工環境，上部的200 KV 高壓架空線，限制了破除樁基的設備高度，要求設備高度在 7 m 左右。對橋梁樁基破除方案選定為砸碎破除，用重錘將樁基砸碎，利用泥漿循環將混凝土渣清除，磁鐵將鋼筋吸出。

2.4 橋梁樁基測量放樣

為保證盾構機通過范圍樁基清除干凈，將所有樁基共16 根全部挖出，并測量其樁位中心坐標留存。河床淤泥置換土回填完成后，對隧道邊線外放 1 m 范圍進行放樣，并用白灰撒出邊線。將此范圍內的灌注樁利用其中心坐標，放樣處位置，用白灰撒出邊線。對有影響的樁基進行破除。

經放樣測設，在盾構機穿越范圍內共有 8 根樁基影響盾構的掘進施工，其中左線 4 根，右線 4 根，樁基與隧道平縱面圖如圖 1 所示。盾構機采用小松 TM 634 PMX 型，管片外徑為 6200 mm，原橋梁橋臺基礎底標高 -2.5 m，河床底標高為 -1.2 m，灌注樁底標高 -19.7 m。

圖1 星塘街 1 號橋與區間隧道相互關系平面圖

3 橋梁樁基砸除施工

3.1 樁基組裝就位

受施工高度的限制，本場地施工時所有的設備架立、移動均由挖機配合施工。砸樁樁機由挖機拖移就位。砸樁機架在施工過程中，對垂直度要求高，以保證砸除樁基不偏斜。防止施工中移位和不均勻沉陷，在樁機下部墊 2 cm 厚鋼板。 安裝樁機時要求轉盤中心同鉆架上起吊滑輪在同一軸線，鉆桿位置偏差 ≤2 cm。

砸除施工中，最重要的工具為重錘，重錘重量為 5 t，高達 2 m。本次破除的灌注樁直徑為 1.2 m，為保證砸除干凈，根據重錘底部直徑約為砸除樁徑的 1.5 倍，本次砸除重錘選用 1.8 m 直徑的重錘。

3.2 砸除施工

3.2.1 工藝流程

平整場地→樁位放樣→組裝設備→安放鋼護筒→樁機就位→砸至設計深度→提出重錘→二次清孔→M 5 砂漿回填。

3.2.2 過程控制

樁機的垂直度直接影響到樁基砸除的效果。砸除樁機移位發生偏斜，則樁基砸除不徹底，對盾構機的順利通過造成很大的安全隱患。每砸進 2 m，清理鋼筋一次。將吸鐵石放進孔內至底部，將砸斷的鋼筋吸出。這種做法可避免砸斷的鋼筋在砸進過程中濺入孔徑四周的泥土內，影響后期盾構機的推進。

砸進至設計高程以后，對孔位、孔深等情況進行量測復驗，經確認后立即進行清孔工作。清孔時及時向孔內注入新鮮泥漿，保持孔內水頭以防坍孔。清孔須 2 次，沉渣厚度不超過 100 mm。清孔時應保持鉆孔內水位高出地下水位1.5～2.0 m，以免影響樁的承載力和防止坍孔。

3.3 回填

3.3.1 安放導管

根據盾構機推進對土質的要求，在回填時采用 M 5 砂漿回填。回填采用導管灌注砂漿。導管采用內徑為φ300 mm鋼管，底節 3 m，普通節 2 m，加配 1 m 長的調節導管。在使用前要通過試拼和密封性檢查。

導管安裝完畢后，隨即進行二次清孔。清孔后檢測孔底沉渣厚度及泥漿指標：泥漿比重 1.2～1.35，含砂量＜4%，沉渣厚度 ≤100 mm。

3.3.2 水下砂漿灌注

砂漿灌筑是砸樁的最后一道工序，保障砂漿灌筑連續、緊湊的進行。正式拌制砂漿前，根據試配結果，選擇合適的配比。采用集中拌制砂漿，砂漿罐車運輸，地泵配合施工。在砂漿開灌前要有樁體一半混凝土到場；導管居中安放入孔，導管底距孔底高度控制在 35～40 cm，且第一節導管長度 ≥4 m，導管上端連接混凝土漏斗，其容量 ≥1.5 m3。開始灌注時，在漏斗下端設隔水塞。待初灌砂漿足夠后，截斷隔水塞的系接鐵絲，使砂漿猝然落下，迅速落至孔底并把導管裹住，封底混凝土,使導管埋入混凝土的深度 ≥2.0 m。每根樁的水下砂漿灌注工作緊湊、連續地進行，嚴禁中途停工，同時，注意觀察導管內砂漿下降和孔內水位升降情況，及時測量孔內砂漿面高度，保證導管埋入砂漿深度在2～4 m 范圍內，砂漿灌筑過程中導管應始終埋在砂漿中，嚴禁將導管提出砂漿面。

3.4 效果檢測

為保證盾構機順利穿越該區域，在穿越前對處理樁基位置坐標進行確定，計算出刀盤碰到處理樁基的里程，并加大該處的注漿量。2013 年 12 月 21 日和 2014 年 5 月 23 日盾構機兩次順利穿越該區域，在穿越過程中盾構機除推力略微增大外，其他無明顯變化。

4 結 語

由此可以看出，該施工工藝在蘇州軌道交通 2 號線東延伸 04 標松濤街站—金谷路站區間得到成功應用。與拔樁相比，砸樁在施工過程中，不需要太多的人工及機械配合，對周邊環境的污染較小，施工過程中的安全系數更高更安全且費用是拔樁的一半。同時在保證盾構機充足的穿越空間后，下部的樁基無需再進行處理，在根本上減少的額外費用的產生，切實做到既保證了高壓電纜的安全，樁基的破除無殘留，又節省了成本。