高水位盾構區間錨索拔除方法研究

鄭聯偉 吳濤 趙建勝 倪鵬杰 來啟召

（1.中鐵（上海）投資集團有限公司；2.中鐵四局集團有限公司）

盾構法施工以其速度快、質量好、安全性高等優勢,已成為地鐵建設的主流施工方法。然而在地鐵盾構施工過程中經常會遇到各種各樣的地下障礙物，如廢舊基礎、錨桿、錨索等，給盾構施工安全及進度造成較大影響。

樁錨支護作為基坑中常用的一種支護形式，在實際工程中應用較多[1]，施工結束后，一般不進行拔出工作。當盾構施工線路與殘留錨桿相遇時，由于錨桿通常由高強鋼絞線制成，很難由盾構刀盤剪斷，反而容易在刀盤處發生較為嚴重的纏繞，給盾構施工帶來重大的施工風險。

針對盾構施工中遇到錨桿的情況，許多學者給出了不同的處理方法。馬超[2]等對在軟土地層出現的錨索侵入隧道情況，提出采用旋挖鉆切割和三軸攪拌樁拔除法拔除錨索；游杰[3]等采用地面旋挖鉆切割處理配合盾構推進的施工方案，解決了軟弱地層中盾構穿越錨索的難題；王浩[4]提出了采用旋挖鉆機垂直鉆斷錨索的方法處理錨索；李廣良[5]依托鄭州地鐵1 號線區間穿越一高層建筑三層地下室圍護結構的錨索拔除工程，對比了明挖基坑法、暗挖隧道法和人工挖孔拔錨三種方案，最終采用人工挖孔拔除錨索，取得良好效果。

上述處理侵入錨索的方案說明，在盾構施工中遇到地下障礙物時，需要綜合考慮現場地質情況，周邊環境和施工條件，選擇適當的方法處理錨索。本文結合鄭州地鐵7 號線某區間錨索侵入的工程實例，詳細介紹了錨索拔除施工方案的選擇以及清除錨索的施工過程，分析了拔錨方案的正確性。

1 工程概況

鄭州市軌道交通7 號線某區間隧道采用盾構法施工。已建門診樓在施工地下圍護結構時采用樁錨支護體系，施工完成后錨索未拔除，門診樓錨索分六層，左線隧道與一期圍護第五、六層錨索（約12 根）沖突，侵入隧道長度分別為第五層3.6m，第六層6.1m。勘察期間穩定水位埋深為11.0～14.1m，穩定水位標高為89.15～91.95m，醫學院站北端頭地下水位在隧頂以上約8.5m。鄭大一附院南端頭地下水位在隧頂以上約2m。錨索侵入情況剖面圖見圖1。侵入隧道錨索參數見表1，勘察期間穩定水位埋深為11.0～14.1m。

圖1 鄭大一附院門診樓錨索E-E剖面與隧道位置關系剖面圖

表1 侵入隧道錨索參數

2 錨索處理

錨索抗拉強度和韌性都比較好，對于侵入隧道的錨索必須在隧道施工前進行預處理，否則在盾構掘進時可能會遇到問題。本工程采用在道隧側方開挖豎井+坑外注漿止水+坑內疏干降水方案進行錨索處理。施工流程圖如圖2所示。

圖2 施工流程圖

2.1豎井開挖

在豎井開挖施工前，先進行降水井施工，在豎井設計位置周圍共打設8 口降水井，6 口降水井（J1～J6），2口觀察井兼備井（GB1～GB2），深度31m，降水完成后開始進行豎井開挖。在隧道左線外側1～2m 處開挖豎井。采用矩形豎井，豎井平面尺寸為7.7m×3.8m，深度21m，豎井采用倒掛井壁法施工。豎井與隧道位置關系剖面圖見圖1。

2.2泄壓孔安裝

豎井施工區域地下水位靜水位為11m，由于開挖深度為20m，為保證降水井停運等突發狀況發生時豎井井壁穩定性，在水位線以下的每榀鋼架上安裝6 個泄壓孔兼作注漿孔以起到減小井壁壁后水土壓力及發生滲漏水時可以進行注漿堵漏的作用。

泄壓孔尺寸為邊長20cm 的立方體，采用外徑32mm鍍鋅鋼管，長度80cm，過濾端20cm 管壁開孔，并用80 目濾網包裹嚴實，填充粒徑5mm 的碎石作為濾料，鋼管另一端安裝A32 球閥作為放水開關同時兼作注漿孔。泄壓孔結構圖及實物模型見圖3。

圖3 泄壓孔結構圖及實物模型

2.3錨索拔除

2.3.1套管旋切套取錨固體

采用全液壓zj-120型套管鉆機。制作長度為1.0m的Φ159 的套管，將套管安裝在套管鉆機上，調整好鉆進角度，鉆進角度要與拔除錨索角度一致。將全部長度的錨固體裝入套管中，然后將套管及錨固體一同拔出。

2.3.2套管及錨固體的拔除

將旋切套取完成的套管四周混凝土墻壁上安放承壓鋼板以防在液壓拔取套管時破壞護壁，影響井內安全。利用專用拔管機具套在套管上，鎖緊套管鎖片，開動液壓泵站，當套管松動后，注意觀察套管拔出過程中周圍支護結構及地面上變化情況，在確定安全的情況下方可繼續施工。在拔出一節套管后，將其卸掉，用電鎬或風鎬將水泥體破碎，切斷鋼絞線然后進行下一環節的拔取，直至全部拔出，鉆機拔除錨索示意圖見圖4。

圖4 鉆機拔錨示意圖

2.3.3穿心千斤頂拔除錨索

根據詳細的錨索位置圖，下挖至需拔除的錨索，采用先沿錨索方向打入鋼套管，后用千斤頂頂出錨索的方法?？紤]到護壁不能承受千斤頂反力，需在孔中加一個直徑170mm 的鋼套管，周邊用混凝土壓實，放下鋼護筒，再作一個高1000mm 的素混凝土操作面，待拔錨區域混凝土達到強度時，在錨索兩邊混凝土上墊上4 根工字鋼，用鋼板連接做一個反力架以承受千斤頂反力，使用穿心千斤頂夾住錨索，慢慢頂出，拔出錨索采用電動砂輪分段切割，吊出孔外切割，吊出孔外，直至錨索端頭離隧道邊線1m外，千斤頂拔錨施工圖見圖5。

圖5 穿心千斤頂拔錨施工圖

2.3.4沉淀泥漿

在施工過程中，應注意泥漿的沉淀，循環利用及泥漿對井下安全的影響等問題。在井下應挖排漿溝，排漿溝連接沉淀坑，沉淀坑應為兩個。第一個沉淀渣土用，第二個為循環利用。要及時對第一個沉淀坑進行清渣，防止循環利用泥漿中渣土含量過大造成抱鉆或無法排渣現象。還應注意泥漿在井中對土層的浸泡情況，必要時在坑中鋪設一層塑料膜，防止泥漿中的水分浸濕土層，擾動地層穩定，造成安全問題。

2.3.5封堵錨索孔

在拔除工作完成后，應及時用水泥漿對錨索孔進行填充封堵。灌注水泥漿時應將注漿管插入孔底，防止孔內塌孔或渣土形成的封堵造成灌漿不實。

3 盾構穿越錨索區完成情況

通過該方法成功將鄭大一附院門診樓地下室圍護結構侵入隧道區域的兩層12 根錨索成功拔除，本區間盾構順利穿越鄭大一附院門診樓地下室錨索區。施工前后地表最大下沉量3.96mm、最大上抬量0.98mm，建筑物豎向變形最大下沉量1.79mm、最大上抬量1.69mm，建筑物傾斜變形變化范圍為-0.06‰～0.02‰，管線豎向位移最大下沉量2.4mm、最大上抬量1.9mm，均滿足變形控制值要求，橫通道開挖長度1 倍距離范圍沉降微小，滿足設計及規范要求。

4 結論

⑴本工程地鐵盾構在施工過程中遇到侵入隧道的錨索時，采用豎井結合跟管鉆進為主，高壓水切割和千斤頂拔除為輔的方式對錨索進行處理，工程監測表明，該方法能夠安全、經濟地拔除錨索。

⑵豎井開挖過程中，通過在水位線以下的鋼架上安裝泄壓孔以減小井壁壁后水壓力，同時泄壓孔又可兼做注漿孔，在發生滲漏水時能夠進行注漿堵漏，從而保證豎井井壁的穩定性。