蓋挖過程中盾構區間內障礙樁的處理措施

□文/王 義 馬 楠 景云濤 徐 睿

蓋挖過程中盾構區間內障礙樁的處理措施

□文/王 義 馬 楠 景云濤 徐 睿

在地鐵建設過程中往往容易遇到各種地下不明障礙樁，施工過程中必須對影響日后車站施工及將來盾構通行的樁體進行及時有效的處理。文章以實際工程為例，對樁體的探測、核實、注明及施工處理進行了分析。

障礙樁；盾構；隧道；地鐵；蓋挖

在城市地鐵蓋挖施工中，經常會遇到原有建筑樁基侵入施工作業面，影響車站主體結構施工以及部分障礙樁侵入規劃盾構區間隧道限界的情況，若清除不到位，將產生較大的風險。為使結構正常施工、盾構順利推進，需要提前采取措施，結合圖紙，對影響將來施工的障礙樁進行探測、標注，遇到施工技術難題加以分析，必要時采取拔樁、挖拔、爆破沖抓等處理措施。

1 工程概況

天津市某地鐵車站主體采用蓋挖逆作法施工，南北走向長218 m，寬33.5 m，建筑面積15 760 m2，最大跨度12.25 m，最大基坑深度18.9 m，無地上工程。車站設計起點里程為AK2+392.602，終點里程為AK2+611.002（結構外輪廓），車站結構覆土最淺處2.8 m，最深處3.3 m。圍護結構為90幅1 m厚地下連續墻。接頭形式為十字鋼板，基坑標準段地下連續墻深約35.94 m；盾構井處地下連續墻深度約為39.16 m，為保證車站內凈空，地下連續墻施工時兩側均外放100 mm。車站主體采用兩柱三跨雙層矩形框架結構，縱向軸網為9.75 m，橫向軸網為12.25 m+7 m+12.25 m。樁長33 m，共包括46根永臨結合柱。車站南北兩端端頭井處預留盾構環片，盾構環半徑為3.35 m，直接與將來盾構隧道相接。工程施工中必須保證圍護結構、中間樁柱，盾構隧道范圍內無障礙樁。

2 障礙樁的處理分析

2.1 樁體探測

依據車站施工圖紙及對原建筑的勘察核對成果，樁體探測主要在車站圍護結構、中間樁柱、盾構隧道中線附近及兩側盾構環方向延伸10 m，見圖1。

圖1 探測范圍

施工場地原建筑為天津某機械施工有限公司，主體結構包括4座4層磚混結構及1座3層鋼結構廠房。由于該公司成立年代久遠，其建筑管理檔案并無保存。依據衛星定位圖及踏勘結果模擬繪制機施公司原場地示意圖并與車站衛星定位圖相結合確認覆蓋范圍，見圖2。

圖2 覆蓋范圍

經勘察核實，原建為條形基礎，采用人工挖孔灌注樁。廠房為獨立基礎，樁基為方形摩擦樁。建筑范圍與車站圍護結構及部分中間樁柱重合。

翻閱蓋挖車站施工圖，結合原機施公司位置示意圖，確認影響工程施工的障礙樁位置并標注出來。為確保未來車站主體結構周邊盾構能順利推進，注明盾構隧道一定范圍內所有障礙樁，繪制位置示意圖。

2.2 樁體探測方法

由于原建筑年代久遠，無可參考資料保留，決定采取局部探挖，輔以小應變檢測的施工方法。

2.2.1 探挖

采取探挖的方法，進行障礙樁探測。利用挖掘機設備對施工范圍內可能出現障礙樁的部位進行翻槽、排除。經驗表明探挖是障礙物排除的最直接、有效的方法。

2.2.2 小應變檢測

低應變動力檢測常用在樁基完整性檢測中，基本原理是通過樁頂施加激振信號產生應力波，該應力波沿樁身傳播過程中，遇到不連續界面（如蜂窩、夾泥、斷裂、孔洞等缺陷）和樁底時，產生反射波，檢測分析反射波的傳播時間、幅值和波形特征，判斷樁的完整性。

小應變檢測設備簡單、方法快速、費用低，是普查樁身質量的一種手段，但在實際使用過程中存在一定的局限性，例如：對于多缺陷樁，應力波在樁中產生多次反射和透射，對實測波形的判斷非常復雜且不準確，第二、第三缺陷的判斷會有較大的誤差，一般不判斷第三缺陷；不能識別縱向裂縫，能反映水平裂縫和接縫，易誤判為嚴重缺陷。

在本次施工中用以檢測障礙樁樁長，判斷是否存在斷樁現象并在障礙破除時期以此作為選擇拔樁方式的依據。

2.3 探測結果

探挖結果顯示，施工范圍內存在障礙樁88根。其中在對地下連續墻導墻作業范圍內障礙樁探挖過程中，發現存在原建筑基礎鋼筋混凝土預制樁，預制樁截面尺寸350 mm×350 mm，共探挖出50根，需對地下連續墻和每根樁中心為半徑2.1 m范圍內的障礙樁進行處理，其中20根需在施工過程中處理。

在對中間樁柱探挖過程中發現20根灌注樁。盾構區探測范圍，共探測障礙樁18根。

3 障礙樁處理

保留障礙樁探測結果數據。依據施工需求，對影響蓋挖施工的障礙樁樁體進行處理。對于影響后期盾構順利推進，但不影響車站蓋挖施工的樁體先不做處理。

3.1 處理方法

1）振動錘沉管拔樁法。本工程需拔除長約20 m、樁徑為350 mm×350 mm預制方樁88根，拔樁必須將樁周邊土體分離，最大限度減小樁體與土體的側摩阻力，拔樁鋼套管沉入難度高。擬采用120型振動錘將比樁徑略大的鋼套管振動下沉至樁底以下1 m，先用100 t履帶吊掛上振動錘振動沉管，鋼套管沉入過程中配置高速汽水噴射器進行分離減摩，使障礙樁四周泥土分離，然后拔出鋼套管并在鋼套管底部固定起拔用鋼絲繩，鋼絲繩另一端掛在50 t履帶吊上。在鋼套管振動下沉至障礙樁底部時，50 t履帶吊起吊分離鋼套管底部的固定，使鋼絲繩套在障礙樁底部。待鋼套管拔出時再用100 t履帶吊拔除障礙樁。

2）全回轉拔樁法。根據小應變試驗，現場有很多斷樁，因此拔樁的時候一定要注意是否有斷樁遺留，如有斷樁采用全回轉進行拔除或清障。

方樁因為交叉后或者傾斜度過大及斷樁振動錘無法拔除，采用DTR-2005H全回轉設備清障。該設備能夠驅動φ1 000 mm鋼套管做周回轉，將鋼套管壓入和拔除。該設備作業時產生的下壓力和扭矩驅動鋼套管轉動，利用管底的高強刀頭對土體、巖層及鋼筋混凝土等障礙物的切削作用，將套管鉆入地下至樁底部以下1 m，然后利用液壓起拔設備將樁清除，最后向套管內回填水泥土并在回填的同時逐節拔除鋼套管。該工法最大的特點是可將套管鉆入有巖層或高強障礙物的土層，利用套管的護壁作用，在套管內進行拔樁，施工安全，工效高，對周圍環境影響極少。

4 結語

施工中應嚴格把控工程障礙樁的探挖質量，做好探挖記錄并合理的選擇障礙樁的處理方式，保存好暫緩處理障礙樁的相關資料，為日后交接做準備，拔樁過程中要對拔樁力進行測量，對施工用具要系保險繩，防止斷樁出現意外事故。

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[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]石立國，劉 強.Ⅲ類基樁原樁破除原位成樁處理技術[J].交通科技，2008,（6）：21-23.

[4]游少鴻，劉 瓊，孫榮翠，等.盾構隧道通過不良地質工程施工技術[J].廣州環境科學，2009,（2）：10-15.

□馬 楠、景云濤、徐 睿/天津三建建筑工程有限公司。

U455.49

C

1008-3197（2016）06-72-02

10.3969/j.issn.1008-3197.2016.06.024

2016-10-09

王 義/男，1973年出生，工程師，天津三建建筑工程有限公司，從事工程技術管理工作。