地鐵盾構(gòu)區(qū)間既有錨索拆除技術(shù)

朱 川 鄂

(中鐵四局集團(tuán)有限公司，安徽 合肥 230000)

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地鐵盾構(gòu)區(qū)間既有錨索拆除技術(shù)

朱 川 鄂

(中鐵四局集團(tuán)有限公司，安徽 合肥 230000)

結(jié)合鄭州地鐵5號(hào)線盾構(gòu)區(qū)間既有錨索拔除工程實(shí)例，通過安全性、技術(shù)可行性、經(jīng)濟(jì)性多方面對(duì)比，確定采用橫向通道法拔除盾構(gòu)區(qū)間內(nèi)存在的既有錨索，并介紹了具體的施工流程，指出該方法不僅能夠有效解決錨索阻礙盾構(gòu)施工的問題，而且施工過程中占用場(chǎng)地比較小，對(duì)周邊建筑、管線的影響低。

地鐵，錨索，豎井，橫向通道，套管

隨著我國城鎮(zhèn)化進(jìn)程逐步加快，城市人口密度不斷增大，城市用地尤其是核心區(qū)域的土地日益缺乏，地下空間作為城市地面空間的重要補(bǔ)充，建設(shè)發(fā)展需求旺盛。近年來，我國城市地鐵建設(shè)發(fā)展迅猛，截至2016年，中國大陸城市地鐵運(yùn)營總里程已接近4 000 km。盾構(gòu)法是目前應(yīng)用最為廣泛的地鐵施工方法。然而，由于我國城市高層建筑基坑支護(hù)設(shè)計(jì)大多數(shù)采用樁錨支護(hù)體系，地鐵盾構(gòu)過程中不可避免的會(huì)穿過相關(guān)錨索區(qū)域，如果不能提前將其清除，會(huì)導(dǎo)致盾構(gòu)刀盤卡死，影響施工進(jìn)度。因此，如何快速、經(jīng)濟(jì)、高效的拔除地鐵盾構(gòu)區(qū)間內(nèi)既有錨索成為地下施工中面臨的一個(gè)亟待解決的問題。

1 工程概況

1.1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介

鄭州軌道交通5號(hào)線鄭州東站—康寧路站盾構(gòu)區(qū)間線路從鄭州東站始發(fā)，沿心怡路向南到達(dá)康寧路站接收，區(qū)間隧道與亞新廣場(chǎng)遺留錨索以及圍護(hù)樁相沖突(如圖1所示)。設(shè)計(jì)資料顯示：亞新廣場(chǎng)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)護(hù)坡樁采用φ600灌注樁，樁頂埋深6 m，樁長(zhǎng)14.5 m。錨索由4束φ15.2 mm 1860級(jí)鋼絞線組成，錨固段18 m，自由段6 m～7 m不等。豎向3.2 m一排，共3排，第一排錨索在地面以下5.5 m，橫向1.5 m一道。

1.2 地質(zhì)情況

區(qū)間隧道頂覆土埋深8.2 m～9.1 m左右，如圖2所示，地層從地面以下主要分布為：①1雜填土(0 m～1.3 m)、②1砂質(zhì)粉土(1.3 m～4.7 m)、②2粘質(zhì)粉土(4.7 m～6.5 m)、③1粘質(zhì)粉土(6.5 m～13.8 m)、③2粉砂(11.8 m～12.3 m)、③1粘質(zhì)粉土(12.3 m～18 m)、④2細(xì)砂(18.0 m～23 m)。地下水類型主要為孔隙潛水，透水性強(qiáng)，富水性好，初見水位在8.7 m～10.2 m的位置。錨索處理區(qū)域隧道頂埋深8.2 m～9.1 m，位于粉質(zhì)粘土層。

1.3 周邊情況

亞新廣場(chǎng)處于心怡路與康寧街東北象限，錨索與區(qū)間隧道相沖突位置上方為建筑物周邊綠化帶和人行走道，并埋設(shè)有污水管線、給水管線、天然氣管線、熱力管線等地下管線。

2 方案比選

目前盾構(gòu)區(qū)間既有錨索拔除技術(shù)主要有三種，明挖法、全套管鉆機(jī)垂直切索法和暗挖橫通道法[1-5]。

2.1 明挖法

明挖法指在預(yù)計(jì)錨索地段明挖施工，深度約為20 m，坑壁一般采用鉆孔灌注樁進(jìn)行支護(hù)，這種方法優(yōu)點(diǎn)是施工風(fēng)險(xiǎn)小，并且能夠徹底清除錨索，但是該方法現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)受到既有地下管線影響較大。

2.2 全套管鉆機(jī)垂直切索法

采用該方法施工時(shí)是在兩建筑物一側(cè)通過全套管鉆機(jī)將建筑物地下錨索進(jìn)行切斷，然后使用低標(biāo)號(hào)砂漿進(jìn)行回填。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是不需要進(jìn)行基坑開挖，施工時(shí)對(duì)周邊建筑以及土層的影響比較小。但是該方法施工過程中存在部分錨索不能被全部清除的缺點(diǎn)，且切斷后的錨索仍然存在于土中，可能導(dǎo)致盾構(gòu)機(jī)卡死。

2.3 暗挖橫通道法

這種方法首先采用人工挖孔施工豎井，挖至需拔除兩層錨索的下層區(qū)域后沿盾構(gòu)區(qū)間軸線方向開挖橫通道，采用套管套取錨索工藝進(jìn)行拔除施工。錨索拔除后注漿回填錨孔，下層施工完成后回填橫通道及豎井至上層錨索區(qū)，以同樣方法施工上層橫通道、拔除錨索、回填至全部完成。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是施工時(shí)所占場(chǎng)地較小，并且還能有效的避開對(duì)周邊土體和管線的影響。缺點(diǎn)就是如果人工挖孔比較深或開挖范圍內(nèi)存在地下水會(huì)產(chǎn)生一定的風(fēng)險(xiǎn)。

依據(jù)鄭州軌道交通5號(hào)線鄭州東站—康寧路站盾構(gòu)區(qū)間亞星廣場(chǎng)周邊具體情況，三種方法計(jì)劃工期與預(yù)算大致為：

1)明挖法，計(jì)劃工期約223 d，共需1 715.7萬元；2)全套管鉆機(jī)垂直切索法，計(jì)劃工期約215 d，共需988萬元；3)暗挖橫通道法，計(jì)劃工期約150 d，共需957.48萬元。

綜上所述，擬采用暗挖橫通道法進(jìn)行錨索拔除。

3 施工流程

錨索處理采用豎通道+暗挖橫通道相結(jié)合的施工工藝形式。具體施工流程有如下幾方面。

3.1 豎通道開挖

豎通道施工采用倒掛井壁施工工藝，根據(jù)豎井支護(hù)形式不同將豎通道分為隧道內(nèi)和隧道外兩部分，隧道外采用不可拆除的鋼格柵+φ6.5@150×150鋼筋網(wǎng)片作為支護(hù)體系；隧道內(nèi)采用可拆除的雙層鋼塑格柵+噴射混凝土+工字鋼拱架作為內(nèi)支撐的支護(hù)體系。

3.2 橫通道開挖支護(hù)

1)橫向通道開挖。豎通道開挖至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，開始橫通道施工，開挖前為保證掌子面上方土體穩(wěn)定，先在拱頂部打入14φ42@300螺旋可回收超前小導(dǎo)管。開挖采用臺(tái)階法施工，開挖前需超前支護(hù)，支護(hù)完成后采用洋鎬進(jìn)行人工開挖，每次開挖進(jìn)尺不超過0.5 m，開挖過程中保留核心土、密切注意掌子面的變化情況。

2)橫通道支護(hù)。a.橫通道初期支護(hù)。初期支護(hù)采用雙層鋼塑格柵+噴射混凝土的方式，首先采用條狀竹片固定單層格柵與開挖橫通道拱頂部，噴射C25混凝土10 cm，再鋪設(shè)另一層鋼塑格柵后進(jìn)行封面噴射。保證鋼塑格柵與土體之間的保護(hù)層達(dá)到25 mm以上，噴射總厚度達(dá)到200 mm厚以上。b.工字鋼拱架架設(shè)。噴射完混凝土之后，進(jìn)行工字鋼拱架架設(shè)。每循環(huán)進(jìn)尺0.5 m，架設(shè)一榀16a工字鋼拱架，在鋼拱架側(cè)面中心高度及底部轉(zhuǎn)角位置共安裝4根鎖腳錨桿，每500 mm設(shè)置一道。錨桿施工時(shí)，先引孔φ60 mm×1 800 mm，將讓壓抗扭玻璃鋼錨桿插入孔中，頂部錨桿采用聚氨酯將孔口封閉，并插入2根φ10 mm的PVC管，一根作為注漿管，一根作為排氣管；鎖腳錨桿插入一根注漿管，注漿管安裝完成后開始注1∶1水泥漿液，將錨桿周邊填充密實(shí)。工字鋼拱架架設(shè)完畢之后，再在工字鋼頁面處噴射一層混凝土，保證工字鋼拱架與混凝土之間緊貼密實(shí)。c.下部洞室開挖。橫通道采用臺(tái)階式開挖，上部洞室開挖施工3 m～5 m后開挖下部洞室，下部洞室側(cè)壁施工方法同上部洞室，通道底板采用素混凝土封閉。

3.3 錨索拔除施工

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，結(jié)合以往施工的經(jīng)驗(yàn)，采用全液壓套管鉆機(jī)套管旋切套取錨固體。鉆機(jī)有效行程大于1 m，最大整機(jī)長(zhǎng)度2.4 m，鉆機(jī)高度及傾斜角可隨意調(diào)節(jié)。調(diào)整好鉆進(jìn)角度后，利用鉆機(jī)旋轉(zhuǎn)馬達(dá)帶動(dòng)套管及鉆頭切削錨固體周圍土層，使鉆機(jī)推進(jìn)提升馬達(dá)向前，同時(shí)開通泥漿泵，泵送泥漿護(hù)壁排渣，測(cè)量計(jì)算出鉆進(jìn)深度，將傾入隧道范圍的錨固體裝入套管中。高速旋轉(zhuǎn)套管，套管端頭的口徑越變?cè)叫。敝燎袛噱^索，然后將套管與錨固體一同拔出。

鉆機(jī)套取錨索見圖3。

3.4 回填施工

1)錨孔回填。錨索拔除完成后應(yīng)及時(shí)將毛孔回填，回填材料采用水灰比為0.5的水泥砂漿。下行方向錨孔可將注漿管插至孔底注漿，待孔口溢漿后停止注漿，隨后補(bǔ)漿，直至錨孔填滿。上行方向錨孔應(yīng)預(yù)先將孔口封閉密實(shí)，封孔時(shí)預(yù)埋注漿管(短)及二次注漿(長(zhǎng))，二次注漿管應(yīng)插至孔底，管上應(yīng)設(shè)置溢漿孔，溢漿孔采用彈性橡膠膜包裹。

2)橫通道回填。待侵入?yún)^(qū)間錨索全部拔除完成后，從已拆除鋼架兩側(cè)相鄰的鋼拱架位置搭設(shè)模板，形成封閉空間，兩模板之間采用玻璃鋼錨桿作為拉桿螺栓進(jìn)行固定。模板內(nèi)預(yù)埋玻璃鋼錨桿螺母，作為下一循環(huán)回填時(shí)拉桿螺栓的固定端。由模板頂角部位注入M2.5的水泥砂漿，砂漿應(yīng)添加早強(qiáng)劑，回填應(yīng)密實(shí)。待回填材料達(dá)到一定強(qiáng)度后，將模板拆除。由里向外拆除1榀～2榀鋼架及臨時(shí)支護(hù)材料，搭設(shè)模板，預(yù)埋玻璃鋼錨桿螺母為下一循環(huán)提供固定端，將玻璃鋼拉桿旋入上一循環(huán)中預(yù)埋的螺母內(nèi)固定模板，依次拆除回填至豎通道邊緣部位。

3)豎向通道回填。豎通道兩側(cè)的橫通道全部回填完成后，進(jìn)行豎通道的回填，回填材料與橫通道相同，均為M2.5的水泥砂漿，采用混凝土攪拌車直接倒入豎井至回填密實(shí)。

4 結(jié)語

本文介紹了鄭州軌道交通5號(hào)線鄭州東站—康寧路站盾構(gòu)區(qū)間錨索拔除工程實(shí)例，對(duì)比了現(xiàn)行錨索拔除工藝的優(yōu)缺點(diǎn)，總結(jié)了相關(guān)施工經(jīng)驗(yàn)，對(duì)今后錨索拔除技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展具有一定借鑒作用。

[1] 王 淼.城市軌道交通盾構(gòu)隧道穿越大廈地下室錨索的處理方案比選[J].城市軌道交通研究，2012(6)：77-78.

[2] 李廣良.鄭州地鐵1號(hào)線會(huì)—民盾構(gòu)區(qū)間錨索拔除施工技術(shù)[J].隧道建設(shè)，2014(5)：494-498.

[3] 喬海洪.盾構(gòu)在施工過程中遇到錨索的處理方案比選[J].鐵道建筑技術(shù)，2016(4)：90-92.

[4] 廖杰榮，劉文靜，王 青，等.盾構(gòu)隧道穿越洲際廣場(chǎng)錨索區(qū)的施工措施[A].2011中國盾構(gòu)技術(shù)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C].2011.

[5] 白 楊.鄭州地鐵盾構(gòu)區(qū)間錨索處理技術(shù)[J].建筑技術(shù)開發(fā)，2016(11)：36-38.

Existing anchor’s pulling out technology in subway shield zone

Zhu Chuan’e

(ChinaRailwayNo.4EngineeringGroupCo.，Ltd，Hefei230000,China)

Combining with existing anchor cable dismantling engineering example of Zhengzhou subway line No.5 shielding intervals, through comparing safety, technique feasibility and economy, the paper determines to dismantle interval existing anchor cable in the shielding intervals with horizontal channel method, introduces specific construction procedures, and points out its advantages, such as effectively solving the problem of anchor cable blocking the shield construction, smaller construction field, and low impact upon surrounding building and pipeline.

subway, anchor cable, vertical shaft, horizontal channel, casing pipe

1009-6825(2017)10-0175-02

2017-01-20

朱川鄂(1973- )，男，高級(jí)工程師

U455.43

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