盾構施工穿越公路隧道圍護結構排樁拔除技術

陳英才++譚嘯峰

摘 要：城市地鐵隧道布設受到越來越多的地下結構物影響，特別在周邊環境復雜的情況下，盾構隧道不可避免的需要穿越部分結構物，但目前盾構機無法直接有效的切割鋼筋混凝土結構。本文以廣州某盾構區間為例，介紹了盾構穿越公路隧道圍護結構大量樁基，采用全套筒全回轉鉆機對隧道內樁基進行拔除處理的方法。

關鍵詞：盾構施工；公路隧道圍護；排樁拔除技術

中圖分類號：U231 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）13-0094-02

1 工程概況

廣州地鐵14號線1標土建工程鄧村—江埔站區間盾構隧道于從化大道與從城大道交匯處下穿從化大道下穿隧道圍護結構鉆孔灌注樁（如圖1）。影響范圍內共有42根灌注樁（其中B類樁37根，長度15.8m，直徑1m；C類樁5根，長度11.5m，直徑1m）侵入盾構隧道，為了確保隧道順利施工，必須在盾構機到達該處前先行拔除侵入隧道的所有樁體。

根據地質勘察資料可知，圍護結構樁基所處的地層從上至下分別為<4N-2>粉質粘土層、<3-1>粉細砂層、<3-2>原狀土層層、<3-3>礫砂層、<7-1>強風化砂礫巖、<8-1>中風化砂礫巖（如圖2）。

2 全套筒全回轉切樁工法簡介

全套筒全回轉鉆機清樁施工技術是： 全回轉設備是能夠驅動鋼套管進行360°回轉，并將鋼套管壓入和拔除的施工機械。該設備在作業時產生下壓力和扭矩，驅動鋼套管轉動，利用管口的高強刀頭對土體、巖層及鋼筋混凝土等障礙物進行切削，利用套管的護壁作用，然后用液壓沖抓斗將鋼套管內物體抓出，在套管內進行清障拔樁作業。清障完成后，進行鋼套筒內回填水泥土施工。由于回填土較為松散，為避免后期沉降給周圍環境帶來不利的影響，在回填完成后立即對回填土進行填充注漿，以確保回填土的強度。

3 設備選型

整套設備包括全回轉驅動裝置、鋼套管、液壓沖抓斗，為了實現對切割后的大體積混凝土進行破碎，有些情況下還配有專用鉆頭，另外，還配備了履帶式起重機，進行液壓沖抓斗的使用同時為套筒扭矩提供平衡反力。

全回轉動力設備主要是為套管360°回轉以及刀頭切割障礙物提供動力，包括上下抱箍夾緊系統和一套豎向頂升系統。上抱箍夾緊系統為主要緊鎖系統，在液壓驅動下將套管卡緊，便于給套管提供驅動扭矩和向下的壓入力。標準套管的管徑為1000～3000mm，如果當套管的管徑較少時，可以在抱箍系統的內側加鋼墊塊。下抱箍夾緊系統為輔助緊鎖系統，在套管頂拔過程中上、下夾緊裝置交替對套管緊鎖，以防止套管出現下落的情況。豎向頂升系統主要用于對套管進行頂拔。驅動系統所能提供的最大壓入力為機身的自重，當壓入力不夠的情況下可以額外增加配重塊。回轉速度設高、中、低三檔速度，可以根據套管直徑、地質條件以及扭矩的變化情況等選擇最適宜的回轉速度。

本次計劃投入1臺全套筒全回轉鉆機進行拔樁施工。另外，配備足夠的輔助設備，詳見設備配置表1。

4 施工工藝流程及方法

從城大道下穿隧道灌注樁樁體及冠梁在從城大道路面下方約4.7米處，項目部測量員放出樁體位置走向線，利用地質鉆機進一步確定舊樁位置，然后進行拔樁施工，全部施工完成并經驗收合格后，進行道路恢復工作，結合本工程實際情況，擬計劃聯系路政部門完成道路恢復工作。全套筒全回轉鉆機拔樁施工流程如下。（1）通過測量放線及地質鉆機打孔確定樁位，將一定范圍內的場地平整。如地質條件較差時在樁兩側澆筑混凝土墊層或鋪設鋼板，用于放置全套筒全回轉鉆機。（2）埋設直徑1.2m套管，根據測量定位，將套管打入樁位。（3）鉆機就位，驅動鋼套管進行360°回轉，將鋼套筒慢慢壓入，確保樁基精度，防止偏離樁位。管口的高強刀頭對土體、巖層及鋼筋混凝土等障礙物進行切削。（4）在鉆入鋼套筒的同時，插入高壓水管，邊沖管內的泥土，邊下沉，以減少鋼套筒鉆入時的摩阻力和拔樁時的摩阻力。水槍插入深度始終小于鋼管插入深度2m以上，以確保管內底部土塞效應，防止套管外側土體進入管內，引起地面沉降。（5）將夾力棒打入土中，卡住套管，全套筒全回轉鉆機整體回轉運動，分段將樁基拔出，將廢樁拔出后，采用150噸履帶吊進行起重吊裝作業，用載重汽車將廢樁運出現場。（6）用原狀土層回填樁孔，回填至基坑底面，待所有樁體拔除完后進行基坑回填，待回填完成后埋設袖閥管，進行注漿。（7）當廢樁拔除后，用載重汽車將廢樁運出現場。（8）清孔完成后，對孔回填原狀土層，待回填完成后，采用套管護壁水沖法鉆進成孔埋設袖閥管，袖閥管采用φ50×5mm柔性塑膠管，分段長度為1m。地面一下1m的距離范圍內采用速凝水泥砂漿封堵，以防止注漿過程中冒漿現象的發生。采取分段式注漿，注漿步距一般選取0.6～1m，對于砂層，注漿步距宜采用低值；對卵石或破碎巖層，注漿步距宜采用高值。注漿結束后，在注漿管上口蓋上悶蓋，以便于復注施工。

5 結語

全回轉清障拔樁施工工法安全可靠，對土體擾動小，在鋼套管內進行清障拔樁及回填施工，對地下原狀土不破壞或破壞小，對地下土體不產生擾動或產生很小的擾動。由于鋼套管對孔壁的支撐，在鋼套管周邊的土體應力尚未釋放時，就已經將障礙物清除并及時回填，對周邊的構筑物無影響。

施工速度快、質量高，且適用范圍廣泛該工法可根據工程需要進行各類拔樁清障施工，如各種形式、各種規格、環境復雜、各種難度的舊鉆孔灌注樁、預制樁、預應力管樁、地下殘留舊鋼筋混凝土、塊石等障礙物。

施工風險小、保障后續工程施工全回轉清障拔樁施工工法對障礙物進行切割清障或將舊樁完整拔除，一般情況下能順利達到施工目的。即使遇到特殊情況，采用履帶式起重機懸掛小型液壓沖抓斗進入鋼套管內將剩余的斷樁或障礙物抓出，100%確保清障徹底。

節能環保、優質高效本工法在拔樁的過程中，不會產生任何泥漿，且施工設備低噪音，施工速度快，且能保證施工質量。

快速經濟、降低工程造價本工法清障拔樁是鋼套管360度旋轉切割切削，相比其它施工方法，受環境因素限制小，無需增加其它輔助設施，清障拔樁的施工效率高、風險低，具有良好的經濟效益。