傅德明

(上海申通軌道交通研究咨詢有限公司，上海 201103)

盾構(gòu)切削混凝土模擬試驗(yàn)和切削樁基施工技術(shù)

傅德明

(上海申通軌道交通研究咨詢有限公司，上海 201103)

城市軌道交通盾構(gòu)施工中經(jīng)常遇到穿越地下障礙物(如混凝土樁、擋土結(jié)構(gòu)、管渠、地下構(gòu)造物等)的難題，一般采取樁基托換、拆除樁基或人工鑿樁的方法進(jìn)行處理，但傳統(tǒng)處理方法具有造價(jià)高、工期長(zhǎng)、對(duì)周邊交通影響大等缺點(diǎn)。通過(guò)采用小直徑(φ400 mm)盾構(gòu)切削素混凝土、玻璃纖維混凝土及鋼筋混凝土的模擬試驗(yàn)，對(duì)盾構(gòu)直接切削樁基施工技術(shù)的可行性進(jìn)行研究，分析了盾構(gòu)刀盤的改造，獲取了掘進(jìn)施工參數(shù)控制資料。并通過(guò)上海軌道交通7號(hào)線和10號(hào)線工程采用盾構(gòu)切削鋼筋混凝土樁基的實(shí)踐，證明：1)盾構(gòu)直接切削鋼筋混凝土施工是可行的；2)盾構(gòu)始發(fā)前應(yīng)對(duì)刀盤進(jìn)行改造，宜在面板上增加一定數(shù)量先行刀和貝殼刀；3)盾構(gòu)切削樁基過(guò)程中推進(jìn)速度宜慢(小于10 mm/min)，盾構(gòu)設(shè)定土壓、推力、刀盤扭矩宜穩(wěn)定；4)在盾構(gòu)切削樁基過(guò)程中，應(yīng)向土倉(cāng)內(nèi)添加潤(rùn)滑減摩材料，以防混凝土碎塊堵塞螺旋輸送機(jī)。在盾構(gòu)通過(guò)后，應(yīng)根據(jù)監(jiān)測(cè)情況進(jìn)行管片背后的二次注漿，以控制地面和建筑物沉降；5)采用盾構(gòu)直接切削樁基具有施工經(jīng)濟(jì)、安全，對(duì)環(huán)境影響小的優(yōu)點(diǎn)。

盾構(gòu)；切削樁基；鋼筋混凝土；地下障礙物

0 引言

近年來(lái)，我國(guó)城市地鐵工程建設(shè)進(jìn)入超常規(guī)發(fā)展階段。根據(jù)國(guó)家發(fā)改委運(yùn)輸所《2012—2013年中國(guó)城市軌道交通發(fā)展報(bào)告》，至2013年底，我國(guó)軌道交通運(yùn)營(yíng)線路累計(jì)到80條，運(yùn)營(yíng)總里程2 400 km，獲得國(guó)家批準(zhǔn)建設(shè)軌道交通的城市已達(dá)37個(gè)，未來(lái)3年至少還有10個(gè)以上城市獲得批準(zhǔn)。目前，地鐵隧道較多采用盾構(gòu)掘進(jìn)施工。城市地鐵線路大多選擇在道路下，難免會(huì)在房屋、橋梁、運(yùn)營(yíng)地鐵等建(構(gòu))筑物下穿越，盾構(gòu)隧道施工會(huì)遇到在役或廢棄的管線、基礎(chǔ)樁等地下障礙物。目前對(duì)地下障礙物的處置方法主要是在盾構(gòu)通過(guò)前預(yù)先拆除，但由此帶來(lái)的額外處理費(fèi)用比較高。例如，2007年上海軌道交通7號(hào)線一區(qū)間隧道下穿內(nèi)環(huán)線高架道路遇到1根φ800 mm鉆孔灌注樁，采用拔樁處理，為不影響高架道路通行，修建了臨時(shí)高架道路，增加工程投資逾1 000萬(wàn)元。因此，對(duì)于一些無(wú)法避開或直接清除費(fèi)用較高的地下障礙物，如能通過(guò)改進(jìn)盾構(gòu)，直接切削破碎障礙物，對(duì)于加快建設(shè)速度和節(jié)省工程投資，縮短施工工期，具有重要意義[1]。

許多學(xué)者對(duì)于盾構(gòu)穿越地下障礙物的技術(shù)措施做了較為深入的研究，例如，楊自華等[2]、馬忠政等[3]研究了盾構(gòu)穿越樁基時(shí)采用的樁基托換技術(shù)；張健[4]介紹了地鐵盾構(gòu)隧道穿越樁基的鑿除技術(shù)；劉勇等[5]對(duì)蘇州軌道交通一號(hào)線盾構(gòu)區(qū)間隧道穿過(guò)畫橋橋樁的方案進(jìn)行了比選論證，穿越段最終采用不繞避樁基的盾構(gòu)法實(shí)施方案(需先拆除畫橋，拔除全部24根樁基，后期再恢復(fù)畫橋)；張武訓(xùn)等[6]對(duì)盾構(gòu)隧道穿越臺(tái)鐵、高鐵下方擋土壁時(shí)，以人工敲除方式排除障礙進(jìn)行了探討；王占生等[7]介紹了盾構(gòu)連續(xù)切削穿越14根、最大直徑為1 200 mm的橋樁樁基施工安全技術(shù)，并取得良好的應(yīng)用效果?？梢?，國(guó)內(nèi)目前盾構(gòu)穿越障礙物主要采用托換、鑿除、拔除等技術(shù)，盾構(gòu)直接切樁穿越的案例較少。

而上海軌道交通7號(hào)線和10號(hào)線2個(gè)項(xiàng)目的區(qū)間隧道工程土壓盾構(gòu)掘進(jìn)施工時(shí)，采取技術(shù)措施，在不拆除既有橋梁結(jié)構(gòu)、保障交通功能的前提下，直接切削穿越地下群樁區(qū)取得成功[1，8]。在工程施工前，采用φ400 mm的小盾構(gòu)進(jìn)行全斷面切削鋼筋混凝土的模擬試驗(yàn)，并取得了豐富的數(shù)據(jù)資料，為盾構(gòu)切削混凝土樁基施工提供了技術(shù)支持。本文主要介紹該模擬試驗(yàn)情況、所得參數(shù)，及上海軌道交通7號(hào)線和10號(hào)線盾構(gòu)切削穿越地下群樁的情況，包括盾構(gòu)的改造、掘進(jìn)參數(shù)控制和切削施工效果。

1 盾構(gòu)切削混凝土模擬試驗(yàn)

采用小直徑(φ400 mm)模型盾構(gòu)，進(jìn)行了3次切削試驗(yàn)，分別切削300 mm厚的C30素混凝土、C20含1排鋼筋和1排玻璃纖維筋的混凝土、C30含有1排鋼筋和1排玻璃纖維筋的混凝土。

1.1 φ400 mm盾構(gòu)模擬試驗(yàn)平臺(tái)

試驗(yàn)采用φ400 mm盾構(gòu)模擬試驗(yàn)平臺(tái)，包括：1.2 m×1.2 m×2.4 m模擬土箱、φ400 mm模擬盾構(gòu)(外徑412 mm，開口率30%，最大推力50 kN，最大扭矩3 000 N·m)、后靠及拉桿系統(tǒng)。盾構(gòu)模擬試驗(yàn)平臺(tái)如圖1所示。

圖1 φ400 mm盾構(gòu)模擬試驗(yàn)平臺(tái)

參考國(guó)內(nèi)外相關(guān)資料，盾構(gòu)切削穿越障礙物時(shí)，主要配置中心刀、超前保護(hù)刀和切削刀。試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷亩軜?gòu)刀盤開口率為30%，主要配置3種刀具：1把中心刀、9把超前保護(hù)刀和7把切削刀，刀具材料采用硬質(zhì)合金刀頭，進(jìn)刀角和退刀角均設(shè)計(jì)的較大(15°)[9]。

1.2 盾構(gòu)切削C30素混凝土試驗(yàn)

φ400 mm模擬盾構(gòu)切削厚度300 mm的C30混凝土，圖2為盾構(gòu)切削C30素混凝土過(guò)程中，61～81 mm的推進(jìn)參數(shù)變化。盾構(gòu)推力由20 kN調(diào)整至25 kN時(shí)，刀盤轉(zhuǎn)速為4～6 r/min；推力固定為20 kN時(shí)，刀盤扭矩和推進(jìn)速度逐漸趨于穩(wěn)定；推力由20 kN調(diào)高至30 kN時(shí)，推進(jìn)20 mm用時(shí)42 min，推進(jìn)速度約為0.5 mm/min。

圖2 盾構(gòu)切削C30素混凝土61～81 mm 的主要參數(shù)變化Fig.2 Fluctuation of parameters of model shield in 61～81 mm boring length when cutting C30 blind concrete

1.3 盾構(gòu)切削C20玻璃纖維和鋼筋混凝土

本組試驗(yàn)為盾構(gòu)切削C20玻璃纖維和鋼筋混凝土，在不同的推進(jìn)段內(nèi)改變推力和刀盤轉(zhuǎn)速，并在同一個(gè)推進(jìn)段內(nèi)對(duì)比加削解劑和不加削解劑2種工況下各參數(shù)的變化情況。本組試驗(yàn)總推進(jìn)295 mm，參數(shù)變化如圖3和圖4所示。

圖3 切削C20混凝土0～61 mm的推進(jìn)參數(shù)(含玻璃纖維)Fig.3 Fluctuation of parameters of model shield in 0～61 mm boring length when cutting C20 glass fiber concrete

圖4 切削C20混凝土221～295 mm的推進(jìn)參數(shù)(含鋼筋)Fig.4 Fluctuation of parameters of model shield in 221～295 mm boring length when cutting C20 reinforced concrete

由圖3可知，在1～2 min時(shí)，刀盤轉(zhuǎn)速設(shè)定為0.75 r/min，推力設(shè)定為20 kN，刀盤油壓3～4 MPa，推進(jìn)速度1 mm/min；約在12 min時(shí)，刀具開始切削玻璃纖維，刀盤油壓平均上升約1 MPa；在39～60 min時(shí)，刀盤轉(zhuǎn)速設(shè)定為0.75 r/min，推力設(shè)定為25 kN，推進(jìn)速度和刀盤油壓均出現(xiàn)上升；在61～78 min時(shí)，刀盤轉(zhuǎn)速設(shè)定為1.3 r/min，推力設(shè)定為20 kN，刀盤油壓穩(wěn)定在3.5 MPa左右，推進(jìn)速度比較緩慢，約為0.4 mm/min。圖5為切削下的玻璃纖維碎屑，玻璃纖維具有一定的彈性，先行刀在玻璃纖維外表留下了很多刮痕。

圖5 切削下的玻璃纖維

圖4為221～295 mm的推進(jìn)參數(shù)。在0～70 min時(shí)，刀盤轉(zhuǎn)速設(shè)定為2 r/min，推力維持在20 kN，刀盤油壓設(shè)定為4 MPa，推進(jìn)速度在1 mm/min左右；推進(jìn)至70 min，即275 mm時(shí)，刀具開始切削鋼筋，將刀盤轉(zhuǎn)速由2 r/min提高至3 r/min，盾構(gòu)則能夠順利地切削通過(guò)鋼筋區(qū)域。鋼筋的切削斷面及切削輪廓見圖6。

圖6 鋼筋的切削斷面和切削輪廓圖

2 上海軌道交通7號(hào)線盾構(gòu)切削廠房樁基施工

2.1 工程概況

上海軌道交通7號(hào)線陸翔路站—潘廣路站區(qū)間隧道工程，采用φ6 340 mm土壓平衡盾構(gòu)施工，盾構(gòu)必須切削穿越上海康盛商用制造有限公司工業(yè)廠房的10根鋼筋混凝土預(yù)制樁基。其中，廠房南側(cè)有6根樁基、北側(cè)有4根樁基，10根樁基的位置如圖7所示。盾構(gòu)隧道埋深約15 m，樁基截面為350 mm×250 mm，長(zhǎng)度約18 m，主筋φ18 mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30。

2.2 盾構(gòu)改造和掘進(jìn)施工參數(shù)控制

上海地鐵土壓平衡盾構(gòu)的刀盤配置以切削軟土的一般切削刀為主，為切削鋼筋混凝土樁基，對(duì)盾構(gòu)刀盤加裝了65把先行刀，先行刀的高度大于標(biāo)準(zhǔn)切割刀15 mm，以提高盾構(gòu)破碎混凝土及鋼筋的能力。

盾構(gòu)第1次切削樁基從2008年12月9日開始，至14日結(jié)束。盾構(gòu)設(shè)定土壓力0.18 MPa，推力 7 000～9 000 kN，刀盤扭矩為2 000～2 500 kN·m，刀盤轉(zhuǎn)速0.25 r/min，推進(jìn)速度5 mm/min。在盾構(gòu)的刀盤正面壓注膨潤(rùn)土或泡沫劑以改善開挖面土體的和易性，從而降低刀盤扭矩，同時(shí)改良土倉(cāng)內(nèi)的土體，有助于樁體碎塊從螺旋機(jī)內(nèi)順利排出?？刂贫芪餐阶{量和漿液質(zhì)量，每環(huán)的注漿量為盾尾建筑空隙的200%～250%，以降低地面沉降、增強(qiáng)隧道的穩(wěn)定性。并根據(jù)地面沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行隧道管片壁后二次注漿。

2.3 盾構(gòu)切削樁基施工效果

第1次切削過(guò)程中，每排3根樁所處位置與盾構(gòu)刀盤面平行，切削過(guò)程中盾構(gòu)姿態(tài)變化≤2 cm；第2次切削過(guò)程中，每排2根樁所處位置與盾構(gòu)刀盤面斜交，切削過(guò)程中盾構(gòu)姿態(tài)變化稍大，達(dá)到了4～5 cm。施工過(guò)程中地面沉降最大累計(jì)為22.51 mm，變化率最大為1.17 mm/d。

(a) 上行線廠房南端樁基與隧道斷面圖

(b) 上行線廠房北端樁基與隧道斷面圖

在隧道軸線通過(guò)的辦公區(qū)域建筑物立柱上，布置了4個(gè)沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，分別為L(zhǎng)Z1，LZ2，LZ3和LZ4，其沉降情況如圖8所示。離隧道軸線最近的測(cè)點(diǎn)(LZ1)最大沉降達(dá)到了10 mm，而其他測(cè)點(diǎn)的沉降大都小于4 mm。

螺旋機(jī)出土中有切削出的碎石和鋼筋，見圖9。碎石直徑最大為250 mm，大致呈橢圓形。切削出的鋼筋長(zhǎng)度為300～1 000 mm，呈麻花狀，表面有被磨損的痕跡，說(shuō)明先行刀能夠很好地切削混凝土，且φ18 mm鋼筋能被刀具切斷。從出土里發(fā)現(xiàn)了崩脫的數(shù)把先行刀，且刀尖均被磨損的較圓滑，見圖10。

圖8 立柱沉降—時(shí)間曲線圖(2008年)Fig.8 Time-dependent curves of settlement of vertical columns in 2008

圖9 切削出的碎石和鋼筋

圖10 切削過(guò)程中崩缺的刀具Fig.10 Cutting tools broken when concrete is cut directly by shield

3 上海軌道交通10號(hào)線盾構(gòu)切削樁基施工

3.1 工程概況

上海軌道交通10號(hào)線溧陽(yáng)路—曲陽(yáng)路區(qū)間隧道施工過(guò)程中，盾構(gòu)必須切削穿越四平路上的沙涇港橋33根樁基，如圖11和圖12所示。盾構(gòu)切削樁基處的隧道頂標(biāo)高為-6～-7 m，盾構(gòu)軸線與樁基平面呈75°夾角。樁基截面為400 mm×400 mm，長(zhǎng)度為26～27 m，主筋為φ18 mm，混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C25。

盾構(gòu)切削樁基部分土體為灰黃-灰色黏質(zhì)粉土夾粉質(zhì)黏土，孔隙比為0.61，密度為2.06 kg/m3，含水率為20.7%，內(nèi)摩擦角為17°，黏聚力為0.333 MPa，壓縮模量為6.75 MPa。

3.2 盾構(gòu)改造

為順利完成盾構(gòu)切削樁基，對(duì)盾構(gòu)的刀盤進(jìn)行了以下改造：

1)刀盤面板加裝1套先行刀與6把貝殼刀，以提高盾構(gòu)破碎混凝土及鋼筋的能力。

2)盾構(gòu)推進(jìn)系統(tǒng)增加微動(dòng)功能，滿足盾構(gòu)以5 mm/min的超低速掘進(jìn)施工要求。

3)在盾構(gòu)土倉(cāng)合理位置設(shè)置觀察孔，使施工人員在人行閘門開啟之前能夠充分掌握土艙中的情況，確保施工安全。

4)對(duì)土倉(cāng)內(nèi)螺旋輸送機(jī)頭部進(jìn)行特殊處理，以應(yīng)對(duì)可能會(huì)碰到的斷樁及鋼筋等。

圖11 隧道穿越樁基平面位置圖(單位：mm)Fig.11 Plan of positions of pile foundations to be cut directly by shield (mm)

圖12 隧道穿越橋梁樁基立面圖(單位：mm)Fig.12 Profile showing relationship between pile foundations and shield-bored tunnel (mm)

3.3 盾構(gòu)施工控制措施

1)控制盾構(gòu)正面土壓力，將壓力波動(dòng)控制在-10～10 kPa。

2)控制推進(jìn)速度。在穿越橋樁過(guò)程中，推進(jìn)速度控制在5 mm/min左右，推進(jìn)過(guò)程中速度保持穩(wěn)定，確保盾構(gòu)勻速地穿越橋樁。

3)控制出土量。盾構(gòu)開挖斷面面積為31.57 m2，每環(huán)理論出土量為31.57 m2×1.2 m=37.88 m3。在盾構(gòu)穿越過(guò)程中，考慮到開挖土方量與盾構(gòu)出土量的關(guān)系及出土總量，并以此為依據(jù)確定注漿量。

4)控制同步注漿量和漿液質(zhì)量。采用惰性漿液，嚴(yán)格控制漿液的配合比，稠度控制在8.5～9.5 cm。當(dāng)漏漿情況不嚴(yán)重時(shí)，可通過(guò)加大盾尾油脂注入量封閉漏漿通道以阻止漏漿；當(dāng)漏漿情況較為嚴(yán)重，常規(guī)方法無(wú)法處理時(shí)，可采取拼裝管片，并在漏漿位置管片下方墊海棉條的方法進(jìn)行有效封堵。

3.4 盾構(gòu)切削樁基施工效果

下行線盾構(gòu)切削樁基從2009年6月22日開始，至2009年6月29日結(jié)束。施工過(guò)程中刀盤轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在0.64 r/min，橋面沉降在12 mm以內(nèi)。

盾構(gòu)總推力在切削第1排樁時(shí)的總推力稍大，為17 000 kN左右，隨后推力逐漸減小，最小為12 000 kN。刀盤扭矩跳動(dòng)較大，為1 400～3 000 kN·m。

切削過(guò)程中總體出土情況順利，但由于受到切削下來(lái)鋼筋的影響，需要通過(guò)螺旋機(jī)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，才能使得出土順利。切削出的鋼筋長(zhǎng)度為20～30 cm，如圖13所示。

圖13 盾構(gòu)切削出的鋼筋

4 結(jié)論

采用φ400 mm的小盾構(gòu)進(jìn)行了全斷面切削鋼筋混凝土的模擬試驗(yàn)并取得參考數(shù)據(jù)，為工程實(shí)施提供了技術(shù)支持。上海軌道交通7號(hào)線盾構(gòu)切削廠房樁基和10號(hào)線盾構(gòu)切削沙涇港橋樁基施工，通過(guò)盾構(gòu)的改造及施工過(guò)程中的有效控制等措施，得以順利完成，并從中得到以下結(jié)論。

1) 盾構(gòu)始發(fā)前應(yīng)對(duì)刀盤進(jìn)行改造，在面板上增加一定數(shù)量先行刀和貝殼刀，對(duì)于類似工況下盾構(gòu)切削混凝土樁基具有明顯的效果。

2) 如能對(duì)切削樁基四周的土層適當(dāng)加固，可有效降低盾構(gòu)切樁引起的位移沉降。

3) 盾構(gòu)切削樁基過(guò)程中推進(jìn)速度宜緩慢(小于10 mm/min)，盾構(gòu)設(shè)定土壓、推力及刀盤扭矩宜穩(wěn)定。

4) 在盾構(gòu)切削樁基過(guò)程中，應(yīng)向土倉(cāng)內(nèi)添加潤(rùn)滑減摩材料，以防混凝土碎塊堵塞螺旋輸送機(jī)。在盾構(gòu)通過(guò)后，應(yīng)根據(jù)監(jiān)測(cè)情況進(jìn)行管片背后的二次注漿，以控制地面和建筑物的沉降。

5) 采用盾構(gòu)直接切削樁基與樁基拔除相比，具有施工經(jīng)濟(jì)、安全，對(duì)環(huán)境影響小的優(yōu)點(diǎn)，可在類似工程中推廣應(yīng)用。

[1]傅德明，李畢華，馬忠政.軟土盾構(gòu)直接切削鋼筋混凝土樁基施工技術(shù)[J].中國(guó)市政工程，2010(4):46-47,82-83.

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泛亞高鐵6月動(dòng)工云南至緬甸30 km隧道

縱貫東南亞的泛亞高鐵將從昆明出發(fā)，經(jīng)由越南、柬埔寨、泰國(guó)、馬來(lái)西亞，抵達(dá)新加坡。

泛亞高鐵將于2014年6月開工，從云南西部鉆山建一條長(zhǎng)約30 km的隧道通往緬甸，再?gòu)木挼橄驏|，伸出一條支線去往泰國(guó)，另一條主線則經(jīng)由老撾、越南、馬來(lái)西亞通往新加坡。這條高鐵線將成為我國(guó)通往東南亞諸國(guó)的一條便捷通道。

中國(guó)工程院院士、著名鐵路專家王夢(mèng)恕透露，這些跨國(guó)高鐵的建設(shè)有一個(gè)共同原則，即，由中方出資金、出技術(shù)、出設(shè)備去建設(shè)，建成后也會(huì)由途經(jīng)國(guó)家來(lái)參與運(yùn)營(yíng)。在此過(guò)程中，中方將與相關(guān)國(guó)家洽談，用修建高鐵來(lái)置換當(dāng)?shù)刭Y源，如中亞和歐洲的油、氣資源，緬甸的鉀礦，由此建立一個(gè)長(zhǎng)效合作機(jī)制。泛亞高鐵部分線路為從云南騰沖出發(fā)往緬甸方向延伸，尚未修建至緬甸境內(nèi)。線路總長(zhǎng)度為幾十 km不足百 km。泛亞鐵路整路段的建設(shè)可服務(wù)于絲綢之路經(jīng)濟(jì)帶建設(shè)。隨著境內(nèi)路段修建完善，境外路段建設(shè)也將提速。

鐵路“走出去”：中國(guó)具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)

擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，中國(guó)高鐵技術(shù)水平比較好，實(shí)用性比較強(qiáng)，相應(yīng)的制造價(jià)格比較低，這些都是中國(guó)高鐵“走出去”的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。

目前，中國(guó)擁有世界上最復(fù)雜、最發(fā)達(dá)的鐵路運(yùn)輸系統(tǒng)，以及世界一流水平的機(jī)車、軌道和通信訊號(hào)的科研制造能力，在世界鐵路建設(shè)市場(chǎng)中具有強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力。

作為在海外首次采用“中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)”修建的電氣化跨國(guó)鐵路——埃塞吉布提鐵路，全部使用中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)，從設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理，到軌料、施工裝備、通信訊號(hào)和電氣化設(shè)備、機(jī)車車輛，全部使用中國(guó)產(chǎn)品，是一條有“純正中國(guó)血統(tǒng)”的鐵路。

中國(guó)鐵路“走出去”不僅僅是價(jià)格低，而是逐步作為一個(gè)成熟的體系來(lái)整體輸出，中國(guó)鐵路的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范正在走出國(guó)門，走向世界。

(摘自 隧道網(wǎng) http://www.stec.net/sites/suidao/ConPg.aspx?InfId=14a5b3b6-d03a-4f7f-8894-5ec0e7d7830e&CtgId=77bc9040-5c59-4063-b0a5-2771b7223dd9 2014-05-09)

ModelTestonConcreteCuttingDirectlybyShieldandPileFoundationCuttingTechnology

FU Deming

(ShanghaiShentongRailTransitResearch&ConsultCo.,Ltd.,Shanghai201103,China)

Underground obstacles,such as concrete piles,soil retaining structures,pipes and trenches and underground structures,are often encountered during shield boring in the construction of urban rail transit works.These pile foundations are normally underpinned,dismantled or manually cut.However,these conventional treatment methods have such disadvantages as high cost,long construction period and severe influence on the surrounding traffics.Aφ400 mm model shield is used to cut blind concrete,glass fiber concrete and reinforced concrete,so as to study the feasibility of pile foundation cutting directly by shields,to make analysis on the modification of cutter heads and to obtain shield boring control parameters.Furthermore,the experience of the pile foundation cutting directly by shields in the construction of No.7 line and No.10 line of Shanghai rail transit works is described.Conclusions drawn are as follows:1) It is feasible to cut reinforced concrete directly by shields; 2) Before shield launching,the cutter head should be modified,and a number of advance cutting tools and shell tools should be installed on the cutter head; 3) During the cutting of the pile foundations directly by shield,the shield should advance slowly (with less than 10 mm/min advance speed),and the earth pressure,thrust and cutter head torque set should be stable; 4) During the cutting of the pile foundations directly by shield,lubricating and friction-reducing materials should be added into the excavation chamber so as to prevent the screw conveyor from being jammed by concrete blocks.After the shield passes the obstacle point,secondary grouting should be made to fill the annulus space behind the segment lining on basis of the monitoring results so as to control the settlement of the ground surface and the nearby buildings; 5) Cutting pile foundations directly by shield has advantages,including low cost,high safety and small environmental influence.

shield; pile foundation cutting; reinforced concrete; underground obstacle

2013-04-10;

2014-03-24

傅德明(1949—)，男，上海人，1985年畢業(yè)于上海城市建設(shè)學(xué)院，地下工程專業(yè)，大專，高級(jí)工程師，主要從事隧道與地下工程施工技術(shù)研究工作。20余項(xiàng)科技成果獲市部級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)，現(xiàn)任上海市土木工程學(xué)會(huì)秘書長(zhǎng)。

10.3973/j.issn.1672-741X.2014.05.012

U 455.43

B

1672-741X(2014)05-0472-06