于加云

(中鐵第六勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，300308 天津)

目前，我國(guó)地下空間正處在快速發(fā)展階段，但由于部分城市在發(fā)展前期未完全落實(shí)有序發(fā)展的規(guī)劃[1]，前期工程的遺留障礙物經(jīng)常給后續(xù)工程帶來(lái)較大的影響。例如，盾構(gòu)隧道在下穿建筑物時(shí)遇到過往工程遺留的錨索就是施工中的典型案例，已有許多專家學(xué)者對(duì)此進(jìn)行了研究分析。 李廣良[2]和王淼[3]從工期、造價(jià)等方面對(duì)人工挖孔錨索拔除方案進(jìn)行了論述；游杰等[4]、張志冰[5]、黃志斌等[6]介紹了采用地面旋挖鉆切割處理配合盾構(gòu)推進(jìn)的施工技術(shù)；喬海洪[7]介紹了明挖豎井及暗挖通道配合全回轉(zhuǎn)套管跟進(jìn)法拔除錨索的施工方案。

本文結(jié)合紹興地鐵1號(hào)線區(qū)間工程實(shí)例，詳細(xì)介紹了在軟土地區(qū)采用鋼套筒逐節(jié)拼裝，并在鋼套筒內(nèi)人工拔除錨索的施工技術(shù)。該技術(shù)相對(duì)于人工挖孔樁的施工方法，具有安全性高、地層適應(yīng)性廣泛等優(yōu)點(diǎn)；且能最大限度地拔除錨索，避免殘留錨索對(duì)盾構(gòu)施工的影響，可供類似工程參考。

1 工程概況

1.1 工程簡(jiǎn)介

紹興地鐵1號(hào)線某區(qū)間采用盾構(gòu)法施工，區(qū)間隧道掘進(jìn)后10～60 m遇到周邊大廈基坑遺留錨索。錨索長(zhǎng)度為23～25 m，使用Ф25 mm鋼筋，約有20根侵入右線隧道，侵入長(zhǎng)度約2.7 m。隧道上方分布有通信、電力、燃?xì)?、污水、給水等管線，管線分布密集。錨索與盾構(gòu)隧道位置關(guān)系平面圖如圖1所示，錨索與盾構(gòu)隧道地質(zhì)剖面圖如圖2所示。

圖1 錨索與盾構(gòu)隧道位置關(guān)系平面圖(管徑單位：mm)

圖2 錨索與盾構(gòu)隧道地質(zhì)剖面圖

1.2 地質(zhì)條件

由圖2可知，該區(qū)間隧道穿越粉質(zhì)黏土層及粉質(zhì)黏土夾粉土層，上覆土層為淤泥質(zhì)黏土，屬高含水量、高壓縮性、低強(qiáng)度土層。地下水主要賦存于粉土層中，具有微承壓性。

2 工程難點(diǎn)分析

當(dāng)盾構(gòu)隧道出現(xiàn)數(shù)量眾多的錨索時(shí)，必須在盾構(gòu)通過前進(jìn)行處理，否則會(huì)對(duì)盾構(gòu)掘進(jìn)造成以下影響。

(1) 錨索纏繞刀盤，造成扭矩及推力增大、土壓波動(dòng)過大，容易引起較大的地面及管線變形；嚴(yán)重時(shí)會(huì)使盾構(gòu)無(wú)法掘進(jìn)。

(2) 錨索纏繞螺旋輸送機(jī)，導(dǎo)致無(wú)法出土，影響盾構(gòu)施工。

(3) 地面管線較多，遷改困難，場(chǎng)地狹窄，難以進(jìn)行大范圍地面處理。

3 錨索拔除方案比選

3.1 地面全范圍清障

在錨索侵入盾構(gòu)右線隧道范圍內(nèi)實(shí)施地面全套筒全回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)機(jī)切割，轉(zhuǎn)機(jī)直徑2 m，間距1.8 m，深度進(jìn)入隧道底板下3 m，成孔后采用低標(biāo)號(hào)M5砂漿進(jìn)行回填。全范圍清障平面圖如圖3所示。

圖3 全范圍清障平面圖

地面全范圍清障的優(yōu)點(diǎn)是可完全清除影響盾構(gòu)推進(jìn)的錨索。然而，該方案也存在以下缺點(diǎn)：①對(duì)管線影響較大，需進(jìn)行大范圍管線遷改；②對(duì)交通影響較大，車站施工期間，地面清場(chǎng)需占用兩個(gè)車道，可使用的僅有雙向4車道，交通壓力大；③清障及管線遷改整體費(fèi)用高。

3.2 地面單邊清障

在隧道右側(cè)從地面使用單排全套筒全回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)機(jī)進(jìn)行錨索切割，使隧道范圍內(nèi)的錨索形成自由段，后期采用盾構(gòu)機(jī)配合刀具(增加撕裂刀)配置掘進(jìn)通過。單邊清障剖面圖如圖4所示。

圖4 單邊清障剖面圖

地面單邊清障的優(yōu)點(diǎn)是：施工占地面積較小，且可根據(jù)管線位置適當(dāng)調(diào)整機(jī)械位置，盡量減小對(duì)管線及交通的影響。該方案的缺點(diǎn)如下：①未完全清除盾構(gòu)通過范圍內(nèi)的全部錨索，將部分施工風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)移至盾構(gòu)掘進(jìn)過程中，容易造成錨索纏繞刀盤；②容易造成錨索纏繞螺栓輸送機(jī)，影響盾構(gòu)掘進(jìn)；③刀盤拉動(dòng)錨索，容易形成水力通道，造成地下水涌出，引起地面沉降及管線變形。

3.3 鋼套筒結(jié)合人工拔除錨索

為避免單邊清障的不利影響，同時(shí)降低施工對(duì)交通及管線的影響，采用以下施工方法：先施工旋噴樁封堵地下水，然后從地面開挖豎井并逐節(jié)下放、安裝鋼套筒，拼裝到指定位置后，人工將隧道影響范圍內(nèi)的錨索全部拔除，最后將鋼套筒拆卸吊運(yùn)，逐孔進(jìn)行水泥土回填。

該方案能夠?qū)⑶秩胨淼赖腻^索全部拔除，避免殘留錨索對(duì)后期盾構(gòu)施工造成影響；且采用鋼套筒作為豎井護(hù)壁，安全性和施工效率高，可循環(huán)利用，避免形成新的地下障礙物。鋼套筒清障平面圖如圖5所示。

圖5 鋼套筒清障平面圖

3.4 方案綜合比較

對(duì)地面全范圍清障、單邊清障和鋼套筒結(jié)合人工拔除錨索3種方案進(jìn)行比較，方案比較結(jié)果如表1所示。

表1 方案比較結(jié)果

經(jīng)過綜合比選，最終選定鋼套筒結(jié)合人工拔除錨索的清障方案。

4 鋼套筒結(jié)合人工拔除技術(shù)

4.1 施工工藝流程

場(chǎng)地清理、設(shè)置圍擋→測(cè)量放線定樁位及高程→地面破除→高壓旋噴樁地層止水及加固→開挖第一節(jié)豎井土方→清井壁、校核垂直度及孔徑→分塊安裝第一節(jié)鋼套筒→架設(shè)垂直運(yùn)輸架→安裝卷?yè)P(yáng)機(jī)→安裝吊桶、照明、水泵、通風(fēng)機(jī)等→分塊開挖、吊運(yùn)、安裝第二節(jié)豎井土方(安裝前需清井壁、校核垂直度及孔徑，并與第一節(jié)鋼套筒連接)→逐層往下循環(huán)作業(yè)→開挖至錨索處→分塊安裝最后一節(jié)鋼套筒(安裝前將錨索截?cái)啵撎淄矊?duì)應(yīng)錨索位置開孔φ30～40 mm，錨索從開孔位置穿出)→豎井驗(yàn)收→安裝、固定拔錨千斤頂→拔除錨索→吊運(yùn)廢錨索、千斤頂出豎井→豎井、錨索孔回填(回填同時(shí)從最后一節(jié)開始逐節(jié)拆除鋼套筒)。

4.2 旋噴樁施工及豎井開挖

進(jìn)行管線調(diào)查后，開始旋噴樁施工，在鋼套筒外側(cè)形成封閉止水環(huán)，在旋噴樁達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，進(jìn)行土方開挖。

開挖順序采用隔一挖一法，待孔內(nèi)錨索拔除完成、回填密實(shí)后開挖下一個(gè)孔。開挖進(jìn)尺700 mm時(shí)，進(jìn)行一次鋼套筒護(hù)壁，豎井需挖至待拔錨索中心以下500 mm，豎井底采用素混凝土封底。

4.3 鋼套筒成井施工

周圍土體開挖至可組裝單環(huán)鋼套筒時(shí)，停止開挖，通過螺栓將單塊鋼套筒與上一節(jié)鋼套筒連接，每節(jié)鋼套筒(材質(zhì)為Q235鋼)分5塊,安裝順序?yàn)锳1、B1、B2、A2，最后將K塊水平插入。環(huán)縫通過18根螺栓相連，縱縫通過3根螺栓相連，鋼套筒塊與塊間、節(jié)與節(jié)間設(shè)置遇水膨脹止水條。K塊中部設(shè)置1個(gè)注漿孔(φ25 mm)，可用于護(hù)筒背部注漿。鋼套筒設(shè)計(jì)圖如圖6所示，鋼套筒實(shí)景圖如圖7所示。

圖6 鋼套筒設(shè)計(jì)圖(管徑單位：mm)

圖7 鋼套筒實(shí)景圖

4.4 護(hù)壁施工

成井護(hù)壁采用鋼套筒，第1節(jié)鋼套筒安裝后需高出原地面300 mm(在高出300 mm與地面的交接面處，鋼套筒兩側(cè)開孔，用鋼筋固定，防止鋼套筒隨開挖深度增大逐步下沉)，使其成為井口圍圈。

鋼套筒背部注漿，注漿材料為水泥漿(水灰比1∶1，注漿壓力不超過0.1 MPa)。

4.5 錨桿拔除施工

鋼套筒安裝完成并經(jīng)過驗(yàn)收確認(rèn)合格后方可拔除錨索。在豎井內(nèi)拔除錨索時(shí)，應(yīng)提前試拔，并逐步加大起拔力，直至順利拔除錨索。根據(jù)詳細(xì)的錨索位置圖，開挖至需拔除錨索的位置，采用先沿錨索軸線方向打入套管、然后用千斤頂頂出錨索的方法。頂出錨索后，將其分段切割，吊出孔外，直至錨索被全部拔除。拔除錨索示意如圖8所示。

圖8 拔除錨索示意

4.6 鋼套筒拆除及成井回填

錨索拔除完成后及時(shí)對(duì)錨索孔及成井進(jìn)行回填。樁孔回填過程中，同步將鋼套筒自下往上地逐步拔除。豎井采用水泥摻量8%的水泥土進(jìn)行回填?；靥钍疽馊鐖D9所示。

圖9 回填示意

4.7 效果

后期盾構(gòu)施工期間，對(duì)盾構(gòu)壓力、掘進(jìn)速度等進(jìn)行有效控制,加強(qiáng)同步注漿及二次注漿[8]，盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)參數(shù)平穩(wěn)，地面沉降約12 mm，管線變形小于10 mm，整體安全可控。

5 結(jié)論

本文通過紹興地鐵1號(hào)線盾構(gòu)區(qū)間錨索拔除的工程實(shí)例，提出了一種在軟土地區(qū)采用鋼套筒護(hù)壁結(jié)合人工拔除的處理方法，解決了軟土地區(qū)豎井施工安全性、地層適應(yīng)性差等問題，同時(shí)能最大限度地清除錨索。