王 輝

（中鐵建設(shè)集團(tuán)南方工程有限公司 廣州 514400）

0 引言

在城市地鐵建設(shè)中，為了維持地下隧道和車站結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，通常采用支護(hù)樁來(lái)對(duì)地鐵結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固［1］。隨著地鐵線路的不斷發(fā)展和更新，一些既有運(yùn)營(yíng)地鐵上部支護(hù)樁需要進(jìn)行拆除［2］，為確保拆除過(guò)程中既有結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定和地鐵系統(tǒng)的正常運(yùn)行，需要對(duì)該拆除工藝和監(jiān)測(cè)技術(shù)方案進(jìn)行專門的研究和策劃。

本文重點(diǎn)研究既有運(yùn)營(yíng)地鐵支護(hù)樁拆除施工工藝以及監(jiān)測(cè)關(guān)鍵技術(shù)在支護(hù)樁拆除過(guò)程中的應(yīng)用。實(shí)時(shí)傳輸?shù)谋O(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可以使得施工方及時(shí)掌握和提前預(yù)知施工過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題和潛在風(fēng)險(xiǎn)［3］，通過(guò)對(duì)關(guān)鍵點(diǎn)位進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可以發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)變形、應(yīng)力集中、裂縫擴(kuò)展等異常情況［4-5］。此外，通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析和比較，還可以優(yōu)化拆除方案和調(diào)整施工進(jìn)程。

1 工程概況

廈門某新建高鐵站站房工程擬建地下社會(huì)連廊，通廊位于地鐵1 號(hào)線廈門北站～巖內(nèi)站區(qū)間隧道正上方，兩者并行重疊。廈門地鐵1號(hào)線于2017年12月通車運(yùn)營(yíng)，至今通車年限約4.5 年，其中廈門北站～巖內(nèi)站區(qū)間南接廈門北站，向北經(jīng)過(guò)巖內(nèi)村后爬升進(jìn)入巖內(nèi)站。如圖1所示，區(qū)間采用明挖法施工，地鐵箱型結(jié)構(gòu)是通過(guò)鉆孔灌注樁+內(nèi)支撐圍護(hù)，標(biāo)準(zhǔn)段寬10.5 m，頂板標(biāo)高8.763～13.109 m，采用地下一層雙跨鋼筋混凝土箱型框架結(jié)構(gòu)。廈門北站～巖內(nèi)站區(qū)間根據(jù)抗拔樁及變形縫可分為南段和北段。

圖1 明挖區(qū)間平面示意圖Fig.1 Plane Schematic Diagram of Open Cut Inveral

主體社會(huì)連廊標(biāo)高為13.420 m（絕對(duì)標(biāo)高），軸線寬度為33 m（含兩側(cè)出站通道寬度為61.5 m），長(zhǎng)度為233.6 m。地下社會(huì)連廊位于地鐵1號(hào)線廈門北站～巖內(nèi)站區(qū)間隧道正上方，兩者并行重疊，重疊段長(zhǎng)度約231.0 m，社會(huì)連廊底板與地鐵隧道頂板結(jié)構(gòu)凈距約2.97～3.73 m，地下社會(huì)連廊基坑深約8～10 m，采用放坡開(kāi)挖。原地鐵支護(hù)結(jié)構(gòu)與社會(huì)通廊結(jié)構(gòu)發(fā)生沖突，需要對(duì)既有運(yùn)營(yíng)地鐵支護(hù)樁進(jìn)行拆除。如圖2 所示，放坡開(kāi)挖將需要拆除的支護(hù)結(jié)構(gòu)露出地面，需要拆除的支護(hù)樁為雙排結(jié)構(gòu)，兩側(cè)需要同時(shí)進(jìn)行拆除。

圖2 支護(hù)樁拆除范圍示意圖Fig.2 Schematic Diagram of the Removal Range of Support Piles

2 支護(hù)樁拆除方案及施工工藝

2.1 拆除方案比選

經(jīng)過(guò)項(xiàng)目部對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境和條件進(jìn)行調(diào)研，確定可行的拆除方案共有兩個(gè)：

2.1.1 沖擊破樁法

該方法是通過(guò)沖擊力將支護(hù)樁內(nèi)部的土層或材料破碎或擊碎，逐漸推動(dòng)樁體下沉［6］。沖擊破樁法通常會(huì)發(fā)出巨大的沖擊聲和產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)。這會(huì)對(duì)周圍環(huán)境和附近的建筑物造成干擾和損害，尤其在靠近既有廈門北站這樣噪音敏感區(qū)域或不適合使用該方法。同時(shí)沖擊破樁法會(huì)產(chǎn)生大量碎片和碎塊［7］，這些碎片可能會(huì)散落在周圍環(huán)境中，導(dǎo)致環(huán)境污染和清理工作的增加。使用沖擊破樁法拆除支護(hù)樁時(shí)，很難精確控制拆除的位置和方向。這可能導(dǎo)致不必要的損壞或不良影響，特別是在需要保留其他結(jié)構(gòu)或設(shè)施的情況下。

2.1.2 樁頭繩鋸切割法

樁頭繩鋸切割法可以實(shí)現(xiàn)對(duì)支護(hù)樁頂部切割位置和方向進(jìn)行非常精確的控制。這對(duì)于需要保留或控制支護(hù)樁底部部分的情況非常重要，例如在需要進(jìn)行后續(xù)土方作業(yè)時(shí)。與其他拆除方法相比，樁頭繩鋸切割法產(chǎn)生的振動(dòng)非常小，幾乎可以忽略不計(jì)，這在需要保護(hù)周圍結(jié)構(gòu)或地下管道等敏感設(shè)施時(shí)非常有利［8］。樁頭繩鋸切割法相對(duì)較為安靜，生成的噪音較少，這對(duì)于在噪音敏感區(qū)域進(jìn)行拆除工作時(shí)尤為重要。樁頭繩鋸切割法不會(huì)產(chǎn)生大量的碎片和碎塊，減少了對(duì)環(huán)境的污染。此外，它也不需要大型機(jī)械設(shè)備，減少了能源消耗。

經(jīng)過(guò)方案比選，本項(xiàng)目選擇了樁頭繩鋸切割法，因?yàn)樵摲椒ㄔ谥ёo(hù)樁頂部拆除中具有精確控制、無(wú)振動(dòng)、低噪音、環(huán)保和廣泛適用性等優(yōu)點(diǎn)，在需要保護(hù)周圍結(jié)構(gòu)和敏感設(shè)施，并要求精確控制拆除位置和方向的情況下，是一種更為理想的選擇。

2.2 拆除施工工藝

結(jié)合項(xiàng)目特點(diǎn)，采用樁頭繩鋸切割法對(duì)支護(hù)樁進(jìn)行拆除，具體的施工工藝為：

⑴在進(jìn)行支護(hù)樁切割前，需先準(zhǔn)確定位和標(biāo)記切割位置。定位可通過(guò)使用測(cè)量工具，如測(cè)量帶或激光測(cè)距儀，來(lái)確定支護(hù)樁的準(zhǔn)確位置。完成定位后，使用合適的工具或標(biāo)記物，如噴漆或標(biāo)簽，將切割位置清晰地標(biāo)記出來(lái)。

⑵在進(jìn)行切割之前，需要使用套索或繩索將繩鋸綁扎在支護(hù)樁上，并確保其穩(wěn)定地附著。在切割過(guò)程中，施工人員需要協(xié)同努力，通過(guò)拉動(dòng)繩鋸的兩端來(lái)進(jìn)行平穩(wěn)切割。

⑶在進(jìn)行支護(hù)樁斷開(kāi)和取下之前，需要根據(jù)支護(hù)樁的設(shè)計(jì)和支撐情況確定正確的斷開(kāi)點(diǎn)。一般來(lái)說(shuō)，為了降低施工難度，可以選擇在地面以上一定高度處進(jìn)行切割。在進(jìn)行切割之前，可能需要設(shè)置輔助支撐，以確保支護(hù)樁在切割過(guò)程中不會(huì)突然傾倒或坍塌。一旦支護(hù)樁被切割斷開(kāi)，施工人員可以采取適當(dāng)?shù)姆椒▽⑵淙∠?，如使用起重設(shè)備或人工力量，確保支護(hù)樁安全地移除。

3 監(jiān)測(cè)關(guān)鍵技術(shù)

3.1 智能監(jiān)測(cè)技術(shù)優(yōu)勢(shì)

地鐵變形監(jiān)測(cè)工作在面對(duì)既有地鐵營(yíng)業(yè)線運(yùn)營(yíng)時(shí)間長(zhǎng)、運(yùn)營(yíng)頻率高以及運(yùn)營(yíng)線路和施工范圍重疊長(zhǎng)的情況下，也發(fā)生了變化。本項(xiàng)目采用了智能監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過(guò)在現(xiàn)場(chǎng)布設(shè)傳感器，利用物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)，將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示在用戶端，具有了自動(dòng)化、實(shí)時(shí)化、高精度和信息化等特點(diǎn)。

3.1.1 自動(dòng)化

采用傳感器和監(jiān)測(cè)設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)數(shù)據(jù)采集，減少了人工操作，并提高了監(jiān)測(cè)效率。自動(dòng)傾斜儀、應(yīng)力計(jì)、振動(dòng)傳感器等設(shè)備能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)相關(guān)參數(shù)，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街醒霐?shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

3.1.2 實(shí)時(shí)化

采用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，能夠即時(shí)獲取拆除過(guò)程中的數(shù)據(jù)和監(jiān)測(cè)結(jié)果。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可以通過(guò)無(wú)線方式傳輸?shù)街醒霐?shù)據(jù)處理中心，以便及時(shí)進(jìn)行分析、評(píng)估和響應(yīng)。

3.1.3 高精度

使用高精度的監(jiān)測(cè)設(shè)備和儀器，確保監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和精度。針對(duì)不同的監(jiān)測(cè)參數(shù)，采用高精度傳感器，并進(jìn)行校準(zhǔn)和驗(yàn)證，以提高監(jiān)測(cè)的精度和可靠性。

3.1.4 信息化

將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化和信息化處理。采用計(jì)算機(jī)輔助數(shù)據(jù)處理和分析技術(shù)，對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、管理、分析和可視化展示。可以利用專業(yè)的監(jiān)測(cè)軟件和數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的快速查詢、分析和報(bào)告生成，以便更好地管理和應(yīng)用監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

3.2 監(jiān)測(cè)關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用

拆除地鐵支護(hù)樁是一個(gè)涉及力學(xué)和結(jié)構(gòu)行為的復(fù)雜工程過(guò)程。通過(guò)實(shí)施監(jiān)測(cè)，可以獲取支護(hù)樁在拆除過(guò)程中的變形、承載性能等數(shù)據(jù)，并與設(shè)計(jì)理論進(jìn)行對(duì)比分析，以驗(yàn)證和完善相關(guān)研究［9］。

地鐵支護(hù)樁通常被用來(lái)承受側(cè)向土壓力，并確保地鐵結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。在拆除過(guò)程中，支護(hù)樁可能會(huì)失去支撐，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定［10］。通過(guò)實(shí)施監(jiān)測(cè)，可以及時(shí)察覺(jué)支護(hù)樁傾斜、變形或其他異常情況，并采取相應(yīng)的安全措施，以防止事故發(fā)生。

拆除地鐵支護(hù)樁通常是一個(gè)階段性的工程活動(dòng)，監(jiān)測(cè)結(jié)果可以仔細(xì)評(píng)估拆除工作是否按計(jì)劃進(jìn)行。如果監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示拆除過(guò)程中發(fā)生了異常變形或其他問(wèn)題，可以及時(shí)進(jìn)行調(diào)整和修復(fù)，以確保拆除工作的順利進(jìn)行。

對(duì)于支護(hù)樁結(jié)構(gòu)拆除施工過(guò)程中的位移、裂縫寬度、凈空收斂、變形曲率半徑等問(wèn)題，可以通過(guò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)評(píng)估。本次地鐵拆除主要采用智能監(jiān)測(cè)結(jié)合定期人工監(jiān)測(cè)的形式，智能監(jiān)測(cè)能夠?qū)崟r(shí)傳輸現(xiàn)場(chǎng)信息，而定期人工監(jiān)測(cè)可對(duì)智能監(jiān)測(cè)的信息進(jìn)行復(fù)核。

通過(guò)分析各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可知，在結(jié)構(gòu)拆除過(guò)程中，監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)的水平位移、豎向位移和凈空收斂等參數(shù)都表現(xiàn)正常。這表明在拆除過(guò)程中，結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性得到了有效的控制和保障。凈空收斂監(jiān)測(cè)是為了確保周圍環(huán)境的安全，以防止拆除過(guò)程中可能導(dǎo)致的意外事故或結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。正常的水平位移、豎向位移意味著施工過(guò)程中沒(méi)有發(fā)生過(guò)大的位移或變形，并且周圍環(huán)境并沒(méi)有發(fā)生明顯的收縮或收斂。這為拆除工作的順利進(jìn)行提供了有力的保障，同時(shí)也降低了結(jié)構(gòu)安全和人員安全方面的風(fēng)險(xiǎn)。

4 結(jié)語(yǔ)

支護(hù)樁繩鋸切割施工技術(shù)的應(yīng)用帶來(lái)了高效、精確、靈活、安全和環(huán)保的優(yōu)勢(shì)。這些技術(shù)成果使得支護(hù)樁切割工作更加高效、安全和可控，推動(dòng)了工程的進(jìn)展和質(zhì)量的提升。能夠在較短的時(shí)間內(nèi)完成支護(hù)樁的切割工作。相比傳統(tǒng)的鉆孔爆破或手工拆除，繩鋸切割可以大幅度減少施工周期，提高工作效率。通過(guò)智能監(jiān)測(cè)結(jié)合定期人工監(jiān)測(cè)的方式，可實(shí)時(shí)并準(zhǔn)確地掌握施工過(guò)程中的關(guān)鍵控制信息，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和風(fēng)險(xiǎn)，采取相應(yīng)的措施，以確保施工安全。拆除過(guò)程中無(wú)發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞和安全事故，施工安全得到有效保障。

本項(xiàng)目通過(guò)分析監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，評(píng)估了拆除過(guò)程中的工程進(jìn)展情況，判斷了拆除效果以及結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和適應(yīng)性。工程進(jìn)展評(píng)估結(jié)果顯示，拆除工作按計(jì)劃進(jìn)行，拆除效果良好，在拆除過(guò)程中無(wú)發(fā)生結(jié)構(gòu)破壞和安全事故，施工安全得到有效保障。