盾構(gòu)推進過程中障礙樁的拔除技術(shù)
摘 要：在城市軌道交通建設(shè)過程中，盾構(gòu)施工的線路經(jīng)常會遇到既有建筑物的樁基。在線路規(guī)劃確定的情況下，必須進行障礙樁的拔出。通過具體的工程實例，對拔樁的設(shè)計，施工以及突發(fā)事件的處理進行了分析。關(guān)鍵詞：盾構(gòu)隧道、樁基、拔樁
1 引言
在現(xiàn)代化的城市發(fā)展過程中，需要建設(shè)城市軌道交通設(shè)施。盡管在地鐵線路規(guī)劃過程中，原則上盡量采用現(xiàn)有干線道路下面空間，但是由于城市內(nèi)既有建筑物林立，在地鐵隧道盾構(gòu)施工過程中，難免遇到隧道需要從現(xiàn)有建筑物下的樁基穿過。為使盾構(gòu)順利推進，需要進行隧道盾構(gòu)前方障礙物的拔除施工，這也成為城市地下通道挖掘過程中重要的工藝。
一般拔樁施工場地分為地下、地上及水上等幾類，針對不同的情況有不同方案及拔樁設(shè)備，如橋墩臺的樁基拔除可能在水上進行，要借助船舶等作為反力裝置進行拔樁施工；而陸上拔樁則可能要用到專用拔樁機、起重機及千斤頂?shù)取．?dāng)要拔除的樁基的上方或周圍的建筑物較為重要時，為了不影響上部建筑物或相臨建筑物的安全，還要采用對移除樁基部分地基的托換技術(shù)[1]、[2]，如紐約市地鐵建設(shè)過程中對古建筑的基礎(chǔ)托換[3]，廣州地鐵一號線保護居民住宅進行的基礎(chǔ)托換工程[3]等。
2 工程概況
本工程為共和新路高架工程中山北路車站～延長路站區(qū)間盾構(gòu)下行線。盾構(gòu)刀盤外徑為6.34m，屬土壓平衡式盾構(gòu)掘進機。盾構(gòu)穿越地層為灰色淤泥質(zhì)粘土、灰色粘土、灰色粉質(zhì)粘土及暗綠色粘土。在盾構(gòu)推進方向上，將從沿線多幢建筑物下穿過。在施工中，經(jīng)現(xiàn)場測量，發(fā)現(xiàn)某商業(yè)學(xué)校正在進行的教學(xué)樓樁基位置恰好落在了該下行線區(qū)間盾構(gòu)的軸線上，并且已經(jīng)施工的8根灌注樁與下行盾構(gòu)穿越范圍相碰。盾構(gòu)穿越地層與灌注樁的位置如圖1所示，土層的主要物理力學(xué)指標(biāo)如表1所示。此處盾構(gòu)上覆土厚度為16.7m，而鉆孔灌注樁長31.6m，直徑為0.6m，樁身混凝土標(biāo)號為C40，現(xiàn)場按C50澆筑水下混凝土。在灌注樁內(nèi)布置的鋼筋籠長17.1m，布置10根Φ20主筋。由于盾構(gòu)刀盤需要切割1.5m左右的灌注樁鋼筋籠，為了保證盾構(gòu)機的安全，必須進行拔樁處理。
圖1 盾構(gòu)穿越樁基示意圖
表1 土層主要物理力學(xué)指標(biāo)
3.1拔樁過程
本工程屬于陸上施工，采用機械有：專用拔樁機、千斤頂、起重機等。整個拔樁流程如圖2所示，施工過程如下：
1. 現(xiàn)場地基承載力的確定及拔樁場地的建設(shè)。只有保證拔樁場地的地基承載力滿足架設(shè)在其上的機械裝置的支撐要求，才能保證拔樁過程中反力機構(gòu)或拔樁機械的平穩(wěn)，從而保證拔樁施工的順利進行，如果地基強度不夠，則在拔樁過程中容易出現(xiàn)反力架兩邊下沉及偏差情況而無法進行繼續(xù)拔除工作。
2. 拔樁機械裝置的檢查、安設(shè)。首先要對拔樁機械進行性能檢查，保證機械處于良好的狀態(tài)，并確定其承載能力，要求機械應(yīng)安置平穩(wěn)、牢固。
3. 試拔。不管理論計算的結(jié)果如何，只是對現(xiàn)場實際情況的一種模擬計算。在實際的操作中由于存在許多不可預(yù)測因素，在正式拔樁前應(yīng)該進行試拔，一般要求試拔1～2根樁，以保證在正式拔樁過程中確定機械的正常工作狀態(tài)和工作條件。試拔時要先進行初拔，加力要由小到大，每加一次力后要檢查設(shè)備部件的情況，確認無異常現(xiàn)象才可以逐級加載，直到樁有所拔起為止。
圖2 拔樁施工工藝流程
4. 現(xiàn)場拔樁。先在樁周布置噴射孔三只，每只噴孔距離樁體30cm，噴射管直徑127mm，三只噴射孔共加入1.5～2t膨潤土。噴射管在擺噴過程中，水壓為27MPa，氣壓6Mpa，噴射管提升速度為15cm/min，在水氣壓沖切樁周地層同時注入膨潤土。在減小樁周摩阻力后，開始用千斤頂加壓，進行拔樁。拔樁結(jié)束后進行復(fù)合材料回填，回填材料成分和比例如下：
水泥：粉煤灰：水玻璃=100﹕10﹕5。
4 拔樁過程中突發(fā)事件的處理
由于現(xiàn)場灌注樁長31.6m，而每根樁只是從樁頂往下17.1m段有鋼筋籠，因此在施工過程中出現(xiàn)了數(shù)根樁在鋼筋籠末端斷裂的情況。對于斷樁的處理，在本工程中主要采用了以下兩種方法：1. 振動錘擊送的方式，將減小摩阻力后的部分斷樁用振動錘擊打，直至斷樁頂部位于盾構(gòu)輪廓線底標(biāo)高以下；2. 用特制夾具將斷樁夾住，往上再拔出一定距離。最后對余留樁孔全部用復(fù)合材料回填，盾構(gòu)直接推過樁群。
5 結(jié)束語 通過本工程的實例分析，在拔樁施工中應(yīng)該特別注意以下幾點：拔樁前一定要保證拔樁機械裝置的完好；對于拔樁中出現(xiàn)的突發(fā)斷樁，應(yīng)預(yù)先制定好應(yīng)急措施；拔樁過程要分時、分段加力，樁被初始頂升時，可校核拔樁力以判斷樁是否已經(jīng)斷裂；拔樁過程中要注意不能有硬物落入樁孔內(nèi)；因為在樁被拔起后抗拔力會逐漸減小，所以要在適當(dāng)?shù)臅r候減小拔力，速度過快反而破壞樁體；在拔樁全過程要對拔樁力進行測量，對施工用具要系保險繩，防止斷樁出現(xiàn)意外事故。
參考文獻
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文章出處：中國交通運輸協(xié)會城市軌道交通專業(yè)委員會首屆中青年專家論文集
原文作者：五一（上海地鐵建設(shè)有限公司）
