盾构切削钢筋混凝土桩基施工技术

（中铁十九局集团有限公司，101300，北京∥工程师）

盾构切削钢筋混凝土桩基施工技术

沈 栋

（中铁十九局集团有限公司，101300，北京∥工程师）

盾构施工常会遇到各种障碍物。以上海轨道交通7号线北延伸段陆翔路站-潘广路站区间隧道工程为背景，从盾构设备改造、盾构推进控制、施工监测等方面介绍了盾构切削钢筋混凝土桩穿越厂房所采取的技术措施，对同类工程施工具有参考价值。

盾构；切削桩基；施工技术

Author's address China Railway 19th Bureau Group Co.，Ltd.，101300，Beijing，China

1 项目概述

上海轨道交通7号线北延伸段陆翔路站-潘广路站盾构区间工程在上行线穿越沪联路725号上海康盛商用制造有限公司工业厂房桩基。工业厂房为4跨1层的钢结构工程，桩基为4根一组的立柱桩。桩长18 m，为2节桩，每1节长为9 m，盾构切削第二节桩。混凝土方桩基础截面尺寸为350 mm×350 mm，混凝土强度为C30。车间南北方向长120 m，东西方向宽96 m。盾构机分别切削厂房南侧6根桩基和厂房北侧4根桩基。如图1、2、3所示。

2 地质情况

图1 隧道与厂房平面关系图

本区间范围属滨海平原地貌。区间地处宝山区偏远地段，区域内主要为民宅、工厂、农田等，场地较为平坦，地面标高约在4.07～4.72 m。沿线河流主要有孟泗泾。河流宽约10 m，深约4～5 m。本区间第⑤层普遍缺失，第⑥层、第⑦层出露较早，第⑧层土厚度较大，埋藏深度一般为26.0 m左右。区间隧道掘进主要在④、⑥、⑦土层。区间地基土层划分情况见表1。隧道穿越地层情况见图4。

3 盾构切削桩基技术措施

3.1 盾构设备改造

该区间隧道上行线采用小松盾构设备进行施工。在盾构出洞前，考虑到可能出现的情况，有针对性地对盾构刀盘进行改制。

（1）原盾构的标准割刀保持不变，在盾构刀盘上新增加先行刀65把［1］。先行刀类型为切削刀，断面比正常切削刀小（见图5）。

（2）在半径为700～3 175 mm的范围内，先行刀以等距布置为主。刀盘直径为6 350 mm，直径外缘也增加了先行刀。

（3）先行刀的高度按大于标准割刀15 mm制作。

3.2 盾构推进控制

3.2.1 推进参数控制

图2 厂房桩基与隧道位置关系图

图3 厂房桩基配筋断面图

（1）推进速度：合理设置盾构机参数，放慢推进速度。当盾构距离桩基10m左右时，推进速度控制在10～20 mm/min（这样设定主要是防止桩基位移）；当盾构接近桩基2 m左右时，推进速度控制在5～10 mm/min；在磨桩基的过程中，推进速度控制在5 mm/min之内。

（2）同步注浆控制［2］：在磨越桩基的施工段，须加强同步注浆管理，以提高地面、建筑物和隧道的前后期稳定性。根据地面、建筑物沉降变形情况，每环的压浆量一般为建筑空隙体积的200%～250%。即每推进一环，同步注浆量约为3.3～4.2 m3，注浆压力应控制在0.3 MPa左右。

（3）盾构姿态控制：在确保盾构正面沉降控制良好的情况下，使盾构均衡匀速施工。盾构姿态变化不可过大，每环检查管片的超前量，隧道轴线和折角变化不能超过0.4%。推进时不急纠、不猛纠，多注意观察管片与盾壳的间隙。相对区域油压的变化量随出土箱数和千斤顶行程逐渐变化。采用稳坡法、缓坡法推进，以减少盾构施工对地面的影响。

3.2.2 刀盘正面土体改良

此次盾构推进需切削钢筋混凝土，为确保盾构正常出土，必要时可在盾构的刀盘正面压注膨润土或泡沫剂改善开挖面土体的和易性，以降低刀盘扭矩，保证盾构穿越时有均衡的推进速度。同时，改良土仓内的土体，使桩体碎块能从螺旋机内顺利排出。

表1 本区间地基土层划分表

图4 区间隧道地质剖面示意图

图5 小松盾构刀盘上新增加先行刀65把

加膨润土或泡沫剂时必须严格控制量和压力，注入量为实土体积的30%～70%，压力不超过盾构推进时的土压力，避免土体在过多的膨润土或泡沫剂及较高的压力下形成定向贯通的介质裂缝，造成渗水通道，严重影响隧道的安全。

3.2.3 盾构穿越桩基后的工作

盾构盾尾脱出桩基区域后，必须对该区域段隧道进行二次补压浆。通过二次补压浆，可使隧道与加固区域的间隙得到及时补充，进一步确保该区域地面沉降得到控制。本区域内的二次注浆浆液选为双液浆，水灰比为1∶1。浆液主要材料配比（1 m3）见表2。

表2 二次注浆浆液配比

盾构机切削桩基的影响范围为南北侧各25环的距离，因此在该范围内应采取及时的二次注浆施工。注浆量暂定为每环1.5 m3，通过5个管片拼装孔进行压注，每孔压注量为0.3 m3。施工时，压浆量应根据地面沉降监测数据，及时进行调整。

3.3 施工监测

3.3.1 隧道轴线测量

盾构穿越桩基时，隧道轴线控制是质量控制的重中之重，因此对隧道轴线必须进行严格的测量。

当盾构穿越桩基时，刀盘切削钢筋混凝土桩，造成刀盘正面受力不均，易引起盾构推进轴线发生偏差，所以必须严格执行每环测量的施工步骤。同时，根据盾构实际穿越桩基的情况，提高盾构姿态测量频率，并根据测量资料有效制定相应措施，确保盾构轴线与设计轴线相符。

3.3.2 厂房沉降监测

桩基为厂房的基础，在进行桩切削时，对厂房的影响非常大，有造成厂房损坏的可能。因此，对厂房进行全天候监测是工程成败的关键所在。为确保其安全，采用较为先进的基康GK-4680静力水准沉降自动监测系统对厂房进行实时监控，以及时发现问题。

GK-4680静力水准沉降监测系统基于连通管原理设计而成，适用于测量多点相对沉降。每台仪器均采用液、气管互连，容器内安装有非接触的高精度液位计，一旦某待测点发生沉降，即可引起容器内的液位变化，并由磁致伸缩液位计测量到。其可以分辨到0.01 mm以上的垂直变化。监测点平面布置如图6所示。

图6 监测点布置平面图

4 实施效果

由于施工参数控制得当，隆起和沉降数据均保持在规定范围内。盾构穿越时静力水准监测点的最大单次隆起为+2 mm，最大单次沉降为-3 mm，最终房屋最大沉降为-15 mm。

在盾构穿越桩基的过程中，刀盘切削桩基后，破碎的混凝土和钢筋、桩帽等容易堵塞螺旋机出土口，表现为螺旋机出口压力过大，螺旋机出土不畅无法继续推进。此时应停止推进，采取螺旋机正、反交替运行，同时清除堵塞的混凝土及钢筋。

由于盾构推进速度控制得当，推进施工时未发生螺旋机堵塞情况，桩基切削时发现有少量较短的钢筋及混凝土碎块排出。

5 结语

盾构切削桩基过程中，重点是对推进速度进行控制，使盾构机刀盘充分切削钢筋混凝土桩基。同时，密切关注刀盘扭矩和总推力的变化情况，如果刀盘扭矩迅速增大，甚至瞬间超过额定扭矩，应停止推进，并使刀盘进行正、反转，直至刀盘扭矩降低至正常数值再行推进。

在切削钢筋混凝土桩基时，实际盾构推进速度为3～5 mm/min，刀盘扭矩、总推力等参数比正常推进时稍有增大，刀盘扭矩变化范围为1 200～2 100 kN·m，总推力变化范围为8 000～12 000 kN。

本次盾构顺利切削钢筋混凝土桩基，约节省3个月工期，避免了厂房搬迁，有效控制了工程成本，并取得了较好的社会效益。在盾构到达接收井时发现刀盘前方先行刀的合金钢部分大多数损坏。本次施工总体情况良好，采取的一系列控制措施对类似工程有一定的参考意义。

［1］ 谭文俊，黄巍.轨道交通盾构穿越建筑群桩基施工风险与对策［EB/OL］.http：∥www.stec.net.［2012-04-25］.

［2］ 牛青山，陈凤英，徐华.盾构法的调查设计施工［M］.北京：中国建筑工业出版社，2008：217.

［3］ 杨洪杰.双圆隧道二次注浆对结构的影响研究［J］.城市轨道交通研究，2012（5）：97.

Shielding Technology Applied in Cutting Steel Reinforced Concrete Piles

Shen Dong

Tunnel shielding often meets many obstacles. Based on the tunneling project of Shanghai metro Line 7 north extension section，the shielding technology applied in cutting steel reinforced concrete piles is introduced，including the manufacture of tunnel shield，the control of shielding and supervision of the engineering，the experiences are summarized for other tunneling projects in China.

tunnel shield；cutting pile；construction technology

U 455.43

2012-06-23）