盖挖过程中盾构区间内障碍桩的处理措施

2016-02-05景云涛

天津建设科技 2016年6期

关键词：履带吊桩体盾构

□文/王义马楠景云涛徐睿

盖挖过程中盾构区间内障碍桩的处理措施

□文/王义马楠景云涛徐睿

在地铁建设过程中往往容易遇到各种地下不明障碍桩，施工过程中必须对影响日后车站施工及将来盾构通行的桩体进行及时有效的处理。文章以实际工程为例，对桩体的探测、核实、注明及施工处理进行了分析。

障碍桩；盾构；隧道；地铁；盖挖

在城市地铁盖挖施工中，经常会遇到原有建筑桩基侵入施工作业面，影响车站主体结构施工以及部分障碍桩侵入规划盾构区间隧道限界的情况，若清除不到位，将产生较大的风险。为使结构正常施工、盾构顺利推进，需要提前采取措施，结合图纸，对影响将来施工的障碍桩进行探测、标注，遇到施工技术难题加以分析，必要时采取拔桩、挖拔、爆破冲抓等处理措施。

1 工程概况

天津市某地铁车站主体采用盖挖逆作法施工，南北走向长218 m，宽33.5 m，建筑面积15 760 m2，最大跨度12.25 m，最大基坑深度18.9 m，无地上工程。车站设计起点里程为AK2+392.602，终点里程为AK2+611.002（结构外轮廓），车站结构覆土最浅处2.8 m，最深处3.3 m。围护结构为90幅1 m厚地下连续墙。接头形式为十字钢板，基坑标准段地下连续墙深约35.94 m；盾构井处地下连续墙深度约为39.16 m，为保证车站内净空，地下连续墙施工时两侧均外放100 mm。车站主体采用两柱三跨双层矩形框架结构，纵向轴网为9.75 m，横向轴网为12.25 m+7 m+12.25 m。桩长33 m，共包括46根永临结合柱。车站南北两端端头井处预留盾构环片，盾构环半径为3.35 m，直接与将来盾构隧道相接。工程施工中必须保证围护结构、中间桩柱，盾构隧道范围内无障碍桩。

2 障碍桩的处理分析

2.1 桩体探测

依据车站施工图纸及对原建筑的勘察核对成果，桩体探测主要在车站围护结构、中间桩柱、盾构隧道中线附近及两侧盾构环方向延伸10 m，见图1。

图1 探测范围

施工场地原建筑为天津某机械施工有限公司，主体结构包括4座4层砖混结构及1座3层钢结构厂房。由于该公司成立年代久远，其建筑管理档案并无保存。依据卫星定位图及踏勘结果模拟绘制机施公司原场地示意图并与车站卫星定位图相结合确认覆盖范围，见图2。

图2 覆盖范围

经勘察核实，原建为条形基础，采用人工挖孔灌注桩。厂房为独立基础，桩基为方形摩擦桩。建筑范围与车站围护结构及部分中间桩柱重合。

翻阅盖挖车站施工图，结合原机施公司位置示意图，确认影响工程施工的障碍桩位置并标注出来。为确保未来车站主体结构周边盾构能顺利推进，注明盾构隧道一定范围内所有障碍桩，绘制位置示意图。

2.2 桩体探测方法

由于原建筑年代久远，无可参考资料保留，决定采取局部探挖，辅以小应变检测的施工方法。

2.2.1 探挖

采取探挖的方法，进行障碍桩探测。利用挖掘机设备对施工范围内可能出现障碍桩的部位进行翻槽、排除。经验表明探挖是障碍物排除的最直接、有效的方法。

2.2.2 小应变检测

低应变动力检测常用在桩基完整性检测中，基本原理是通过桩顶施加激振信号产生应力波，该应力波沿桩身传播过程中，遇到不连续界面（如蜂窝、夹泥、断裂、孔洞等缺陷）和桩底时，产生反射波，检测分析反射波的传播时间、幅值和波形特征，判断桩的完整性。

小应变检测设备简单、方法快速、费用低，是普查桩身质量的一种手段，但在实际使用过程中存在一定的局限性，例如：对于多缺陷桩，应力波在桩中产生多次反射和透射，对实测波形的判断非常复杂且不准确，第二、第三缺陷的判断会有较大的误差，一般不判断第三缺陷；不能识别纵向裂缝，能反映水平裂缝和接缝，易误判为严重缺陷。

在本次施工中用以检测障碍桩桩长，判断是否存在断桩现象并在障碍破除时期以此作为选择拔桩方式的依据。

2.3 探测结果

探挖结果显示，施工范围内存在障碍桩88根。其中在对地下连续墙导墙作业范围内障碍桩探挖过程中，发现存在原建筑基础钢筋混凝土预制桩，预制桩截面尺寸350 mm×350 mm，共探挖出50根，需对地下连续墙和每根桩中心为半径2.1 m范围内的障碍桩进行处理，其中20根需在施工过程中处理。

在对中间桩柱探挖过程中发现20根灌注桩。盾构区探测范围，共探测障碍桩18根。

3 障碍桩处理

保留障碍桩探测结果数据。依据施工需求，对影响盖挖施工的障碍桩桩体进行处理。对于影响后期盾构顺利推进，但不影响车站盖挖施工的桩体先不做处理。

3.1 处理方法

1）振动锤沉管拔桩法。本工程需拔除长约20 m、桩径为350 mm×350 mm预制方桩88根，拔桩必须将桩周边土体分离，最大限度减小桩体与土体的侧摩阻力，拔桩钢套管沉入难度高。拟采用120型振动锤将比桩径略大的钢套管振动下沉至桩底以下1 m，先用100 t履带吊挂上振动锤振动沉管，钢套管沉入过程中配置高速汽水喷射器进行分离减摩，使障碍桩四周泥土分离，然后拔出钢套管并在钢套管底部固定起拔用钢丝绳，钢丝绳另一端挂在50 t履带吊上。在钢套管振动下沉至障碍桩底部时，50 t履带吊起吊分离钢套管底部的固定，使钢丝绳套在障碍桩底部。待钢套管拔出时再用100 t履带吊拔除障碍桩。

2）全回转拔桩法。根据小应变试验，现场有很多断桩，因此拔桩的时候一定要注意是否有断桩遗留，如有断桩采用全回转进行拔除或清障。

方桩因为交叉后或者倾斜度过大及断桩振动锤无法拔除，采用DTR-2005H全回转设备清障。该设备能够驱动φ1 000 mm钢套管做周回转，将钢套管压入和拔除。该设备作业时产生的下压力和扭矩驱动钢套管转动，利用管底的高强刀头对土体、岩层及钢筋混凝土等障碍物的切削作用，将套管钻入地下至桩底部以下1 m，然后利用液压起拔设备将桩清除，最后向套管内回填水泥土并在回填的同时逐节拔除钢套管。该工法最大的特点是可将套管钻入有岩层或高强障碍物的土层，利用套管的护壁作用，在套管内进行拔桩，施工安全，工效高，对周围环境影响极少。