盾构施工遇障碍物的处理方法

2016-02-10张铁成陈津晶

天津建设科技 2016年2期

关键词：管井障碍物钻机

□文/张铁成陈津晶

盾构施工遇障碍物的处理方法

□文/张铁成陈津晶

随着天津地铁建设的大发展，盾构施工里程越来越长，施工遇障碍物的情况越来越多。文章以天津地铁1号线东延工程施工中遇到的两种情况为例，简单介绍障碍物处理的方法。

地铁；盾构；障碍物

1　施工线路上存在钢管井

1.1工程概况

天津地铁1号线东延线机场大道—奥体中心站盾构左线区间上存在1口钢管井，始建于20世纪60年代，井距离线路中心0.72 m，位于农田灌溉沟渠中，直径400 mm，壁厚7 mm，井深约600 m，水深＞35 m。因影响盾构区间正常施工，需将井在盾构影响范围内井段切割拔除。

1.2施工方案设计

考虑施工的可靠性、经济性、可行性以及施工周期，经多方研讨，最终确定施工方案为爆破切割+钢套筒水气幕震动沉管法进行钢管井的拔除施工。

1.3施工方案介绍

1.3.1施工准备

施工前，采用高压射水法将钢管井进行疏通，在切割位置以下5 m设置钢丝网片吊网，其上灌注混凝土。

1.3.2钢管井爆破切割

根据井况数据，设计了一种适和此次井切割的特制聚能切割弹，采用聚能切割的方式实现切割作业。井管切割需要的弹体直径约为350～380 mm，长度约40 cm。装药量设计上考虑到在水下的影响，击穿钢板厚度考虑按2 cm计算，采用孔内装药切割方式。将切割弹点火总成上端与麻绳连接在一起，利用自重将切割弹传送到切割位置，起爆电线（φ1 mm）沿麻绳引出外延至距离井口100 m处。

1.3.3钢管井拔除

采用高压水幕气幕振动沉管法拔除钢井管，施工工艺流程：暴露管井顶部→与管井同心打入φ900 mm直径的钢套筒→用高压水幕气幕清除套管与管井间的土体→液压冲抓斗清除管井→管井拔除→液压冲抓斗清除余留管井→孔位封堵及回填→拔除钢套管。

1）套管打入。钢套管内径φ900 mm，壁厚16 mm，长度32 m，分段打设。焊接时焊缝必须焊接牢固，打设时制作一专用夹具，用50 t履带吊车悬挂DZ135震动锤打设。为防止钢套管下部被硬物挤压损坏，对钢套管下端部采用钢板进行加固。钢套管打设时必须与钢管井同心，钢管底比需要清除的标高底低2 m。

2）高压水枪冲孔减摩。钢套管打设好后，利用钢套管内预先留置的高压水枪，用高压水泵不断向套管内冲水，将钢套管内泥土充分液化，土体液化后的泥浆用泥浆泵抽出，通过泥浆管路输送到泥浆箱中，初步沉淀后及时用槽罐车外运。

3）钢管井拔除施工。高压水枪冲孔的底标高应达到要求清除管井的底标高，管井周围的土体液化并抽干后，直接用50 t吊车将管井吊出。

4）套管拔除及管井孔回填施工。管井孔回填之前利用导管注浆封堵套管底部。管井孔回填质量的好坏将严重影响到周边土体后期的沉降情况和后期盾构推进施工，经研究采用水泥土填充材料。套管拔除与回填应同步进行，利用钢套筒拔除过程中高频振动保证回填材料密实。

2　施工线路上存在混凝土桩

2.1工程概况

天津地铁1号线东延线双林—李楼盾构区间线路上存在信号塔，信号塔基础采用钢筋混凝土灌注桩基础，桩长21.0 m，直径600 mm，共6根，混凝土强度等级为C25混凝土。承台设计为矩形承台，混凝土强度等级为C35混凝土。

2.2施工方案设计

考虑经济性、安全性，可行性，经研究比选，决定采用360°全回转套管钻机施工，另配65 t履带吊配合。

2.3施工方案

2.3.1工艺流程

放出桩位中心→全回转套管钻机定位→钢套管压入、钻进、清除旧桩→桩孔回填→移至下一钻孔位置。

2.3.2施工准备、钻机就位

将承台挖出并拆除，拆除后采集旧桩坐标并保存备用，然后用水泥土回填压实。根据已布置孔位，制作定位钢板标记。钻机就位前应先将定位钢板按标记安放固定，钻机就位后调整好设备的水平度并随时观察和控制套管的垂直度，使之偏差低于1/300。

2.3.3套管压入、钻进、拔除旧桩

全回转钻机就位后，吊装第一节套管于钻机锲块中并夹紧，保持套管垂直度后，回转套管并下压，利用设备最大压入力压入套管，使套管内挤满泥土或障碍物拟达到止水目的，然后用冲抓斗从套管内抓土或用钢丝绳拔出旧桩，一边抓土（拔桩）、一边继续下压套管。

第一节套管压入时，套管高度需要高于钻机平台1.2～1.5 m，以便接管。接管后检测垂直度，发现套管倾斜马上进行纠偏调整，保证其垂直度偏差控制在1/300左右。然后，套管继续下压抓土（拔桩），直至旧桩底部。本工程的旧桩为全笼，采用将桩分段然后用钢丝绳吊出。套管在旋转钻入的过程中套管带着套管内土体旋转，对旧桩产生摩擦力从而旧桩会受到旋转扭力。随着套管的钻入对旧桩的扭力逐渐增大，当扭力大于旧桩的承受能力时就会断裂。当旧桩承受能力过大不能在理想位置断裂时，采用钢楔子塞在桩于套管内壁之间，然后旋转套管将桩扭断。

2.3.4桩孔回填

经比较，旧桩拔除后采用水泥土回填，相对比较有利于盾构的推进。水泥土是在一般的素土中掺入7%～10%水泥翻拌均匀后填入孔内。水泥与土搅拌后的水泥土回填采用挖机一斗一斗灌入孔内，由于水泥土填入孔内是松土，回填过程中通过土体的自重冲击力使土体密实，边回填边拔除钢套管，当填筑至上部后拔出钢套管移除拔桩机械，因上部土体冲击力较小，采用重锤击实，该施工方法回填的土体密实度较好。