地铁盾构隧道障碍桩拔除施工技术研究

刘启刚（合肥城市轨道交通有限公司，安徽 合肥230001）

地铁盾构隧道障碍桩拔除施工技术研究

刘启刚（合肥城市轨道交通有限公司，安徽 合肥230001）

本文以南京地铁二号线TA07标外秦淮河堤岸障碍抗滑桩拔除为例，研究了地铁盾构隧道障碍拔出施工技术，首先对该工程进行简要描述，摆出困难所在；然后对不同的拔桩方案的优缺点进行对比分析和优化，敲定套钻、套冲成孔减摩吊出法为拔桩方案；接着对施工方案中的计算问题进行分析；最后叙述了施工的工艺要求，并且对应对相应要求的措施进行了分析。该方案最终成功的将盾构区间隧道里面的障碍桩拔除。

地铁；盾构区间；障碍桩；拔除

1 工程概述

南京地铁二号线从莫愁湖站到汉中门站的标段号为TA07，这段区间的起始站是莫愁湖，先沿着汉中门向东，然后向北穿过秦淮河到达石城桥，最后从汉中门立交桥的墩间穿过，到达汉中门站。右线长816.192m，左线长828.869m。左岸离秦淮河附近区间隧道线内间距是13.08m，右岸离秦淮河附近区间隧道线内间距是14.57m。

外秦淮河在某些地段存在着地质水平较差的问题，所以对岸坡的加固是必要的，所以秦淮河在出于既防洪又美观的考虑下，左右岸均采用了不同形式的灌注桩与防洪墙相结合的防护形式。右岸出于抗滑的考虑采用了双排φ600mm@1500mm灌注桩，两排之间的距离为2.1m，且灌注桩的长度为23m，深度为16m。承台宽度为3.5m，厚度为0.6m，在其上面建造的防洪墙为钢筋混凝土悬臂结构。坡面防护从河底抛石护脚加上护坡到岸边的2m高的挡土墙，再加上2.2m的观光平台，1：7.1的填土放坡至3.5m高的防洪墙。左岸出于抗滑的考虑采用了单排φ800mm@1500mm灌注桩，灌注桩的长度为25m，深度为19m，承台的宽度为1.6m，厚度为0.6m；坡面防护从河底小护脚加护坡到岸边防洪墙抗滑抗倾覆，再加上4.3m的观光平台，岸堤小护脚加上5.3m的放坡（反压护坡）至老挡墙。

该线路在秦淮河附近的地质条件较差，主要成分为淤泥质粉质黏土，较深层地段含有粉质粘土和粉土，基岩是斜向分布的且表面坡度比较陡，埋深高差也比较大，具体状况见表1。

表1 外秦淮河盾构隧道穿越段地质状况表

2 障碍桩清除的机理

清除障碍桩是势在必行的，它关乎着盾构机是否安全的问题，如果不清除这些侵入隧道中的内部有钢筋笼的障碍桩，振冲灌注桩群，在盾构施工的时候就会使得刀盘切到钢筋笼，对于施工这便是带来了致命性的障碍[1]。

清除障碍桩的步骤如下：首先原桩和土体和障碍物分开，以减少或消除它们间的摩阻力，再用起重机将桩体从土中拔出，或者是用震动锤打击，将桩体送到桩顶处于盾构轮廓线底标高之下的位置。

3 障碍桩处理方案

3.1 施工方案的确定

（1）静拔（千斤顶顶桩）法

静拔法由于选用的预制方桩是打入桩，自身强度很难可以达到上拔力的需要，因为它一般是用焊接法来将两段桩接在一起的，所以打桩和接头质量都会对其强度有所影响。故为了不影响施工，此法只可当做一种辅助的方法。

（2）桩周取土减摩振拔法

桩周取土减摩振拔法是将桩周的土取出以减少桩体与桩周土壤的摩阻力，再利用振动锤拔除桩体。这种方法很明显的劣势就是施工的进度太慢，且成本过高，最重要的是由于喷射注浆的原因对环境也有较大的影响。

（3）套钻、套冲成孔减摩吊出法

套钻、套冲成孔减摩吊出法分为两种形式，套筒套钻成孔套取以及套筒锤冲成孔套取。前者采用的回转钻施工效率很高，而后者采用的冲击钻可以克服回转钻在钻的过程中存在的困难，例如桩体垂直度偏差大或者摩托力过大导致钻机功率供应不上的困难。所以在施工的过程中，采用回转钻套取为主要方法，冲击钻套取辅助，便是十分行之有效的方法。该方法在之前的地铁障碍桩拔除工程实践中已经得到成功的应用，而且它操作简单，效率也比较高，其缺点是准备期比较长，对钻机扭矩要求较大。

（4）振动沉管加水力切割拔桩法

振动沉管加水力切割拔桩法选择无缝钢管作为沉管，将其打到桩底，再通过机械的方法或者用高压水冲的方法，将桩周土体与桩体分离，减少桩底的摩阻力直至完全失去，再用起重机把桩体从孔中拔出，最后把沉管也拔出来。这个方法在施工上是比较简单的，而且成本较低，但他的缺点是工时消耗较大，而且一般为了提高工作效率需要选用大功率设备，故排放的噪声对周围环境的影响也较大[2]。

最终，经过以上详细的分析，以及在对工期、质量、安全、周边环境要求的综合考虑之下，再加上对实际地层的适应性综合考虑对比的基础之上，我们选取第三种方案，即套钻、套冲成孔减摩吊出法来进行施工。

3.2 施工工艺要求及应对措施

障碍桩拔除施工的工艺流程图如图1所示。

图1 障碍桩拔除施工工艺流程图

（1）详细勘测，确定桩位：

在设计资料不详尽的情况下，进入现场后将主要根据地铁设计走向，对地面进行控制测量，规划详细线路位置。对地铁线路通过地段进行仔细地质勘探，以便掌握各处桩位放置的位置，进而确定所需的桩长和桩径，这些资料将是下一步施工拔桩的基础[3]。

（2）人工挖孔揭露原有桩基：

在开始钻进之前为了使钻孔定位更加准确，吊出作业更加便利，需要人工挖孔和埋设一个直径1.2m深度2.5～3m的护桩。

（3）设备改装和特制钻具：

当现有设备不能满足大扭矩的要求时，通常需要对设备和钻具进行改装、改进。用改装的大功率电机、卷扬机和慢档变速箱配合大口径桩机使用。这里使用特制φ1200mm×8mm大套管跟管钻具和φ1500mm的钻头及φ1400mm笼式冲击钻头。

（4）成孔工艺：

打桩过程中，桩孔的深度较大时，泥浆泵就会所承受较大的压力和产生较多的流量，就会导致跟管钻进排碴不良的情况，进而不能达到理想的设计深度，所以应该使用冲击成孔的方法完成钻孔。

在每次加套管时，应该仔细检查连接螺栓，确保螺栓紧固防止套管的连接法兰出现漏浆现象，导致套管内泥浆压力降低，从而保证钻进过程中泥浆有足够的循环压力，达到孔不被碴堵的效果。

泥浆进行循环时，要经过两次净化，还要实时监测泥浆的质量，定时清理沉淀池中的杂物。泥浆的控制指标：粘度18～22s；含砂率不大于8%；胶体率不小于90%。

详细的施工记录是钻孔过程必要行为，只有施工超过原有基础深度的500mm时，才能够停止钻进。

（5）吊车就位拔桩：

拔桩工程实际是一种循环的过程，桩基被钢丝绳缠绕固定，用吊车把桩拔至预制桩接桩的部分时，用夹具夹稳，最后把桩与桩的接头部分用氧气割开，分节堆放吊出的桩。

（6）吊桩中途发生断桩：

为了防止灌注桩有接桩的情况，导致在吊桩的过程中使两节桩体出现断落的情况，则应该在拔出下一节桩体之前，进行重新系扣。

（7）内残留铁件：

将障碍桩吊出以后，需要把孔内遗留的桩尖以及废弃短钢筋打捞出来，这时可采用强力磁铁或者在钻孔时预留出1-1.5m的深度其大于隧道地面。

（8）场地恢复：

为保护原来的地质结构和周围环境，以及保证后续施工的顺利完成，必须将原有障碍桩留下的钻孔回填到原地面标高。可选择水泥粘土砂浆这种材料来在进行灌注回填，并采用水下混凝土灌注工艺。选用该材料是因为它的强度够大，可以止水帷幕，这为施工安全及质量提供了保障。

4 结论

经过实践可以得出，采用文中选用方法进行障碍桩的拆除是质量优且效率高的，尤其是采用了本文方法后，施工过程中断桩的情况有了明显的减少，这对于地铁盾构隧道障碍桩拔除施工工程是具有非凡意义的，同时也是该类工程的一项巨大突破。总之，本文中选用的技术为类似的工程提供了一个值得借鉴的成功的工程经验。

[1]陈世明.地铁盾构隧道沿线障碍桩冲桩破除[J].隧道建设，2010，30（1）：106～109.

[2]董明钢.盾构隧道施工安全的若干问题研究[D].上海：同济大学，2005.

[3]丁振明，米保伟，蒋 毅，等.地铁工程盾构侵入障碍桩处理施工技术[J].建筑技术，2012，43（02）：177～178.

U231+.3

A

2095-2066（2016）22-0231-02

2016-7-22