用于盾构开仓的不扩散桩施工技术

（广东华隧建设集团股份有限公司，广东 广州 510335）

在盾构施工中，盾构开仓换刀施工是盾构施工过程中要求较高的施工工序，通常在开仓换刀前都会进行土体加固作业。在对盾构筒体及刀盘附近的土体进行加固，浇筑桩基砼时，砼容易扩散至刀盘及盾构筒体区域，造成盾构裹死，影响后续盾构掘进施工。为解决盾构刀盘及筒体附近桩基施工引起盾构裹死的问题，用于盾构开仓的不扩散桩施工技术就是应对这一难题的关键。

1 工程概况

南宁地铁1号线动物园站－鲁班路站区间线路长度1 438m，线路最小埋深15m，最大埋深23m，采用土压平衡盾构掘进。左线盾构刀尖在切削到达加固体外侧的600mm厚素连续墙约416mm后，掘进速度由正常掘进时的 70～80mm/min下 降 到 0～1mm/min，刀盘扭矩由正常掘进时的1.4～1.6MNm上升到4.5MNm，多次出现扭矩超限跳停情况，刀盘转速为0.6～1.0rpm,推力为12 000～15 000kN，根据上述掘进参数变化判断为刀具磨损严重，已不具备切削素连墙的能力。

通过地质勘察，到达端头下部主要穿越地层为圆砾⑤1-1，隧道上部及顶部少量粉土③1，区间地下水与邕江水力联系，地下水主要赋存于圆砾地层中，属松散岩类孔隙水，具承压性，水量丰富。

为确保后续盾构施工安全及盾构到达，采用在盾构四周进行土体加固后在刀盘上方开挖竖井的方式清除刀盘上方的土体露出刀盘上部后，再进行开仓换刀作业，加固施工包含钻孔桩12根，单根桩长16.5m，桩径1m，土体加固平面布置见图1。按照以往钻孔桩施工经验，浇筑桩基砼时，砼容易扩散至刀盘及盾构筒体区域，造成盾构裹死，因此需采取可靠有效的措施控制砼扩散，确保盾构安全。

图1 竖井钻孔桩平面布置图

2 不扩散桩施工成孔及施工顺序

不扩散桩采用旋挖钻机成孔，成孔过程中采用泥浆护壁。由于围护桩距离盾构主机及刀盘较近，为防止旋挖桩浇筑砼过程中塌孔导致钻孔桩与盾构刀盘连通导致后期砼进入盾构筒体及刀盘区域，需在工程开工前，根据测量控制网，精确测放各桩位点，钻机就位时必须稳固、竖直、水平，定位准确，钻头中心与桩位中心误差不大于10mm，埋设护筒时倾斜度控制在0.3%以内，护筒埋设偏差不超过30mm，并经由测量人员进行桩位复核校正护筒四周用黏土回填，分层夯实。

成孔过程要控制好泥浆质量，防止塌孔，利用钻进过程中钻头对泥土的搅拌作用自然造浆，在施工过程中泥浆比重控制在1.0～1.1之间，泥浆在循环过程中在孔壁表面形成泥皮，和泥浆的自重对孔壁形成护壁起保护桩孔作用，防止孔壁坍塌。

施工时宜采用跳打法施工，相邻桩的砼强度达到一定强度后，方可进行另一根桩的施工，防止对刚完成砼浇筑施工的桩基破坏。

成孔后，分2次进行清孔控制桩底成渣厚度，确保沉渣厚度小于200mm，减小沉渣对桩基施工质量和防渗透袋的效果的影响。

3 防渗透袋材质选用及安装

不扩散桩基施工方法关键在于桩基钢筋笼外套一个防渗透袋，通过试验比对得出由帆布制作的防渗透袋最能达到设计要求，本项目的加固桩桩径为1m，桩长16.5m，防渗透袋直径1.2m，长度16.5m。

加固桩采用旋挖钻机成孔，成孔过程中采用泥浆护壁。利用钻进过程中钻头对泥土的搅拌作用自然造浆，在施工过程中泥浆比重控制在1.0～1.1之间，泥浆在循环过程中在孔壁表面形成泥皮，和泥浆的自重对孔壁形成护壁起保护桩孔作用，防止孔壁坍塌。这在防渗透袋制作中，需在底部开透压孔，经过前提试验比对得出透压孔直径为30～50mm的圆孔，数量6～10个，优选为9个，透压口的增设确保了桩基钢筋笼在下放时防渗透袋内外压力一致，避免钢筋笼下放的不便和对防渗透袋的破坏，防渗透袋透压孔分布见图2。通过浇筑桩基砼后利用加固孔底部的砼将透压孔封堵。

防渗透袋安装时通过弹性勒带（图2）固定在桩基钢筋笼的外圆周上，相邻的两根所述弹性勒带相隔1m。为能让防渗透袋更好的固定，桩基钢筋笼中相邻的两根主筋间增加一条直径8～10mm的辅助钢筋。防止了砼在浇筑过后对盾构周围土体的扩散，进而保证盾构后续工作的进行。

4 不扩散桩钢筋笼制作

不扩散桩施工技术中的防渗透袋选用帆布袋，常规方法制作的加固桩钢筋笼会对防渗透袋产生破坏，从而失去应有的设计效果。通过对钢筋笼制作方法的比对，优选了一套适用本项目桩基钢筋笼制作的方法，桩基钢筋笼运用常规制作方法按照设计尺寸加工，但在底部中的主筋向内反弯180°且弯起高度80～120mm，将桩基钢筋笼底部中向内反弯的钢筋尾部焊一个圆形的钢筋网，钢筋网外凸呈球状，按照这种制作方法加工完成的桩基钢筋笼，在安装完毕防渗透袋下放桩孔时既能保护防渗透袋又能起到导向作用。

图2 不扩散桩钢筋笼剖面示意图

5 结 语

通过对“用于盾构开仓不扩散桩施工技术”的研究和应用，总结得出在桩基钢筋笼外套防渗透帆布袋，能有效防止桩基砼扩散至盾构刀盘及筒体，在进行有效的盾构附近土体加固的同时，可防止因桩基砼扩散造成盾构裹死，增加了社会效益和经济效益，并能有效保证工程的进度和安全。本技术适用于在避免砼扩散的桩基施工中，特别是涉及需要控制桩体砼扩散和其它结构隔离，例如盾构刀盘及筒体附近的桩基施工。该施工技术操作简便，施工材料来源广，能快捷达到施工要求，缩短工期，易于推广，应用前景广阔。

[参考文献]

[1]罗富荣，乐贵平，潘秀明，等.轨道交通车站工程施工质量验收标准（第1版)[M].北京：中国建筑工业出版社.2010.