苏州地铁盾构施工桥梁桩基砸桩破除技术

王冬晓（中铁十七局集团上海轨道交通工程有限公司，上海 200120）

城市地铁在中国的起步较慢，但发展速度却很快。随着城市地铁的发展，地铁在城市交通中所扮演的角色越来越重要。加之现在城市的发展对环境保护的要求逐渐提高，对地铁的施工要求也在逐步攀升。在原有的城市交通网中增加地铁，势必影响原有的交通网。苏州作为“水米之乡”，桥在原有的城市交通网中占有重要地位。因此，苏州地铁穿越大量的桥梁。本文基于苏州地铁二号线延伸线金谷路站—松涛街站区间盾构穿越桥梁桩基，对桥梁桩基的破除施工技术进行简单的说明。

1 工程概况

松涛街站-金谷路站区间隧道线路总体为东西走向。线路始于金谷路站西端头井，出站后下穿星塘街 1 号桥、星塘街、林泉路、雪堂街，到达松涛街站东端头井。区间隧道线路长度为：左线长 1489.324 m（含短链 0.476 m）,右线长 1489.800 m。平面线路间距 13.0～17.0 m, 隧道埋深9.0～17.3 m,最大纵坡为 2.5%，最小纵坡为 0.35%。其中星塘街 1 号桥位于创苑路与星塘街路口，桥梁桩基为钻孔灌注桩，桩径 1200 mm，桩长 21 m，桩底标高为 -19.7 m，桥梁桩基侵入隧道结构范围，需对其进行破除。

苏州地区地层属于软土地层，根据区间地质纵剖面图显示桥梁桩基穿越的土层由上往下依次为 ③1 黏土层、③2 粉质黏土层、④1 粉质黏土层、④2 粉土层和 ⑤1 粉质黏土层。

2 施工环境复杂

2.1 桥梁原貌

星塘街 1 号桥为三孔简支板梁桥，上部结构为装配式钢筋混凝土实心板，下部结构为单排架柱式墩，该桥是星塘街交通路线的重要组成部分。桥下为流动性河流，水深2.5 m。沿桥的东西方向布置的管线较多，主要为埋入地下的电信、雨水管、污水管道、燃气管、给水管、2 万 V 电缆等。桥梁桩基上部为 200 KV 高压架空线，安全作业距离为高压电缆外 6 m，电缆距河床距离为 13 m。

2.2 桥梁桩基破除必要性分析

根据苏州地质特点，区间隧道推进盾构机选用 TM 634 PMX 土压平衡盾构机，该盾构机刀盘无切削桩基的能力，若侵入隧道内的桥梁桩基不处理，盾构机无法顺利推进。若桥梁桩基处理不彻底，桩基混凝土、钢筋附着在刀盘上影响切削土体，造成地面大面积沉降、盾构机姿态无法控制。

2.3 桥梁桩基破除方案选定

桩基破除方法很多，但基于本场地的施工环境，上部的200 KV 高压架空线，限制了破除桩基的设备高度，要求设备高度在 7 m 左右。对桥梁桩基破除方案选定为砸碎破除，用重锤将桩基砸碎，利用泥浆循环将混凝土渣清除，磁铁将钢筋吸出。

2.4 桥梁桩基测量放样

为保证盾构机通过范围桩基清除干净，将所有桩基共16 根全部挖出，并测量其桩位中心坐标留存。河床淤泥置换土回填完成后，对隧道边线外放 1 m 范围进行放样，并用白灰撒出边线。将此范围内的灌注桩利用其中心坐标，放样处位置，用白灰撒出边线。对有影响的桩基进行破除。

经放样测设，在盾构机穿越范围内共有 8 根桩基影响盾构的掘进施工，其中左线 4 根，右线 4 根，桩基与隧道平纵面图如图 1 所示。盾构机采用小松 TM 634 PMX 型，管片外径为 6200 mm，原桥梁桥台基础底标高 -2.5 m，河床底标高为 -1.2 m，灌注桩底标高 -19.7 m。

图1 星塘街 1 号桥与区间隧道相互关系平面图

3 桥梁桩基砸除施工

3.1 桩基组装就位

受施工高度的限制，本场地施工时所有的设备架立、移动均由挖机配合施工。砸桩桩机由挖机拖移就位。砸桩机架在施工过程中，对垂直度要求高，以保证砸除桩基不偏斜。防止施工中移位和不均匀沉陷，在桩机下部垫 2 cm 厚钢板。 安装桩机时要求转盘中心同钻架上起吊滑轮在同一轴线，钻杆位置偏差 ≤2 cm。

砸除施工中，最重要的工具为重锤，重锤重量为 5 t，高达 2 m。本次破除的灌注桩直径为 1.2 m，为保证砸除干净，根据重锤底部直径约为砸除桩径的 1.5 倍，本次砸除重锤选用 1.8 m 直径的重锤。

3.2 砸除施工

3.2.1 工艺流程

平整场地→桩位放样→组装设备→安放钢护筒→桩机就位→砸至设计深度→提出重锤→二次清孔→M 5 砂浆回填。

3.2.2 过程控制

桩机的垂直度直接影响到桩基砸除的效果。砸除桩机移位发生偏斜，则桩基砸除不彻底，对盾构机的顺利通过造成很大的安全隐患。每砸进 2 m，清理钢筋一次。将吸铁石放进孔内至底部，将砸断的钢筋吸出。这种做法可避免砸断的钢筋在砸进过程中溅入孔径四周的泥土内，影响后期盾构机的推进。

砸进至设计高程以后，对孔位、孔深等情况进行量测复验，经确认后立即进行清孔工作。清孔时及时向孔内注入新鲜泥浆，保持孔内水头以防坍孔。清孔须 2 次，沉渣厚度不超过 100 mm。清孔时应保持钻孔内水位高出地下水位1.5～2.0 m，以免影响桩的承载力和防止坍孔。

3.3 回填

3.3.1 安放导管

根据盾构机推进对土质的要求，在回填时采用 M 5 砂浆回填。回填采用导管灌注砂浆。导管采用内径为φ300 mm钢管，底节 3 m，普通节 2 m，加配 1 m 长的调节导管。在使用前要通过试拼和密封性检查。

导管安装完毕后，随即进行二次清孔。清孔后检测孔底沉渣厚度及泥浆指标：泥浆比重 1.2～1.35，含砂量＜4%，沉渣厚度 ≤100 mm。

3.3.2 水下砂浆灌注

砂浆灌筑是砸桩的最后一道工序，保障砂浆灌筑连续、紧凑的进行。正式拌制砂浆前，根据试配结果，选择合适的配比。采用集中拌制砂浆，砂浆罐车运输，地泵配合施工。在砂浆开灌前要有桩体一半混凝土到场；导管居中安放入孔，导管底距孔底高度控制在 35～40 cm，且第一节导管长度 ≥4 m，导管上端连接混凝土漏斗，其容量 ≥1.5 m3。开始灌注时，在漏斗下端设隔水塞。待初灌砂浆足够后，截断隔水塞的系接铁丝，使砂浆猝然落下，迅速落至孔底并把导管裹住，封底混凝土,使导管埋入混凝土的深度 ≥2.0 m。每根桩的水下砂浆灌注工作紧凑、连续地进行，严禁中途停工，同时，注意观察导管内砂浆下降和孔内水位升降情况，及时测量孔内砂浆面高度，保证导管埋入砂浆深度在2～4 m 范围内，砂浆灌筑过程中导管应始终埋在砂浆中，严禁将导管提出砂浆面。

3.4 效果检测

为保证盾构机顺利穿越该区域，在穿越前对处理桩基位置坐标进行确定，计算出刀盘碰到处理桩基的里程，并加大该处的注浆量。2013 年 12 月 21 日和 2014 年 5 月 23 日盾构机两次顺利穿越该区域，在穿越过程中盾构机除推力略微增大外，其他无明显变化。

4 结 语

由此可以看出，该施工工艺在苏州轨道交通 2 号线东延伸 04 标松涛街站—金谷路站区间得到成功应用。与拔桩相比，砸桩在施工过程中，不需要太多的人工及机械配合，对周边环境的污染较小，施工过程中的安全系数更高更安全且费用是拔桩的一半。同时在保证盾构机充足的穿越空间后，下部的桩基无需再进行处理，在根本上减少的额外费用的产生，切实做到既保证了高压电缆的安全，桩基的破除无残留，又节省了成本。