高水位盾构区间锚索拔除方法研究

郑联伟 吴涛 赵建胜 倪鹏杰 来启召

（1.中铁（上海）投资集团有限公司；2.中铁四局集团有限公司）

盾构法施工以其速度快、质量好、安全性高等优势,已成为地铁建设的主流施工方法。然而在地铁盾构施工过程中经常会遇到各种各样的地下障碍物，如废旧基础、锚杆、锚索等，给盾构施工安全及进度造成较大影响。

桩锚支护作为基坑中常用的一种支护形式，在实际工程中应用较多[1]，施工结束后，一般不进行拔出工作。当盾构施工线路与残留锚杆相遇时，由于锚杆通常由高强钢绞线制成，很难由盾构刀盘剪断，反而容易在刀盘处发生较为严重的缠绕，给盾构施工带来重大的施工风险。

针对盾构施工中遇到锚杆的情况，许多学者给出了不同的处理方法。马超[2]等对在软土地层出现的锚索侵入隧道情况，提出采用旋挖钻切割和三轴搅拌桩拔除法拔除锚索；游杰[3]等采用地面旋挖钻切割处理配合盾构推进的施工方案，解决了软弱地层中盾构穿越锚索的难题；王浩[4]提出了采用旋挖钻机垂直钻断锚索的方法处理锚索；李广良[5]依托郑州地铁1 号线区间穿越一高层建筑三层地下室围护结构的锚索拔除工程，对比了明挖基坑法、暗挖隧道法和人工挖孔拔锚三种方案，最终采用人工挖孔拔除锚索，取得良好效果。

上述处理侵入锚索的方案说明，在盾构施工中遇到地下障碍物时，需要综合考虑现场地质情况，周边环境和施工条件，选择适当的方法处理锚索。本文结合郑州地铁7 号线某区间锚索侵入的工程实例，详细介绍了锚索拔除施工方案的选择以及清除锚索的施工过程，分析了拔锚方案的正确性。

1 工程概况

郑州市轨道交通7 号线某区间隧道采用盾构法施工。已建门诊楼在施工地下围护结构时采用桩锚支护体系，施工完成后锚索未拔除，门诊楼锚索分六层，左线隧道与一期围护第五、六层锚索（约12 根）冲突，侵入隧道长度分别为第五层3.6m，第六层6.1m。勘察期间稳定水位埋深为11.0～14.1m，稳定水位标高为89.15～91.95m，医学院站北端头地下水位在隧顶以上约8.5m。郑大一附院南端头地下水位在隧顶以上约2m。锚索侵入情况剖面图见图1。侵入隧道锚索参数见表1，勘察期间稳定水位埋深为11.0～14.1m。

图1 郑大一附院门诊楼锚索E-E剖面与隧道位置关系剖面图

表1 侵入隧道锚索参数

2 锚索处理

锚索抗拉强度和韧性都比较好，对于侵入隧道的锚索必须在隧道施工前进行预处理，否则在盾构掘进时可能会遇到问题。本工程采用在道隧侧方开挖竖井+坑外注浆止水+坑内疏干降水方案进行锚索处理。施工流程图如图2所示。

图2 施工流程图

2.1竖井开挖

在竖井开挖施工前，先进行降水井施工，在竖井设计位置周围共打设8 口降水井，6 口降水井（J1～J6），2口观察井兼备井（GB1～GB2），深度31m，降水完成后开始进行竖井开挖。在隧道左线外侧1～2m 处开挖竖井。采用矩形竖井，竖井平面尺寸为7.7m×3.8m，深度21m，竖井采用倒挂井壁法施工。竖井与隧道位置关系剖面图见图1。

2.2泄压孔安装

竖井施工区域地下水位静水位为11m，由于开挖深度为20m，为保证降水井停运等突发状况发生时竖井井壁稳定性，在水位线以下的每榀钢架上安装6 个泄压孔兼作注浆孔以起到减小井壁壁后水土压力及发生渗漏水时可以进行注浆堵漏的作用。

泄压孔尺寸为边长20cm 的立方体，采用外径32mm镀锌钢管，长度80cm，过滤端20cm 管壁开孔，并用80 目滤网包裹严实，填充粒径5mm 的碎石作为滤料，钢管另一端安装A32 球阀作为放水开关同时兼作注浆孔。泄压孔结构图及实物模型见图3。

图3 泄压孔结构图及实物模型

2.3锚索拔除

2.3.1套管旋切套取锚固体

采用全液压zj-120型套管钻机。制作长度为1.0m的Φ159 的套管，将套管安装在套管钻机上，调整好钻进角度，钻进角度要与拔除锚索角度一致。将全部长度的锚固体装入套管中，然后将套管及锚固体一同拔出。

2.3.2套管及锚固体的拔除

将旋切套取完成的套管四周混凝土墙壁上安放承压钢板以防在液压拔取套管时破坏护壁，影响井内安全。利用专用拔管机具套在套管上，锁紧套管锁片，开动液压泵站，当套管松动后，注意观察套管拔出过程中周围支护结构及地面上变化情况，在确定安全的情况下方可继续施工。在拔出一节套管后，将其卸掉，用电镐或风镐将水泥体破碎，切断钢绞线然后进行下一环节的拔取，直至全部拔出，钻机拔除锚索示意图见图4。

图4 钻机拔锚示意图

2.3.3穿心千斤顶拔除锚索

根据详细的锚索位置图，下挖至需拔除的锚索，采用先沿锚索方向打入钢套管，后用千斤顶顶出锚索的方法。考虑到护壁不能承受千斤顶反力，需在孔中加一个直径170mm 的钢套管，周边用混凝土压实，放下钢护筒，再作一个高1000mm 的素混凝土操作面，待拔锚区域混凝土达到强度时，在锚索两边混凝土上垫上4 根工字钢，用钢板连接做一个反力架以承受千斤顶反力，使用穿心千斤顶夹住锚索，慢慢顶出，拔出锚索采用电动砂轮分段切割，吊出孔外切割，吊出孔外，直至锚索端头离隧道边线1m外，千斤顶拔锚施工图见图5。

图5 穿心千斤顶拔锚施工图

2.3.4沉淀泥浆

在施工过程中，应注意泥浆的沉淀，循环利用及泥浆对井下安全的影响等问题。在井下应挖排浆沟，排浆沟连接沉淀坑，沉淀坑应为两个。第一个沉淀渣土用，第二个为循环利用。要及时对第一个沉淀坑进行清渣，防止循环利用泥浆中渣土含量过大造成抱钻或无法排渣现象。还应注意泥浆在井中对土层的浸泡情况，必要时在坑中铺设一层塑料膜，防止泥浆中的水分浸湿土层，扰动地层稳定，造成安全问题。

2.3.5封堵锚索孔

在拔除工作完成后，应及时用水泥浆对锚索孔进行填充封堵。灌注水泥浆时应将注浆管插入孔底，防止孔内塌孔或渣土形成的封堵造成灌浆不实。

3 盾构穿越锚索区完成情况

通过该方法成功将郑大一附院门诊楼地下室围护结构侵入隧道区域的两层12 根锚索成功拔除，本区间盾构顺利穿越郑大一附院门诊楼地下室锚索区。施工前后地表最大下沉量3.96mm、最大上抬量0.98mm，建筑物竖向变形最大下沉量1.79mm、最大上抬量1.69mm，建筑物倾斜变形变化范围为-0.06‰～0.02‰，管线竖向位移最大下沉量2.4mm、最大上抬量1.9mm，均满足变形控制值要求，横通道开挖长度1 倍距离范围沉降微小，满足设计及规范要求。

4 结论

⑴本工程地铁盾构在施工过程中遇到侵入隧道的锚索时，采用竖井结合跟管钻进为主，高压水切割和千斤顶拔除为辅的方式对锚索进行处理，工程监测表明，该方法能够安全、经济地拔除锚索。

⑵竖井开挖过程中，通过在水位线以下的钢架上安装泄压孔以减小井壁壁后水压力，同时泄压孔又可兼做注浆孔，在发生渗漏水时能够进行注浆堵漏，从而保证竖井井壁的稳定性。