盾构施工穿越公路隧道围护结构排桩拔除技术

陈英才++谭啸峰

摘 要：城市地铁隧道布设受到越来越多的地下结构物影响，特别在周边环境复杂的情况下，盾构隧道不可避免的需要穿越部分结构物，但目前盾构机无法直接有效的切割钢筋混凝土结构。本文以广州某盾构区间为例，介绍了盾构穿越公路隧道围护结构大量桩基，采用全套筒全回转钻机对隧道内桩基进行拔除处理的方法。

关键词：盾构施工；公路隧道围护；排桩拔除技术

中图分类号：U231 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）13-0094-02

1 工程概况

广州地铁14号线1标土建工程邓村—江埔站区间盾构隧道于从化大道与从城大道交汇处下穿从化大道下穿隧道围护结构钻孔灌注桩（如图1）。影响范围内共有42根灌注桩（其中B类桩37根，长度15.8m，直径1m；C类桩5根，长度11.5m，直径1m）侵入盾构隧道，为了确保隧道顺利施工，必须在盾构机到达该处前先行拔除侵入隧道的所有桩体。

根据地质勘察资料可知，围护结构桩基所处的地层从上至下分别为<4N-2>粉质粘土层、<3-1>粉细砂层、<3-2>原状土层层、<3-3>砾砂层、<7-1>强风化砂砾岩、<8-1>中风化砂砾岩（如图2）。

2 全套筒全回转切桩工法简介

全套筒全回转钻机清桩施工技术是： 全回转设备是能够驱动钢套管进行360°回转，并将钢套管压入和拔除的施工机械。该设备在作业时产生下压力和扭矩，驱动钢套管转动，利用管口的高强刀头对土体、岩层及钢筋混凝土等障碍物进行切削，利用套管的护壁作用，然后用液压冲抓斗将钢套管内物体抓出，在套管内进行清障拔桩作业。清障完成后，进行钢套筒内回填水泥土施工。由于回填土较为松散，为避免后期沉降给周围环境带来不利的影响，在回填完成后立即对回填土进行填充注浆，以确保回填土的强度。

3 设备选型

整套设备包括全回转驱动装置、钢套管、液压冲抓斗，为了实现对切割后的大体积混凝土进行破碎，有些情况下还配有专用钻头，另外，还配备了履带式起重机，进行液压冲抓斗的使用同时为套筒扭矩提供平衡反力。

全回转动力设备主要是为套管360°回转以及刀头切割障碍物提供动力，包括上下抱箍夹紧系统和一套竖向顶升系统。上抱箍夹紧系统为主要紧锁系统，在液压驱动下将套管卡紧，便于给套管提供驱动扭矩和向下的压入力。标准套管的管径为1000～3000mm，如果当套管的管径较少时，可以在抱箍系统的内侧加钢垫块。下抱箍夹紧系统为辅助紧锁系统，在套管顶拔过程中上、下夹紧装置交替对套管紧锁，以防止套管出现下落的情况。竖向顶升系统主要用于对套管进行顶拔。驱动系统所能提供的最大压入力为机身的自重，当压入力不够的情况下可以额外增加配重块。回转速度设高、中、低三档速度，可以根据套管直径、地质条件以及扭矩的变化情况等选择最适宜的回转速度。

本次計划投入1台全套筒全回转钻机进行拔桩施工。另外，配备足够的辅助设备，详见设备配置表1。

4 施工工艺流程及方法

从城大道下穿隧道灌注桩桩体及冠梁在从城大道路面下方约4.7米处，项目部测量员放出桩体位置走向线，利用地质钻机进一步确定旧桩位置，然后进行拔桩施工，全部施工完成并经验收合格后，进行道路恢复工作，结合本工程实际情况，拟计划联系路政部门完成道路恢复工作。全套筒全回转钻机拔桩施工流程如下。（1）通过测量放线及地质钻机打孔确定桩位，将一定范围内的场地平整。如地质条件较差时在桩两侧浇筑混凝土垫层或铺设钢板，用于放置全套筒全回转钻机。（2）埋设直径1.2m套管，根据测量定位，将套管打入桩位。（3）钻机就位，驱动钢套管进行360°回转，将钢套筒慢慢压入，确保桩基精度，防止偏离桩位。管口的高强刀头对土体、岩层及钢筋混凝土等障碍物进行切削。（4）在钻入钢套筒的同时，插入高压水管，边冲管内的泥土，边下沉，以减少钢套筒钻入时的摩阻力和拔桩时的摩阻力。水枪插入深度始终小于钢管插入深度2m以上，以确保管内底部土塞效应，防止套管外侧土体进入管内，引起地面沉降。（5）将夹力棒打入土中，卡住套管，全套筒全回转钻机整体回转运动，分段将桩基拔出，将废桩拔出后，采用150吨履带吊进行起重吊装作业，用载重汽车将废桩运出现场。（6）用原状土层回填桩孔，回填至基坑底面，待所有桩体拔除完后进行基坑回填，待回填完成后埋设袖阀管，进行注浆。（7）当废桩拔除后，用载重汽车将废桩运出现场。（8）清孔完成后，对孔回填原状土层，待回填完成后，采用套管护壁水冲法钻进成孔埋设袖阀管，袖阀管采用φ50×5mm柔性塑胶管，分段长度为1m。地面一下1m的距离范围内采用速凝水泥砂浆封堵，以防止注浆过程中冒浆现象的发生。采取分段式注浆，注浆步距一般选取0.6～1m，对于砂层，注浆步距宜采用低值；对卵石或破碎岩层，注浆步距宜采用高值。注浆结束后，在注浆管上口盖上闷盖，以便于复注施工。

5 结语

全回转清障拔桩施工工法安全可靠，对土体扰动小，在钢套管内进行清障拔桩及回填施工，对地下原状土不破坏或破坏小，对地下土体不产生扰动或产生很小的扰动。由于钢套管对孔壁的支撑，在钢套管周边的土体应力尚未释放时，就已经将障碍物清除并及时回填，对周边的构筑物无影响。

施工速度快、质量高，且适用范围广泛该工法可根据工程需要进行各类拔桩清障施工，如各种形式、各种规格、环境复杂、各种难度的旧钻孔灌注桩、预制桩、预应力管桩、地下残留旧钢筋混凝土、块石等障碍物。

施工风险小、保障后续工程施工全回转清障拔桩施工工法对障碍物进行切割清障或将旧桩完整拔除，一般情况下能顺利达到施工目的。即使遇到特殊情况，采用履带式起重机悬挂小型液压冲抓斗进入钢套管内将剩余的断桩或障碍物抓出，100%确保清障彻底。

节能环保、优质高效本工法在拔桩的过程中，不会产生任何泥浆，且施工设备低噪音，施工速度快，且能保证施工质量。

快速经济、降低工程造价本工法清障拔桩是钢套管360度旋转切割切削，相比其它施工方法，受环境因素限制小，无需增加其它辅助设施，清障拔桩的施工效率高、风险低，具有良好的经济效益。