高水位盾構(gòu)區(qū)間錨索拔除方法研究

鄭聯(lián)偉 吳濤 趙建勝 倪鵬杰 來(lái)啟召

（1.中鐵（上海）投資集團(tuán)有限公司；2.中鐵四局集團(tuán)有限公司）

盾構(gòu)法施工以其速度快、質(zhì)量好、安全性高等優(yōu)勢(shì),已成為地鐵建設(shè)的主流施工方法。然而在地鐵盾構(gòu)施工過(guò)程中經(jīng)常會(huì)遇到各種各樣的地下障礙物，如廢舊基礎(chǔ)、錨桿、錨索等，給盾構(gòu)施工安全及進(jìn)度造成較大影響。

樁錨支護(hù)作為基坑中常用的一種支護(hù)形式，在實(shí)際工程中應(yīng)用較多[1]，施工結(jié)束后，一般不進(jìn)行拔出工作。當(dāng)盾構(gòu)施工線路與殘留錨桿相遇時(shí)，由于錨桿通常由高強(qiáng)鋼絞線制成，很難由盾構(gòu)刀盤剪斷，反而容易在刀盤處發(fā)生較為嚴(yán)重的纏繞，給盾構(gòu)施工帶來(lái)重大的施工風(fēng)險(xiǎn)。

針對(duì)盾構(gòu)施工中遇到錨桿的情況，許多學(xué)者給出了不同的處理方法。馬超[2]等對(duì)在軟土地層出現(xiàn)的錨索侵入隧道情況，提出采用旋挖鉆切割和三軸攪拌樁拔除法拔除錨索；游杰[3]等采用地面旋挖鉆切割處理配合盾構(gòu)推進(jìn)的施工方案，解決了軟弱地層中盾構(gòu)穿越錨索的難題；王浩[4]提出了采用旋挖鉆機(jī)垂直鉆斷錨索的方法處理錨索；李廣良[5]依托鄭州地鐵1 號(hào)線區(qū)間穿越一高層建筑三層地下室圍護(hù)結(jié)構(gòu)的錨索拔除工程，對(duì)比了明挖基坑法、暗挖隧道法和人工挖孔拔錨三種方案，最終采用人工挖孔拔除錨索，取得良好效果。

上述處理侵入錨索的方案說(shuō)明，在盾構(gòu)施工中遇到地下障礙物時(shí)，需要綜合考慮現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況，周邊環(huán)境和施工條件，選擇適當(dāng)?shù)姆椒ㄌ幚礤^索。本文結(jié)合鄭州地鐵7 號(hào)線某區(qū)間錨索侵入的工程實(shí)例，詳細(xì)介紹了錨索拔除施工方案的選擇以及清除錨索的施工過(guò)程，分析了拔錨方案的正確性。

1 工程概況

鄭州市軌道交通7 號(hào)線某區(qū)間隧道采用盾構(gòu)法施工。已建門診樓在施工地下圍護(hù)結(jié)構(gòu)時(shí)采用樁錨支護(hù)體系，施工完成后錨索未拔除，門診樓錨索分六層，左線隧道與一期圍護(hù)第五、六層錨索（約12 根）沖突，侵入隧道長(zhǎng)度分別為第五層3.6m，第六層6.1m。勘察期間穩(wěn)定水位埋深為11.0～14.1m，穩(wěn)定水位標(biāo)高為89.15～91.95m，醫(yī)學(xué)院站北端頭地下水位在隧頂以上約8.5m。鄭大一附院南端頭地下水位在隧頂以上約2m。錨索侵入情況剖面圖見(jiàn)圖1。侵入隧道錨索參數(shù)見(jiàn)表1，勘察期間穩(wěn)定水位埋深為11.0～14.1m。

圖1 鄭大一附院門診樓錨索E-E剖面與隧道位置關(guān)系剖面圖

表1 侵入隧道錨索參數(shù)

2 錨索處理

錨索抗拉強(qiáng)度和韌性都比較好，對(duì)于侵入隧道的錨索必須在隧道施工前進(jìn)行預(yù)處理，否則在盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)可能會(huì)遇到問(wèn)題。本工程采用在道隧側(cè)方開(kāi)挖豎井+坑外注漿止水+坑內(nèi)疏干降水方案進(jìn)行錨索處理。施工流程圖如圖2所示。

圖2 施工流程圖

2.1豎井開(kāi)挖

在豎井開(kāi)挖施工前，先進(jìn)行降水井施工，在豎井設(shè)計(jì)位置周圍共打設(shè)8 口降水井，6 口降水井（J1～J6），2口觀察井兼?zhèn)渚℅B1～GB2），深度31m，降水完成后開(kāi)始進(jìn)行豎井開(kāi)挖。在隧道左線外側(cè)1～2m 處開(kāi)挖豎井。采用矩形豎井，豎井平面尺寸為7.7m×3.8m，深度21m，豎井采用倒掛井壁法施工。豎井與隧道位置關(guān)系剖面圖見(jiàn)圖1。

2.2泄壓孔安裝

豎井施工區(qū)域地下水位靜水位為11m，由于開(kāi)挖深度為20m，為保證降水井停運(yùn)等突發(fā)狀況發(fā)生時(shí)豎井井壁穩(wěn)定性，在水位線以下的每榀鋼架上安裝6 個(gè)泄壓孔兼作注漿孔以起到減小井壁壁后水土壓力及發(fā)生滲漏水時(shí)可以進(jìn)行注漿堵漏的作用。

泄壓孔尺寸為邊長(zhǎng)20cm 的立方體，采用外徑32mm鍍鋅鋼管，長(zhǎng)度80cm，過(guò)濾端20cm 管壁開(kāi)孔，并用80 目濾網(wǎng)包裹嚴(yán)實(shí)，填充粒徑5mm 的碎石作為濾料，鋼管另一端安裝A32 球閥作為放水開(kāi)關(guān)同時(shí)兼作注漿孔。泄壓孔結(jié)構(gòu)圖及實(shí)物模型見(jiàn)圖3。

圖3 泄壓孔結(jié)構(gòu)圖及實(shí)物模型

2.3錨索拔除

2.3.1套管旋切套取錨固體

采用全液壓zj-120型套管鉆機(jī)。制作長(zhǎng)度為1.0m的Φ159 的套管，將套管安裝在套管鉆機(jī)上，調(diào)整好鉆進(jìn)角度，鉆進(jìn)角度要與拔除錨索角度一致。將全部長(zhǎng)度的錨固體裝入套管中，然后將套管及錨固體一同拔出。

2.3.2套管及錨固體的拔除

將旋切套取完成的套管四周混凝土墻壁上安放承壓鋼板以防在液壓拔取套管時(shí)破壞護(hù)壁，影響井內(nèi)安全。利用專用拔管機(jī)具套在套管上，鎖緊套管鎖片，開(kāi)動(dòng)液壓泵站，當(dāng)套管松動(dòng)后，注意觀察套管拔出過(guò)程中周圍支護(hù)結(jié)構(gòu)及地面上變化情況，在確定安全的情況下方可繼續(xù)施工。在拔出一節(jié)套管后，將其卸掉，用電鎬或風(fēng)鎬將水泥體破碎，切斷鋼絞線然后進(jìn)行下一環(huán)節(jié)的拔取，直至全部拔出，鉆機(jī)拔除錨索示意圖見(jiàn)圖4。

圖4 鉆機(jī)拔錨示意圖

2.3.3穿心千斤頂拔除錨索

根據(jù)詳細(xì)的錨索位置圖，下挖至需拔除的錨索，采用先沿錨索方向打入鋼套管，后用千斤頂頂出錨索的方法?？紤]到護(hù)壁不能承受千斤頂反力，需在孔中加一個(gè)直徑170mm 的鋼套管，周邊用混凝土壓實(shí)，放下鋼護(hù)筒，再作一個(gè)高1000mm 的素混凝土操作面，待拔錨區(qū)域混凝土達(dá)到強(qiáng)度時(shí)，在錨索兩邊混凝土上墊上4 根工字鋼，用鋼板連接做一個(gè)反力架以承受千斤頂反力，使用穿心千斤頂夾住錨索，慢慢頂出，拔出錨索采用電動(dòng)砂輪分段切割，吊出孔外切割，吊出孔外，直至錨索端頭離隧道邊線1m外，千斤頂拔錨施工圖見(jiàn)圖5。

圖5 穿心千斤頂拔錨施工圖

2.3.4沉淀泥漿

在施工過(guò)程中，應(yīng)注意泥漿的沉淀，循環(huán)利用及泥漿對(duì)井下安全的影響等問(wèn)題。在井下應(yīng)挖排漿溝，排漿溝連接沉淀坑，沉淀坑應(yīng)為兩個(gè)。第一個(gè)沉淀渣土用，第二個(gè)為循環(huán)利用。要及時(shí)對(duì)第一個(gè)沉淀坑進(jìn)行清渣，防止循環(huán)利用泥漿中渣土含量過(guò)大造成抱鉆或無(wú)法排渣現(xiàn)象。還應(yīng)注意泥漿在井中對(duì)土層的浸泡情況，必要時(shí)在坑中鋪設(shè)一層塑料膜，防止泥漿中的水分浸濕土層，擾動(dòng)地層穩(wěn)定，造成安全問(wèn)題。

2.3.5封堵錨索孔

在拔除工作完成后，應(yīng)及時(shí)用水泥漿對(duì)錨索孔進(jìn)行填充封堵。灌注水泥漿時(shí)應(yīng)將注漿管插入孔底，防止孔內(nèi)塌孔或渣土形成的封堵造成灌漿不實(shí)。

3 盾構(gòu)穿越錨索區(qū)完成情況

通過(guò)該方法成功將鄭大一附院門診樓地下室圍護(hù)結(jié)構(gòu)侵入隧道區(qū)域的兩層12 根錨索成功拔除，本區(qū)間盾構(gòu)順利穿越鄭大一附院門診樓地下室錨索區(qū)。施工前后地表最大下沉量3.96mm、最大上抬量0.98mm，建筑物豎向變形最大下沉量1.79mm、最大上抬量1.69mm，建筑物傾斜變形變化范圍為-0.06‰～0.02‰，管線豎向位移最大下沉量2.4mm、最大上抬量1.9mm，均滿足變形控制值要求，橫通道開(kāi)挖長(zhǎng)度1 倍距離范圍沉降微小，滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

4 結(jié)論

⑴本工程地鐵盾構(gòu)在施工過(guò)程中遇到侵入隧道的錨索時(shí)，采用豎井結(jié)合跟管鉆進(jìn)為主，高壓水切割和千斤頂拔除為輔的方式對(duì)錨索進(jìn)行處理，工程監(jiān)測(cè)表明，該方法能夠安全、經(jīng)濟(jì)地拔除錨索。

⑵豎井開(kāi)挖過(guò)程中，通過(guò)在水位線以下的鋼架上安裝泄壓孔以減小井壁壁后水壓力，同時(shí)泄壓孔又可兼做注漿孔，在發(fā)生滲漏水時(shí)能夠進(jìn)行注漿堵漏，從而保證豎井井壁的穩(wěn)定性。