盾構(gòu)推進(jìn)過(guò)程中障礙樁的拔除技術(shù)
摘 要：在城市軌道交通建設(shè)過(guò)程中，盾構(gòu)施工的線路經(jīng)常會(huì)遇到既有建筑物的樁基。在線路規(guī)劃確定的情況下，必須進(jìn)行障礙樁的拔出。通過(guò)具體的工程實(shí)例，對(duì)拔樁的設(shè)計(jì)，施工以及突發(fā)事件的處理進(jìn)行了分析。關(guān)鍵詞：盾構(gòu)隧道、樁基、拔樁
1 引言
在現(xiàn)代化的城市發(fā)展過(guò)程中，需要建設(shè)城市軌道交通設(shè)施。盡管在地鐵線路規(guī)劃過(guò)程中，原則上盡量采用現(xiàn)有干線道路下面空間，但是由于城市內(nèi)既有建筑物林立，在地鐵隧道盾構(gòu)施工過(guò)程中，難免遇到隧道需要從現(xiàn)有建筑物下的樁基穿過(guò)。為使盾構(gòu)順利推進(jìn)，需要進(jìn)行隧道盾構(gòu)前方障礙物的拔除施工，這也成為城市地下通道挖掘過(guò)程中重要的工藝。
一般拔樁施工場(chǎng)地分為地下、地上及水上等幾類(lèi)，針對(duì)不同的情況有不同方案及拔樁設(shè)備，如橋墩臺(tái)的樁基拔除可能在水上進(jìn)行，要借助船舶等作為反力裝置進(jìn)行拔樁施工；而陸上拔樁則可能要用到專(zhuān)用拔樁機(jī)、起重機(jī)及千斤頂?shù)取．?dāng)要拔除的樁基的上方或周?chē)慕ㄖ镙^為重要時(shí)，為了不影響上部建筑物或相臨建筑物的安全，還要采用對(duì)移除樁基部分地基的托換技術(shù)[1]、[2]，如紐約市地鐵建設(shè)過(guò)程中對(duì)古建筑的基礎(chǔ)托換[3]，廣州地鐵一號(hào)線保護(hù)居民住宅進(jìn)行的基礎(chǔ)托換工程[3]等。
2 工程概況
本工程為共和新路高架工程中山北路車(chē)站～延長(zhǎng)路站區(qū)間盾構(gòu)下行線。盾構(gòu)刀盤(pán)外徑為6.34m，屬土壓平衡式盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)。盾構(gòu)穿越地層為灰色淤泥質(zhì)粘土、灰色粘土、灰色粉質(zhì)粘土及暗綠色粘土。在盾構(gòu)推進(jìn)方向上，將從沿線多幢建筑物下穿過(guò)。在施工中，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，發(fā)現(xiàn)某商業(yè)學(xué)校正在進(jìn)行的教學(xué)樓樁基位置恰好落在了該下行線區(qū)間盾構(gòu)的軸線上，并且已經(jīng)施工的8根灌注樁與下行盾構(gòu)穿越范圍相碰。盾構(gòu)穿越地層與灌注樁的位置如圖1所示，土層的主要物理力學(xué)指標(biāo)如表1所示。此處盾構(gòu)上覆土厚度為16.7m，而鉆孔灌注樁長(zhǎng)31.6m，直徑為0.6m，樁身混凝土標(biāo)號(hào)為C40，現(xiàn)場(chǎng)按C50澆筑水下混凝土。在灌注樁內(nèi)布置的鋼筋籠長(zhǎng)17.1m，布置10根Φ20主筋。由于盾構(gòu)刀盤(pán)需要切割1.5m左右的灌注樁鋼筋籠，為了保證盾構(gòu)機(jī)的安全，必須進(jìn)行拔樁處理。
圖1 盾構(gòu)穿越樁基示意圖
表1 土層主要物理力學(xué)指標(biāo)
3.1拔樁過(guò)程
本工程屬于陸上施工，采用機(jī)械有：專(zhuān)用拔樁機(jī)、千斤頂、起重機(jī)等。整個(gè)拔樁流程如圖2所示，施工過(guò)程如下：
1. 現(xiàn)場(chǎng)地基承載力的確定及拔樁場(chǎng)地的建設(shè)。只有保證拔樁場(chǎng)地的地基承載力滿足架設(shè)在其上的機(jī)械裝置的支撐要求，才能保證拔樁過(guò)程中反力機(jī)構(gòu)或拔樁機(jī)械的平穩(wěn)，從而保證拔樁施工的順利進(jìn)行，如果地基強(qiáng)度不夠，則在拔樁過(guò)程中容易出現(xiàn)反力架兩邊下沉及偏差情況而無(wú)法進(jìn)行繼續(xù)拔除工作。
2. 拔樁機(jī)械裝置的檢查、安設(shè)。首先要對(duì)拔樁機(jī)械進(jìn)行性能檢查，保證機(jī)械處于良好的狀態(tài)，并確定其承載能力，要求機(jī)械應(yīng)安置平穩(wěn)、牢固。
3. 試拔。不管理論計(jì)算的結(jié)果如何，只是對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況的一種模擬計(jì)算。在實(shí)際的操作中由于存在許多不可預(yù)測(cè)因素，在正式拔樁前應(yīng)該進(jìn)行試拔，一般要求試拔1～2根樁，以保證在正式拔樁過(guò)程中確定機(jī)械的正常工作狀態(tài)和工作條件。試拔時(shí)要先進(jìn)行初拔，加力要由小到大，每加一次力后要檢查設(shè)備部件的情況，確認(rèn)無(wú)異常現(xiàn)象才可以逐級(jí)加載，直到樁有所拔起為止。
圖2 拔樁施工工藝流程
4. 現(xiàn)場(chǎng)拔樁。先在樁周布置噴射孔三只，每只噴孔距離樁體30cm，噴射管直徑127mm，三只噴射孔共加入1.5～2t膨潤(rùn)土。噴射管在擺噴過(guò)程中，水壓為27MPa，氣壓6Mpa，噴射管提升速度為15cm/min，在水氣壓沖切樁周地層同時(shí)注入膨潤(rùn)土。在減小樁周摩阻力后，開(kāi)始用千斤頂加壓，進(jìn)行拔樁。拔樁結(jié)束后進(jìn)行復(fù)合材料回填，回填材料成分和比例如下：
水泥：粉煤灰：水玻璃=100﹕10﹕5。
4 拔樁過(guò)程中突發(fā)事件的處理
由于現(xiàn)場(chǎng)灌注樁長(zhǎng)31.6m，而每根樁只是從樁頂往下17.1m段有鋼筋籠，因此在施工過(guò)程中出現(xiàn)了數(shù)根樁在鋼筋籠末端斷裂的情況。對(duì)于斷樁的處理，在本工程中主要采用了以下兩種方法：1. 振動(dòng)錘擊送的方式，將減小摩阻力后的部分?jǐn)鄻队谜駝?dòng)錘擊打，直至斷樁頂部位于盾構(gòu)輪廓線底標(biāo)高以下；2. 用特制夾具將斷樁夾住，往上再拔出一定距離。最后對(duì)余留樁孔全部用復(fù)合材料回填，盾構(gòu)直接推過(guò)樁群。
5 結(jié)束語(yǔ) 通過(guò)本工程的實(shí)例分析，在拔樁施工中應(yīng)該特別注意以下幾點(diǎn)：拔樁前一定要保證拔樁機(jī)械裝置的完好；對(duì)于拔樁中出現(xiàn)的突發(fā)斷樁，應(yīng)預(yù)先制定好應(yīng)急措施；拔樁過(guò)程要分時(shí)、分段加力，樁被初始頂升時(shí)，可校核拔樁力以判斷樁是否已經(jīng)斷裂；拔樁過(guò)程中要注意不能有硬物落入樁孔內(nèi)；因?yàn)樵跇侗话纹鸷罂拱瘟?huì)逐漸減小，所以要在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候減小拔力，速度過(guò)快反而破壞樁體；在拔樁全過(guò)程要對(duì)拔樁力進(jìn)行測(cè)量，對(duì)施工用具要系保險(xiǎn)繩，防止斷樁出現(xiàn)意外事故。
參考文獻(xiàn)
[1]葉書(shū)麟，汪益基等. 基礎(chǔ)托換技術(shù)[M]. 北京：中國(guó)鐵道出版社，1991.1～8.
[2]葉書(shū)麟，韓杰，葉觀寶. 地基處理與托換技術(shù)[M]. 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1994.565～603.
[3]謝婉麗等. 地基處理中的托換技術(shù)及應(yīng)用[J]. 昆明理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2001.4.
[4]谷偉平，李國(guó)雄. 廣州市地鐵一號(hào)線基礎(chǔ)托換工程的理論分析和設(shè)計(jì)[J].巖土工程學(xué)報(bào),2000.1.
[5]《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94-94）. 北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1995 .44～45.
[6]吳興序，于志強(qiáng)，莊衛(wèi)林. 巖層中抗拔樁的承載力計(jì)算方法討論[J]，西南交通大學(xué)學(xué)報(bào), 2002-2.
文章出處：中國(guó)交通運(yùn)輸協(xié)會(huì)城市軌道交通專(zhuān)業(yè)委員會(huì)首屆中青年專(zhuān)家論文集
原文作者：五一（上海地鐵建設(shè)有限公司）
