软土地区地铁隧道穿越既有桥梁桩基磨桩技术研究

2019年3 月

道路桥梁Roads and Bridges建筑技术开发Building Technology Development软土地区地铁隧道穿越既有桥梁

桩基磨桩技术研究王晓庆（中铁十九局集团轨道交通工程有限公司，北京101300）［摘 要］随着地铁建设的持续发展，由于其所处环境的复杂性，地铁的施工难度越来越大。在施工中遇到线路需要穿越既 有桥梁桩基的情况一般采用桩基托换技术处理后，就需要对原有桩基进行磨桩施工，就某软土地区工程的磨桩施工工艺简单分 析研究，旨在同类施工提供参考。［关键词］地铁隧道；既有桥梁；磨桩［中图分类号］TU99 ； U455.43 ［文献标志码］B ［文章编号］1001-523X (2019) 06-0132-02Research on Grinding Technology of Subway Tunnel in Soft-soil

Area Crossing Existing Bridge Pile FoundationWang Xiao-qing［Abstract ］ With the continuous development of subway construction, due to the complexity of its environment, the construction of subway is more and more difficult.In the case of encountering the line in the construction, it is necessary to cross the pile foundation of the existing bridge.After the pile foundation underpinning technology is generally used, the original pile foundation needs to be ground and the simple construction of the grinding pile construction process in a soft soil area project.The research aims to provide a reference for similar construction.［Keywords ］ subway tunnel ； existing bridge ； grinding pile1工程背景某软土地区地铁隧道穿越既有桥梁桩基，需要磨桩5排 桩，其中3排为直径100cm的钻孔灌注桩，桩基混凝土强度 等级为C25,直径22mm主筋；另外2排为直径30cm钢筋混 凝土桩（梅花形布置），主筋钢筋直径16mm,混凝土按C25 考虑。上行线磨直径1 00cm桩4根：下行线磨直径1 00cm桩 6根。所磨桩位基本与隧道线垂直。综合处理施工流程，如图1所示。2.1」慢推速磨基本己“磨削”为目的，施工中应慢速前进，细微磨切 钢筋混凝土。考虑到本工程与其他类似切桩工程相比，施工

难度更大、安全风险大，因此应该更慢的前进，一般控制在1.2~ 3.5mm/min : 一旦磨桩施工中产生的推力扭矩过大，不仅将影 响到设备自身安全，同时也会将产生较大的作用力施加给桩 基，最终影响到工程结构安全，根据经验，最好推力在13000- 18000kN间并扭矩在2500-3500kN- m间，能达到理想控制 状态。2.1.2中转速在前进速度一定的情况下，刀盘转速较大，虽然会减少转 动对桥桩结构的影响，但是同时反过来说，速度快时刀盘外 边缘的刀具切削线速度则必然大，会让与桥桩有碰触的刀具 受到较大的作用力，极其容易让刀片快速裂开乃至脱落。所以， 为了施工正常有序进行而且同时兼顾保护刀具，刀盘转速应 适中，以中等转速为宜，最好掌握在1.4~1.6rpm间。 2.1.3控制土压控制土压是直接影响结构物沉降的一项关键措施。与其 他工程掘进不一样，由磨桩施工造成的扰动一般集中在刀盘， 而桥桩支持力主要来自与其周边土体，所以，磨桩施工时应 最大程度避免对周围土体的产生干扰，特别注意的是防止土 体产生过大的沉降和变形，故磨桩时应适当地加大土舱的压 力。同时由于出土过程是动态的，应时刻注意将土压稳定维 持在一个高度，其可通过“闷推”来控制实现：第一步将排 土闸门完全关闭，机器“闷推”前进，待其土压升高到特定

2磨桩施工控制2.1盾构推进参数设定盾构在穿越桩基时，需按要求把握推进速度、土压力等 相关参数，尽可能避免桩基产生整体位移情况。在接近原结

构6m处，施工时必须放慢前进速度，前进速度通常控制在 1.2cm/min,同时为了防止准备要挖除的土形成泥饼，应适度 添加润滑剂，保证出土顺利；盾构机刀盘贴近桩基，推进速度 进一步放慢。磨桩施工本着“慢推速、中转速、保土压、注惰浆、 控姿态”的原则。收稿日期：2018-12-16作者简介：王晓庆（1987—）,女，辽宁大连人，工程师，主要研究方向

为地铁专业技术质量管理。值时，控制闸门的开口率小于10%,当土压降到特定值时应马 上关闭闸门，继续“闷推”，反复循环。磨桩掘进过程中由于 掘进速度慢，刀盘对土体的扰动较大。为防止出现上部土体 坍塌现象出现，掘进过程中不间断的向土仓内部注入膨润土， 保证土仓压力略高于设定土压力，使膨润土可向周边地层扩 散，减小刀盘扰动土体过程中上部土体坍塌的可能。2.1.4 注惰浆磨桩施工完后，被切断的上部残桩存在于注浆浆液中，为

• 132 •建筑技术开发Building Technology Development道路桥梁Roads and Bridges第46卷第6期2019年3月防止其继续下沉产生集中荷载影响管片衬砌，通常选择凝固 时间长、强度低的浆液，注浆参数一般可按施工前期相同土 层中掘进情况来选择，然后依据桥梁沉降监测数据及时调整。 施工过程中所使用的“准厚浆”，由于其具有综合性能好、偏 惰性，避免了堵管现象发生，同时仍能达到控制沉降的目的。 压浆是一项关键技术，应指派专门技术人员负责，同时准确 记录，特别是压入位置、压入量、压力值等，并有能力有经 验依据监测信息做到及时准确调整，来保证压浆效果。2.1.5控姿态因刀盘在磨桩施工中同时也受桩基作用影响，造成其在 过程中处于不平衡受力状态，作用姿态极难控制。本项目由 于很多桩基都需要磨桩处理，若作用姿态控制不好，极有可 能导致已施工完被切断的桩基还作用在机壳上，另外管片在 桩头影响下的危险系数也同时加大，因此应保证盾构姿态特 别是垂直姿态良好，如出现偏差，在纠偏时也应慢纠、缓纠。 在确保盾构均衡匀速前进且有效控制沉降时，其姿态不应变 化过快。施工时不应急纠或猛纠，多留心查看盾壳与管片间 的距离，在一定区域随着出土数量及千斤顶行程油压的变化 逐渐变化时应稳坡、缓坡推进，以减少盾构施工的影响；盾 构机磨桩过程中姿态严格控制，磨桩时刀盘和桩体的全面接 触，两者之间不要有偏度。2.2膨润土飾使用盾构在施工中需切削混凝土，为保证其正常出土，必要 时可通过压注膨润土的方法来改良开挖面土体的和易性，达 到降低扭矩且确保磨桩时能匀速前进度，同时能够改良土仓 内的土体，有利于残桩碎块顺利排出。压注膨润土时应严格 控制添加量及土压力，避免注入过多膨润土后土体产生定向 贯通裂缝，形成渗水通道，甚至对隧道的安全状态造成严重 不良影响。2.3磨桩后注浆需要磨桩的桩基施工完后，需要时该施工区域段隧道可 进行二次补压浆。必要时，可进行3次、4次注浆。同时在原 有管片6个注浆孔的前提下，增加16个注浆孔，这样可以形 成多点、小压力的注浆，保证了注浆的效果。通过二次补压 浆有效填充隧道与加固区域的间隙，更好控制该区域地面沉 降，本区域内的二次注浆浆液选定为双液浆，水灰比为1：1。防备机器被大体积混凝土块卡住时用。4.1.2使用交替正反旋转螺旋机施工时最好使用交替正反旋转螺旋机，必要时可压注膨 润土或泡沫剂或泡沫。4.2盾尾渗漏处理措施在磨桩施工中，当遇水土压力高，推进速度慢时，极易 岀现盾尾渗漏现象，为防止出现此不现象，事先应釆取预防 措施，具体措施如下。(1) 需往盾尾里定时、定量、均匀地压注油脂。(2) 对壁后的注浆压力进行科学控制，防止浆液进入盾

尾造成密封装置被击穿，从而造成土内水流入隧道中。(3) 以防盾构与管片间的缝隙过大影响降低盾尾密封效 果，管片最好应居中拼装，能很好得防范盾尾发生漏泥、漏 水的现象。(4) 为防止盾尾漏泥漏水，可通过在管片背部整圈垫放 海绵来减小封堵管片与盾构间的距离。(5) 需要时，可压注1圈聚氨酯起到止水保护圈的作用， 距离宜在隔3~5环。4.3断桩处理在磨桩施工过程中时，桩基如出现断桩现象，釆取以下 有效处理措施。(1) 通过往盾构里注入添加剂的方法改良土体，利用刀

盘的正反转将断桩切入土仓内或挤开。(2) 如盾构施工受断桩影响，应停止推进。利用盾构机 主机的注浆孔对前方土体进行超前注浆，使得盾构机前方的 土体有足够的强度，保证盾构开挖面的土体强度的均匀性， 再继续施工。(3) 必要时，技术人员需对开仓编制专项施工方案。4.4缠绕刀盘处理措施(1) 在磨桩施工过程中，可能发生混凝土、钢筋切削不 均匀，切削下来的钢筋较长，会有缠绕在刀盘上的可能，影 响后续的掘进。盾构停止掘进，充分分析数据，判断是否有 钢筋缠绕在刀盘上；聘请专业资质队伍，准备进行带压进仓 剪除钢筋作业；准备带压进仓的各类工具，如液压剪等；带 压开仓，施工人员不必进入掌子面，在土仓闸门口处剪除钢 筋即可；带压开仓工作结束，回复推进。(2) 应急措施：立即启动应急预案；立即启动备用柴油 动力空气压缩机；立即关闭土仓闸门，密封螺丝打紧；人仓 减压，向外界汇报情况；人员出仓，对受伤人员进行紧急救 治，立即送往医院；向土仓内注入膨润土，压力注入时密切 注意压力变化，注入到设定值后停止注入;值班人员24h值班， 注意土压力，土压力低于设定值时，继续向土仓内注入膨润土， 保证土仓压力不低于设定压力。3磨桩施工控制措施3.1磨桩施工控制磨桩时应放缓前进速度，科学设置盾构机参数。在施工 进行中，务必按照要求掌握土压力、刀盘扭矩、注浆压力、 出土量等指标，避免桥桩结构产生位移现象。3.2监控量合理设置好监测点，依据得出的数据科学可靠把控施工 全过程。3.3就不明障碍物的处理根据区间地质物探报告，分析可能存在的障碍物，判定 大概范围。如在过程中出现扭矩增加，总推力增大，4个分区 有推力剧增，侧滚剧变等现场表示极有可能遇到桥桩。5结束语磨桩施工综合处理技术在实际施工中切实可行，有效地 对钢筋混凝土破除，成功顺利地穿越了桩基区域，得岀了磨 桩的各项参数，为软土地区地铁隧道穿越既有桥梁桩基提供 了有力支持。3.4在施工期间当土压突然变化，施工进度与出土量不匹配时，町能发 生超挖，这时应向土仓内注入膨润土，且保证注入时的压力 要高于工作时土压力来尽量降低下沉。参考文献［1］周璇.盾构全断面切削穿越钢筋混凝土桩试验研究［D］,北京：北京交通

4磨桩施工风险点施工措施大学，2013.⑵白枝奉.土压平衡盾构机磨桩施工技术［J］.四川建筑，2015 (2)：

232-233.［3］ 张雨，原忠权，吴俊.复合岩层盾构连续掘进磨削穿越排桩施工技术研

4.1盾构螺旋机出土不畅处理措施在盾构穿越桩基的过程中，刀盘切削桩基成功后，极可 能发生破碎物堵塞出土口，导致排土不顺，具体处理措施：

究［J］.施工技术，2016 (S2) : 152-156.［4］ 马忠政，马险峰，徐前卫，等.盾构穿越桥梁桩基的托换及除桩施工技

4.1.1改装输送机对叶片加厚处理使螺旋叶片与护筒间的间隙不大于5mm, 尽可能减少被卡住的概率；同时最好在筒壁上留检查维修口，

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87-88.• 133 •