CN104594912A - 一种盾构机磨削穿越群桩的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种盾构机磨削穿越群桩的方法，所述方法包括的步骤：(1)在盾构机磨削钢筋混凝土桩前，对建筑物的基础桩、围护桩和周围土体进行承载能力和支护能力的补强处理，对地基进行预加固处理，或对地层和原基坑肥槽进行止水预处理；(2)盾构磨削穿越前对盾构刀盘与刀具检修更换；(3)盾构磨削破碎桩体混凝土，以环压切割或无序缠拉的方式剪断或拉断桩体钢筋，通过螺旋输送机同步排出混凝土碎渣和部分钢筋；(4)开仓并且切断仓内、刀盘和螺旋轴前端的钢筋，检查刀盘、刀具、螺旋机前端磨损情况，必要时换刀或修补刀盘与螺旋轴耐磨层。(5)关仓，恢复掘进，继续掘进磨削下一根桩基。(6)管片外相邻止水环之间及时补充注浆填充。
Description
技术领域
本发明涉及盾构机的技术领域，特别是涉及一种盾构机磨削穿越群桩的方法。
背景技术
随着国内地铁建设的大力发展，盾构法施工作为地铁隧道施工的一种重要手段，以其独有安全、快速的特点有着不可替代的作用。但是施工过程中不可避免的需要穿越一些障碍物，尤其是钢筋混凝土桩体。现在处理此问题一般采用盾构机到达前进行桩基托换、拔除或其他方法提前处理钢筋混凝土桩体，清除障碍，盾构机再正常掘进通过，但这种盾构机磨削钢筋混凝土桩体的处理方法消耗了大量的劳动成本且增加了工作时间。
因此希望有一种盾构机磨削穿越群桩的方法来克服或至少减轻上述的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种盾构机磨削穿越群桩的方法来克服现有技术中存在的上述问题。
为实现上述目的，本发明提供一种盾构机磨削穿越群桩的方法，所述盾构机磨削穿越群桩的方法包括以下操作步骤：
一种盾构机磨削穿越群桩的方法，其特征在于，包括以下操作步骤：
(1)在盾构机磨削钢筋混凝土桩前，对建筑物的基础桩、围护桩和周围土体进行承载能力和支护能力的补强处理，对地基进行预加固处理，或对地层和原基坑肥槽进行止水预处理；
(2)盾构磨削穿越前对盾构刀盘与刀具检修更换；
(3)盾构磨削破碎桩体混凝土，以环压切割或无序缠拉的方式剪断或拉断桩体钢筋，通过螺旋输送机同步排出混凝土碎渣和部分钢筋；
(4)开仓并且切断仓内、刀盘和螺旋轴前端的钢筋，检查刀盘、刀具、螺旋机前端磨损情况，必要时换刀或修补刀盘与螺旋轴耐磨层。
(5)关仓，恢复掘进，继续掘进磨削下一根桩基。
(6)管片外相邻止水环之间及时补充注浆填充。
优选地，在步骤3中的所述盾构机通过破岩刀具以挤压切削方式削破碎桩体混凝土。
优选地，在步骤4中开仓前根据桩间距，每1～2环或每1～2桩，在盾尾注双液浆施做止水环。
优选地，在步骤4中采用颚式液压钢筋切断钢筋。
优选地，在步骤5中关仓后，仓内填充高粘度膨润土砂浆形成土压。
本发明提供了一种盾构机磨削穿越群桩的方法，通过本发明提供的盾构机磨削穿越群桩的方法，盾构机直接磨削通过钢筋混凝土桩，节省了劳动成本并缩短了工期，降低了安全风险。
附图说明
图1是本发明盾构机磨削穿越群桩方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
根据本发明一宽泛实施例的盾构机磨削穿越群桩的方法，所述盾构机磨削穿越群桩的方法包括以下操作步骤：
(1)在盾构机磨削钢筋混凝土桩前，对建筑物的基础桩、围护桩和周围土体进行承载能力和支护能力的补强处理，对地基进行预加固处理，或对地层和原基坑肥槽进行止水预处理；
(2)盾构磨削穿越前对盾构刀盘与刀具检修更换；
(3)盾构磨削破碎桩体混凝土，以环压切割或无序缠拉的方式剪断或拉断桩体钢筋，通过螺旋输送机同步排出混凝土碎渣和部分钢筋；
(4)开仓并且切断仓内、刀盘和螺旋轴前端的钢筋，检查刀盘、刀具、螺旋机前端磨损情况，必要时换刀或修补刀盘与螺旋轴耐磨层。
(5)关仓，恢复掘进，继续掘进磨削下一根桩基。
(6)管片外相邻止水环之间及时补充注浆填充。
双液浆采用水泥浆液和玻璃水浆液混合，双液浆快速凝固速度比一般注浆快，更加充分填充土体。
通过本发明提供的盾构机磨削穿越群桩的方法，盾构机直接磨削通过钢筋混凝土桩，节省了劳动成本并缩短了工期。
盾构机磨削穿越群桩的方法的适用条件包括：
(1)经计算评估，建(构)筑物的基础桩或围护桩等桩基切削后，对原有建(构)筑物桩基承载能力和结构稳定性无影响，采取盾构直接磨削通过时，安全性满足要求，振动影响小。
(2)素混凝土桩或单根钢筋混凝土桩时，无需开仓，直接磨削通过；
(3)钢筋混凝土群桩时，具备盾构开仓条件。适应于岩层、复合地层或其他稳定性较强的卵砾石或土层盾构掘进磨削穿越；地层无水或少水，富水时需要采取降排水或预注浆止水措施。
(4)盾构刀盘配置有滚刀，具备磨削能力
根据实际工况和计算评估需要，在盾构磨削穿越前，提前对建(构)筑物的基础桩、围护桩及周围土体进行承载能力、支护能力补强处理；或地基预加固处理，或地层、原基坑肥槽止水等预处理，保证既有建(构)筑物在盾构磨削穿越施工过程中和工后安全稳定(废弃桩基不在此列)。
盾构磨削穿越前对盾构设备提前检修，主要是刀盘与刀具检修更换；
盾构以较低的刀盘转速、较小的推力、较慢的推进速度，匀速平稳掘进，通过滚刀等破岩刀具，以挤压切削方式磨削破碎桩体混凝土，以环压切割或无序缠拉的方式剪断或拉断桩体钢筋。通过螺旋输送机同步排出混凝土碎渣和部分钢筋。
根据桩间距，每1～2环或每1～2桩，盾尾注水泥-水玻璃双液浆施做止水环，开仓并清除仓内和缠绕在刀盘与螺旋轴前端的钢筋，检查刀盘、刀具、螺旋机前端磨损情况，必要时换刀或修补刀盘与螺旋轴耐磨层。
关仓，仓内填充高粘度膨润土砂浆，恢复掘进，继续掘进磨削下一根桩基。
管片外相邻止水环之间及时补充注浆填充。
在一未图示实施例中，盾构机在DK5+458.405～DK5+515.964(L＝57.559m)范围内下穿钢筋混凝土群桩。盾构机在该段平面为直线段和缓和曲线段，纵断面为沿掘进方向11.7‰的上坡，地面覆土约为15.4米。盾构隧道影响的范围为56根围护桩(直径800，14φ221.8m-2.0m)和7根底板基础桩(直径800，7φ22)。根据地勘资料显示，盾构穿越的地层为全、强、中风化板岩交互地层，地层含水量较大，全、强风化板岩围岩自稳能力较差。
(1)施工采用海瑞克S619复合式盾构机，刀盘开口率28％，配备4把中心双刃滚刀，32把单刃滚刀，28把齿刀，20把铲刀，18把保护刀。
(2)为了避免在盾构推进或进仓处理时，对原基坑肥槽回填区域的滞水涌入土舱，从地面施工前采用双液注浆对基坑底向上4米范围内肥槽回填部位进行止水加固，确保后续施工安全。
按注浆扩散半径考虑，地面布设注浆孔6排注浆孔，每两排保证一条管线土体稳定，共计270孔，孔横向间距为1.0m，孔距管线间距为0.8m交叉布置，倾斜15°布置。其中注浆打孔前，先进行挖探沟，探沟间距10m，长10m，宽1m，探明管线位置及走向。根据现场实际管线位置情况进行调整，必须保证钻孔路径能够避开下方的管线，与管线最小净距0.5米。同时，也可通过将管线保护区域外的孔位兼作为斜孔的方式，对区域内取消的孔位进行补充辐射，最终达到调整孔位及数量不影响设计加固范围的目的。加固后在管线下方形成厚度为4m的加固体。
1)布孔：由测量人员按要求放出加固区域的孔位线。
2)成孔：孔径46mm，深度5-6m，按给定角度成孔。根据盾构实际掘进看，穿越地层为辉绿岩和板岩夹杂地带，且辉绿岩强度很高，采取风动潜孔锤钻进成孔方式。
3)浆液配制：
注浆以AC液悬浊液为主，上表为参考配合比，实际施工时可根据现场实际地质情况和注浆参数变化对浆液比例进行调整，或者配合选用不同的浆液组合(改性水玻璃)，并适当加入特种材料以满足地层加固的技术要求。
4)注浆：采用低压渗入式注浆，压力控制在0.1～0.3MPa，每注完一段，将注浆管回抽20cm-40cm后再开始新一轮注浆，当注浆端头回抽至设计并在该处注浆完成后，迅速封堵注浆孔，则该注浆孔位注浆结束。在注浆过程中应及时根据管线监测情况进行调整施工参数。
(3)掘进采用土压平衡模式掘进。磨削掘进穿越桩基施工时，参数如下：推力：5000～6000kN；推进速度：5～10mm/min；刀盘转速0.8～1rpm；上土压保持在0.6～0.8bar；刀盘扭矩1600～2000KNM，刀盘注入泡沫和高分子聚合物进行碴土改良，改善碴土流塑性和止水性。
(4)加强隧道内注浆管理，调整同步注浆初凝时间至4h，同步注浆量填充系数不小于2.0。
在脱出盾尾8环位置，在桩基一侧管片的15号位(中心线偏左22.5°)，通过管片注浆孔打设L＝1.5m注浆花管进行径向注浆加固地层，浆液采用水泥-水玻璃双液浆。
(5)为防止隧道后方地下水涌入舱内，每推进5环，在盾尾5环位置击穿管片吊装孔检查地下水和地层空洞情况，如果水量较大或地层脱空较大，需在脱出盾尾连续4、5、6环位置施做壁后止水环。
止水环做法为：通过每环管片上6个吊装孔反复在4、5、6环位置注入速凝的水泥-水玻璃双液浆，压力不大于0.3MPa，相邻环交替注入。
止水环之间经检查如有空洞或不饱满时，再补充注浆。
(6)开仓检查刀具与清理钢筋。
根据桩间距，每1～2环或每1～2桩，盾尾注水泥-水玻璃双液浆施做止水环，开仓并清除仓内和缠绕在刀盘与螺旋轴前端的钢筋，检查刀盘、刀具、螺旋机前端磨损情况，必要时换刀或修补刀盘与螺旋轴耐磨层。
具体操作程序如下：不转动刀盘情况下，靠螺旋机将碴土排至仓门以下，根据土压计及土仓隔板观测孔情况判断仓内地下水的情况，如可控，则打开仓门，工程师在人闸内手动控制转动刀盘，观察掌子面情况，确认满足开仓条件时，进入舱内检查并记录刀盘前方钢筋位置和刀具磨损情况。跟随继续排碴，采用厚木板将刀盘开口封闭并支护。螺旋无法排出的剩余碴土，人工清运出仓。掌子面地下水丰富，仓内积水过快时，应持续向仓外抽排。
跟随排碴清仓，将仓内以及缠绕刀盘、刀具和刀箱上的桩体钢筋清理出仓，钢筋切断采用强力液压剪，避免采用气割。在掌子面稳定并支护安全的情况下，进行换刀作业。
清仓到底后，检查螺旋机前端磨损情况，严重时补焊耐磨层。
(7)开仓作业内容完成后，由下而上逐步拆除仓内临时设施及刀盘开口支护材料。为防止空仓推进造成掌子面坍塌或地面沉降，在恢复掘进前，通过隔板预留孔向仓内回注浓稠膨润土砂浆，建立土压至设计值后，恢复掘进。
(8)在盾构机磨削穿越群桩之前，在建筑物各关键点处布置沉降监测点。过桩期间加强地面沉降监测频率，每2小时观测一次，并根据测量结果及时调整施工参数。沉降较大时，对建筑物基础影响范围内的管片顶部壁后进行跟踪注浆。
最后需要指出的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (5)
1.一种盾构机磨削穿越群桩的方法，其特征在于，包括以下操作步骤：
(1)在盾构机磨削钢筋混凝土桩前，对建筑物的基础桩、围护桩和周围土体进行承载能力和支护能力的补强处理，对地基进行预加固处理，或对地层和原基坑肥槽进行止水预处理；
(2)盾构磨削穿越前对盾构刀盘与刀具检修更换；
(3)盾构磨削破碎桩体混凝土，以环压切割或无序缠拉的方式剪断或拉断桩体钢筋，通过螺旋输送机同步排出混凝土碎渣和部分钢筋；
(4)开仓并且切断仓内、刀盘和螺旋轴前端的钢筋，检查刀盘、刀具、螺旋机前端磨损情况，必要时换刀或修补刀盘与螺旋轴耐磨层。
(5)关仓，恢复掘进，继续掘进磨削下一根桩基。
(6)管片外相邻止水环之间及时补充注浆填充。
2.如权利要求1所述的盾构机磨削穿越群桩的方法，其特征在于，在步骤3中的所述盾构机通过破岩刀具以挤压切削方式削破碎桩体混凝土。
3.如权利要求1所述的盾构机磨削穿越群桩的方法，其特征在于，在步骤4中开仓前根据桩间距，每1～2环或每1～2桩，在盾尾注双液浆施做止水环。
4.如权利要求1所述的盾构机磨削穿越群桩的方法，其特征在于，在步骤4中采用颚式液压钢筋切断钢筋。
5.如权利要求1所述的盾构机磨削穿越群桩的方法，其特征在于，在步骤5中关仓后，仓内填充高粘度膨润土砂浆形成土压。
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