摘要：近年来地铁发展迅速，地铁开始大规模使用盾构掘进技术施工。桩基础是最常见的建筑物深基础，当穿越建筑时会对建筑物的桩基础产生影响，从而影响建筑物的安全性，而早期的城市规划大部分没有规划未来的地铁线路，使得这种情况越来越多，所以研究盾构对桩基础的影响意义重大。本文总结了盾构穿越桩基础时的施工措施。
关键词：地铁盾构；穿越桩基；施工技术
前言
随着城市化进程的推进，地铁将是人们出行不可或缺的工具，城市地上空间和地下空间的大规模开发，地铁盾构穿越建筑物基础的复杂情况越来越多地出现，如何在不影响现有建筑物正常使用的情况下顺利的进行施工是不可回避的重要问题，本文就盾构穿越桩基的几种方法进行了分析，为地铁盾构施工提供一些参考。
1盾构设备选型
盾构通过地段的地层主要是粉质粘土、粉砂土层，地下水丰富，工程地质条件相当复杂，对施工影响较大。同时盾构通过地段有铁路、构筑物桩基及重要管线等，地面沉降控制严格。在众多的盾构类型中，加泥式土压平衡盾构的适应性较大，盾构具备了在软硬土层中掘进的双重功能，能用于粘结性、砂性土、有水或无水、软土等多种复杂的地层，施工速度较高，能有效的控制地表沉降。
2盾构穿越桩基前准备工作
1）盾构穿越房屋桩基调查，确认土层情况是否与设计图纸一致。2）提前布设地面及构筑物沉降观测点。在四周布设建筑物垂直位移监测点及裂缝监测点以及深层土体沉降观测孔。3）根据建筑物基础桩基形式及与的关系以及相关技术规范，制定最大沉降量和沉降差的警界值：基础桩基垂直变形+5～-20mm，房屋差异沉降10mm。地表最大沉降量≤30mm；速率≤3mm/12小时；深层土体最大位移≤35mm；速率≤3mm/12小时。4）安排盾构驾驶人员熟悉盾构操作性能5）确保盾构出洞姿态，只需对后靠横向进行固定即能满足强度及刚度要求。
3盾构机遇桩判断
盾构机在掘进过程中，如果以较快的速度碰桩时，极易导致刀盘刀具损坏，容易产生较大的混凝土块，堵塞环流管路。此时为了避免这种情况，我们就要准确的判断盾构机的遇桩位置，主要采取以下措施：根据侵入范围内的桩基础平面里程与盾构机位置的相互关系，确定盾构机遇桩的里程，考虑到桩基础可能存在倾斜的情况，盾构机的遇桩里程误差为0.5m内。盾构机在不同的地层中掘进时各推进参数会发生相应的改变，盾构操控手在掘进过程中要密切关注推进时各参数的变化，及时准确的判断盾构机是否碰桩。盾构机在掘进过程中遇桩的判断依据主要有以下几点：
3.1推力
盾构机碰桩时，推力会发生小范围内的波动（13000kN-15000kN）。
3.2扭矩
盾构机碰桩时，桩基础给予刀盘的阻力远大于砂层给予刀盘的阻力，刀盘的扭矩会发生较大的变化，变化范围为0.7MN.m-1.2MN.m。
3.3转速
盾构机碰桩时，由于刀盘受到的阻力突然变大，刀盘的转速突然的变化，刀盘转速波动范围在2.0rpm-1.2rpm之间。
3.4环流系统
盾构机碰桩时，刀盘切削桩基础产生的混凝土块在泥浆环流系统中运行，与泥浆管摩擦发出剧烈的摩擦声音。刀盘切削桩基础时可能产生大的混凝土块，造成泥浆环流系统堵管现象。
3.5渣样
在盾构机掘进过程中，盾构操控手要及时与泥浆处理场联系，询问出渣情况，如果出渣有混凝土块出现，则盾构机已经碰桩。
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4地铁盾构穿越桩基施工技术
4.1土体改良措施
根据勘查报告以及调查资料，盾构建筑旁穿越掘进断面内基本为粉砂土，粉砂土层密实度大，含水量高，透水性强，且在水头差作用下易产生流砂现象。而且盾构掘进阻力会较大，对刀盘前土体扰动极大，容易造成建筑物沉降变形较大，推进过程中须采取相应的减阻措施。主要处理对策是以土体改良为主，通过加泥的办法增加土体流动性，形成柱状体，可以连续出土。并减少土体的磨阻力，避免因为阻力过大，土体被盾构带走，在盾壳外形成空洞现象。具体操作方法详见下面特殊土体中掘进技术措施。
4.2控制盾构掘进轴线
区间距离某建筑条形基础距离较近，如果推进轴线不好，需要进行纠偏侧对周围土体造成较大扰动，此外盾构轴线不好可能会造成管片卡在盾尾，影响盾尾及结构密封性，容易造成盾尾漏沙，影响建筑基础稳定，在穿越期间须很好控制轴线，确保盾构顺利穿越。盾构穿越建筑期间采用盾构机自带测量系统辅以人工复核方式控制盾构推进轴线，确保盾构掘进轴线不会偏差太大。
4.3严格控制盾构正面平衡压力
在盾构穿越建筑物过程中必须严格控制切口平衡土压力，由于本工程盾构是从构筑物一侧穿越施工，正面平衡压力设定还须考虑单侧构筑物自身重量因素，根据埋深及土质情况初定盾构穿越时正面土压力为0.182Mpa，在盾构掘进过程中应密切关注切口位置以及监测数据，及时调整设定土压力，防止正面土压力发生突变。盾构穿越施工过程中使得盾构切口处的地层有微小的隆起量来平衡盾构背土时的地层沉降量，同时也必须严格控制与切口平衡压力有关的施工参数。
4.4高压旋喷去土拔桩法
利用高压喷射注浆法施工时的高压流冲击破坏废弃桩四周土体，从而减少桩侧摩阻力，拔出废弃桩。但是高压旋喷去土拔桩法总体施工效率不高，施工工艺相对较为复杂，常作为辅助方法使用，费用较低，对周边环境影响较大，而且桩土分离的彻底程度受地层密实性或可塑性制约较大，有时不能有效破除桩侧摩阻力，一旦桩土分离不彻底，则施工效果明显受影响。
4.5振动沉管水力切割去土拔桩法
此种方法为实际工程中最常规的拔桩工艺，适用于桩径较小的桩基。施工方法是用振动锤将钢套管打入地下，钢套管下沉到位之后，在钢套管内废弃桩的四周用高压水或高压水加高压气破坏桩周土体已达到消除桩侧摩阻力的作用，使桩周边土体形成泥水后溢出，在桩周边土体清理干净后抽干钢套管内的泥水，用振动锤将弃桩拔出地表，最后边回填边拔出钢套管。振动沉管水力切割去土拔桩法施工工艺简单，费用也较低，但多适用于桩径＜700mm的弃桩，并且垂直度不高，对周围环境的影响较大。
4.6套管钻进拔除法
一般利用经过改造的全回转钻机产生的下压力和扭矩带动套管转动，利用钢套管的高强刀头旋转切削桩基周围土体将钢套管钻入地下，然后利用高压水破坏桩周土体，去除桩侧摩阻力，从而拔出桩基。套管钻进拔除法对内无任何残留物，掘进无影响，费用较低，具有垂直度高、适应各种复杂地质、对周围环境影响小、安全可靠、施工效率高的特点，是3种常用方法中技术最先进的施工工艺。但是需定制机具，液压系统驱动钢套管旋转切割土体速度较慢，设备需借助反力架将钢套管压入土中，行走须用吊车，所以准确定位难，工序较复杂，工期较长。
结论
随着城市的发展，盾构穿越建筑物地下的复杂情况会越来越多，实际施工中究竟选用何种方法对桩进行处理，取决于施工场地的周围环境、弃桩桩径桩长、桩身结构、弃桩类型、弃桩穿越土层的特征及施工单位的设备性能和经验等因素，应根据具体情况选择施工方案使施工经济、高效。
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论文作者:洪文涛,洪力波
论文发表刊物:《基层建设》2018年第11期
论文发表时间:2018/6/6
标签：盾构论文; 桩基论文; 套管论文; 阻力论文; 建筑物论文; 地铁论文; 较大论文; 《基层建设》2018年第11期论文;