中铁一局集团天津建设工程有限公司 300000
摘要：本文通过工程案例对原地铁隧道位置上的新建围护工程，在基坑围护结构施工时选用全回转套管机进行原隧道管片清除的处理技术，克服了原有老隧道对施工的影响，加快了施工进度，节约施工工期，为今后类似大型地下钢筋混凝土障碍物清除施工提供了一定的经验借鉴。
关键词：地铁盾构 隧道管片 技术
1工程概况
本区间调线工程包括本车站扩建施工和区间隧道盾构施工。
本车站原设计长度134.5m，标准段宽20.7m，为满足调线需要，本车站主体结构需要进行扩建。本车站扩建分为改建段和新建段。此段车站主体结构横向外扩1.0m～3.2m；此外，车站由大里程端头丼纵向外扩35.3m，该段车站结构为新建段车站结构，在扩建段端头设置左、右线盾构始发井。
本站新建段下方存在原车站区间盾构隧道，埋深约17m，隧道管片为C50P10钢筋混凝土结构，管片外径6.2m，内径5.5m。扩建段围护结构需要穿过既有隧道。为满足围护结构施工需要，需要在围护结构穿过位置的既有隧道管片切割。
既有隧道平面示意图
2本工程的难点及技术要点
2.1 本工程的施工难点
（1）、本车站工程采用名挖法施工，原隧道管片的清除必须与本车站围护结构、主体结构施工同步实施，施工管理难度大。（2）、本工程需清障为地铁隧道管片及内部填充的水泥砂浆，清障深度为自然地坪以下23米左右，深度较深对所有机械要求高。（3）、孔径大，该工程采用2m直径的套管进行清障施工。所需的清障机以及与之配合的起重机都要相应增大。（4）、由于清障后将进行地连墙施工，对清障的孔位连续性（孔与孔咬合部位的宽度）和垂直度要求高。该工程采用孔孔咬合施工方法进行连续施工，套管在切割障碍物时一边是障碍物，一边是松软的回填土，垂直度难以把握。
2.2 关键施工技术要求
2.2.1设备选型
1、针对该工程的实际情况选用日本进口的全回转套管机进行施工，该设备的主要性能如下：a、能够对单轴压缩强度为137～206MPa的巨砾、岩床进行切削。b、在砂砾、软岩层等地层的挖掘深度可达62m，在淤泥、粘土层等的挖掘深度可达73m。c、垂直精度可达1/500。d、起拔力可达360吨；e、对于地下存在钢筋混凝土结构、钢筋混凝土桩、钢桩等的地层具有切割穿透的能力，并能将其清除。f、通过自动控制套管的压入力，可以保持符合切削对象最合适的切削状态，以及防止切割钻头的超负荷。
3切割方案实施
在隧道填充密的前提下，用全回转套管钻机做为切割设备，在需要施工地连墙的区域，将套管压入土体，利用冲抓斗抓除套管内土体，挖至隧道管片位置后，利用重锤将其进行破碎后抓出。然后回填土体。
地连墙厚度为1m，为了保证地连墙施工时，成槽机能够顺利穿过，拟切割宽度1.5m。盾构隧道管片外径6.2m，选用的套管直径2m，因此，需要套5次，间距1.3m。
切割时采用跳孔顺序进行，先切割1、3、5号桩位，回填完成后，切割2、4号桩，全部切割后回填土体进行填充。
3.1 工艺流程
导墙—转机就位—套管压入—成孔及切割—拔管回填
3.2 具体方法及步骤
3.2.1 场地准备
为保证钻孔咬合桩孔口的精确度，提高就位效率，首先需对切割区域地面进行硬化处理。采用200mm厚混凝土，钢筋采用φ20@200×200mm单层网片。
3.2.2 钻机就位
首先由测量人员对设计钻孔桩位进行精确放样，复核后做出标记。使钻机按放样位置就位后调整好设备的水平度，并随时观察和控制套管的垂直度使之不低于1/300。
3.2.3 套管压入及钻进
在钻机就位后，开始进行套管的埋设和钻进作业。
施工过程中每节套管压入的精度都将直接影响钻孔的施工质量，特别是上部5m范围的精度最为重要。每节套管放入夹管装置，收缩夹管液压缸，利用钻机和导向纠偏装置将套管的垂直度精度调整到要求的范围内。钻进过程中随时利用设备自带的水平监测系统检验套管垂直度，并在套管的两个垂直方向架设经纬仪进行垂直度复核控制，每孔检查三次。
每节套管连接好并检查垂直度后，通过全回转钻机的回转装置使套管进行不小于360°的旋转，以减少套管与土体的摩擦阻力，并随即利用套管端部的刀齿切割土体或障碍物，压入土中，开始正常作业。
管片切割示意图
3.2.4 成孔及障碍物清除
首先，根据拟定切割的深度，配置足够深度的套管。以确保可以彻底切割清理地下深层障碍物。采用Φ2000mm全回转套管钻机进行钻孔，利用套管前端的刀齿切削钢筋混凝土管片。钻孔过程中利用重锤破碎套管内混凝土、钢筋等，再用冲抓斗将碎块抓出，直至钻孔清除至底部未受破坏的原状土。
套管上拔力最大一般为300kN左右(钻机极限上拔力约为380kN)，当超过该值，应进行回转上拔，减少上拔力。当处于砂土层因某种原因需要较长时间暂时停工时，如超过1h，应将套管上拔一段距离2~3m。但实际施工中应尽量避免此种工况出现。
停钻接长套管时，应操控钻机控制套管螺栓孔高度约80cm，施工人员使用塑料薄膜包裹连接部位。使用吊机吊起加长套管对准原套管徐徐下放，经纬仪垂直校正后，施工人员安装螺栓。
取土与钻进同时进行，每接长1根套管(一般为6m/根)钻进前原管内土体应及时取出，管内从底向上约留4m高土方。
使用冲式抓斗取土及障碍物，遇到较大钢筋混凝土管片块体先使用冲锤破碎再行抓出。
冲抓取土时吊车司机应在专人指挥下进行，缓拉慢转，进入套管时必须动作缓慢，严禁抓斗摇晃进套管。
3.2.5 套管拔出
每孔清障结束起拔套管时，在套管内回填5％水泥土，边回填边起拔，直至回填至地面以下1.5～2m后用优质粘土回填留做导墙，拔出最后一节套管，并将钻机移至下一桩位进行同样工序施工。
3.2.6 土体回填
完全清除后，即进行套管内回填施工。回填采用同一冲抓斗进行，抓斗应将回填土送至套管底部再将抓斗打开，严禁在套管口打开抓斗抛土作业。
4结束语
从工期角度上看采用全回转套管钻机做为切割设备，并且与本项目的围护结构同步施工，压缩了整个围护结构的施工工期，对业主下达的工期任务起到了积极作用。在原有隧道管片上重建围护结构是施工企业面临的一个新课题，新建基础的施工常受到原有基础障碍物的影响，能否及时处理是影响新建项目施工顺利进行的关键；其中处理方案合理与否，又关系到新项目的造价和工期等多方面，本项目的成功经验可以作为类似工程的借鉴。
论文作者:何勋
论文发表刊物:《基层建设》2016年6期
论文发表时间:2016/7/11
标签：套管论文; 管片论文; 隧道论文; 钻机论文; 抓斗论文; 障碍物论文; 结构论文; 《基层建设》2016年6期论文;