摘要：本文通过对盾构机掘进下穿厂房切削群桩施工实例，总结出了合理的掘进参数，叙述了带压刀具更换的方法，克服了地铁建设最大的环境风险，为行业创造了经典案例，通过总结其中的成功经验，为类似项目提供了参考和借鉴。
关键词：盾构下穿厂房 切削群桩 施工实例
1.工程概况
1.1厂房及桩基情况
广州市轨道交通十三号线首期工程（鱼珠至象颈岭段）14#盾构井～庙头站区间长度为881m，在左、右线380米位置分别下穿亚钢4#厂房。厂房建于1990年，长174m，宽36m，西侧是黄埔大桥，北侧是庙头工业区，南侧是3#厂房（已拆除，桩基保留在地下），无生产作业，桩径400mm，桩长23m，钢筋长度21m，桩身截面共有8根Φ12钢筋，螺旋筋为φ6圆钢，间距200mm。下穿厂房段落拱顶埋深14.4～16米，盾构需切削78根桩基通过厂房。
1.2 水文地质概况
详勘报告揭示，下穿亚钢厂房地段左右线开挖断面地层为全风化花岗岩残积土层<5Z-2>、混合花岗岩<6Z>和强风化混合花岗岩<7Z>，地下水水位变化不大，平均埋深为2.4m。
1.3 盾构机概况
盾构区间投入2台海瑞克复合式EPB6250盾构机。采用面板式刀盘，开口率为32%，布置31把单刃滚刀，4把双刃中心滚刀，64把刮刀，始发前更换整盘新刀，各系统进行维修保养，设备性能良好，盾构主要参数适应地层要求。
2.施工风险分析
盾构切削厂房桩基时，主要风险是对桩基产生水平推力，控制不当容易造成厂房支撑结构破坏，导致建筑物变形，甚至倒塌。掘进操作不当容易造成钢筋不能完全切断而缠绕在刀盘上，导致盾构机故障，无法掘进，造成螺旋机卡死不能正常出土。并且采用带压换刀检查更换刀具，数量较多，换道工序作业人员面临重大安全风险。因此，过程控制意义重大，容易形成安全事故或不良社会影响。
3.盾构切削桩基过程掘进技术
本项目盾构切削桩基控制关键点主要是：专项施工方案及经过了2次专家论证，应急预案进行桌面演练；准备了专业应急注浆、加固队伍和物资，建立了地面巡视组并保持隧道内与地面通讯联系；操作手是选用已顺利通过各种复杂地层有经验的人员，并对掘进参数、桩基位置、地质情况、换刀作业进行详细交底；建立早晚会和激励制度，对当班施工问题进行分析解决并考核；在对盾构设备进行全面的维修保养。
3.1 合理控制掘进参数
本段埋深14.4～16m，切桩前20m范围设定为试验段，并调整切桩参数。下穿厂房时采用气压辅助土压平衡模式，均衡、连续、匀速的通过桩群区域，土仓内渣土留1/3～2/3，上部依靠气压支撑。切削桩基掘进过程实际参数如下：土压为1.7～1.9bar，推力600～800T，刀盘转速1.0～1.2rpm，扭矩1.3MNm，出土量63m³，同步注浆量7m³。施工过程中在盾构机推进距桩基础 10m 左右时放慢速度，在 10mm/min 左右，贴近桩基础时，以 3～5mm/min 的速度进行慢速切磨，以减小对桩体的扰动，穿越厂房桩基期间采取正反转转换刀盘方向。掘进过程中，控制盾构机好姿态，控制管片拼装质量，根据建筑物沉降监测数据，实时调整掘进参数、掘进模式及浆液配合比，以更好地确保建筑物安全要求。
3.2 密切注意渣土改良
为确保渣土的改良效果，提高渣土流塑性，降低渣土粘稠度，减弱渣土的固结能力，采取注入高分散型泡沫剂降低刀盘扭矩，下穿期间每环注入量约为50升，减少刀盘的磨损、降低刀盘的扭矩，效果良好，未发生喷涌、结泥饼等现象。
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3.3严格控制出土量
根据前期现场盾构掘进经验以及该段地质实际情况，严格控制出土量，取1.3倍松散系数，每环土方量约为63m3。在下穿厂房过程中，盾构司机与土建工程师根据渣斗上标注尺寸线，每掘进10cm，查看出土量情况，严格做到了“每斗必看，每斗必量”，避免超挖引起掌子面失稳。
3.4确保同步注浆效果
盾构下穿厂房段建筑同步注浆量为7m3，压力控制在0.3MPa左右，实际施工压力根据地面沉降进行调节和控制，浆液选用早强型配比，每4环进行一次二次注浆，注浆量平均为0.5m³/环，注浆压力0.3MPa。
4.盾构切削桩基前后刀具检查更换控制
通过厂房切桩过程中，发生掘进参数异常后现象，按照预定方案，左线在切削完第12、20排位置换刀2次，共带压作业17仓更换单刃滚刀47把；右线在切削完第5、13、16、19、21排位置更换刀5次，带压作业19仓更换单刃滚刀53把，合计单刃滚刀100把，安全完成，恢复盾构掘进性能。
4.1检查更换刀具前细节步骤
根据掘进参数反应，出现异常情况，刀具保护措施必须到位，立即确定最佳停机位置，组织人员带压进仓检查刀具。为了保证切削桩基的高效、稳定性，对磨损量达到更换标准的刀具及时进行更换。停机时在盾尾后5～7环采用双液浆连续三环做止水环封水，浆液配比为水与水玻璃体积比为2：1，水泥与水质量比为1：1，初凝时间大致为35～40s，注浆自上而下，从左到右对称注入，经检查注浆效果良好后方可进行下一步作业。组织所有带压作业人员、操仓手（医生）、盾构司机、电工等开会进行详细交底，带压作业人员必须要经过体检及培训，持证上岗，明确作业区及分工，责任到人，保证带压过程全程有人值班盯控。对土仓内气体进行检测，人员进入土仓前将气体检测仪伸进土仓进行二次气体检测，确认无有害气体后才能进入土仓。人员进入土舱后如果掌子面有严重漏水、漏沙等现象，立即安全撤离并向前掘800～1000mm。
4.2 刀具检查、更换实施
作业人员进入土舱检查刀具之前先观察掌子面情况，确保掌子面稳定后再进行刀具检查，详细对刀具、刀座螺丝进行检查，并作好记录，用对讲机告知舱外人员。盾构副经理信息，负责组织对刀盘整个情况进行分析，决定更换刀具的编号，然后按照换刀步骤进行换刀作业。换刀过程中的安全及换刀注意事项等由土建工程师进行交底，并负责换刀全过程的跟踪管理，机电工程师工在换刀过程中提供设备保障。
4.3 换刀完成恢复掘进
刀具更换完成后，二次复紧所有刀具螺丝，并将换刀工具一一清点带出舱外，关闭土仓门，严格按照规范进入减压阶段安全出仓。
5.施工监测
施工监控量测工作在刀盘前50m范围加强监测，过亚钢厂房区特殊时期，监测频率改为每两小时监测一次；为确保建筑物的安全建立了相应的5mm控制值和10mm预警值。鉴于亚钢厂房沟通困难，拒绝在建筑物上埋设监测点及房屋安全鉴定，无法埋设监测点，进而采用在厂房墙体及柱子粘贴反射片，在临近建筑物顶架设全站仪监测。采用测高差的方法推算仪器高，免棱镜模式测量反射片测得三维坐标监测厂房沉降及墙体倾斜情况，此种方法测得高程数值平均沉降在5mm以内，为盾构下穿亚钢厂房过程中对建筑物沉降做到全面准确掌握提供科学保障。盾构通过厂房后，经巡视结构未发现异常，安全顺利通过。
结束语：本区间左线历时18天，停机换刀2次，右线历时22天，停机换刀5次顺利下穿通过亚钢4#厂房。在盾构施工领域无法进行正常监测情况下，通过严格控制掘进参数，科学计划带压进仓检查、更换刀具，切削78根群桩并安全通过，为前期节约投资3000多万元，得到业主和地方政府的高度认可，作为经典案例为行业提供了借鉴。
参考文献：
[1].孙波；肖龙鸽；孙正阳；殷明伦；罗泽华.深圳地铁盾构穿越建筑群及切削桩基施工[J].隧道建设.2015（06）
[2].沈栋.盾构切削钢筋混凝土桩基施工技术[J].城市轨道交通研究.2014（01）
[3].胡勇.浅析复合地层中盾构刀具配置和掘进技术控制[J].现代物业（上旬刊）.2014（11）
论文作者:王永喜,张瑶
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第11期
论文发表时间:2019/1/2
标签：盾构论文; 桩基论文; 刀具论文; 厂房论文; 作业论文; 渣土论文; 参数论文; 《建筑细部》2018年第11期论文;