地铁施工中对既有建筑物锚索的处理技术研究

何况

【摘 要】在地铁隧道施工中,对既有建筑物地下锚索的处理具有较大的难度.针对郑州市轨道交通5号线工程04标段对既有建筑地下锚索处理的施工实际,提出了相对应的处理方案并付诸实施,为后阶段盾构施工排除了障碍和隐患,可为类似工程提供参考.

【期刊名称】《建筑施工》 【年(卷),期】2017(039)008 【总页数】3页(P1179-1181)

【关键词】地下锚索;盾构施工;地铁车站;处理方法 【作 者】何况

【作者单位】郑州市轨道交通有限公司 河南 郑州 450000 【正文语种】中 文 【中图分类】TU753.3

城市高层建筑基坑支护设计大多采用桩锚形式，且城市建筑中建筑物密度较大，在地铁隧道的建设中不可避免地会穿过相关的锚索区域，这为地铁施工带来了很大的不便。本文针对郑州市轨道交通5号线众意路站—CBD站盾构区间及CBD站在施工过程中遇到地下障碍物及锚索的情况，通过对锚索处理施工方案的比选，从工期、工程造价等方面考虑，最终形成了暗挖法施工横通道配合套管钻拔除锚索技术、

盾构洞内压气工法配合人工割除锚索技术、地下连续墙绳锯割除锚索技术，解决了大面积深埋锚索对盾构施工的影响，同时也避免了大面积开挖对周边环境的影响[1-2]，可为今后类似工程提供工程技术借鉴。 1 工程概况 1.1 工程简介

1.1.1 众意路站—CBD站盾构区间基坑锚索概况

根据目前掌握的资料，农行郑东支行、CBD 1#地下停车场基坑锚索侵入区间隧道。其中农行郑东支行第3道锚索 4φ15.2 mm，L=24 m，水平间距2.8 m，影响数量为20根；CBD 1#地下停车场第3道锚索3束7φ5 mm钢绞线，L=23 m，水平间距1.5 m，影响数量27根，影响区间长度40 m（图1）。锚固区采用的是预应力锚索，锚孔内灌注纯水泥浆，锚索入射角下倾斜10°或15°，其中区间侵入1～2道锚索。

1.1.2 CBD站基坑锚索概况 图1 锚索影响区间平面示意

CBD 车站主体旁边为格拉姆大厦，车站2号出入口东南为河南农信大厦，2座大厦基坑锚索（杆）侵入车站主体结构，对围护桩施工存在一定的影响，地下连续墙施工时需对锚索（杆）进行处理。格拉姆大厦基坑锚索影响CBD车站主体范围长约177 m，土钉为φ18 mm钢筋，竖直分布4道，其影响深度为4.6～7.7 m，锚索2φ25 mm一排、3φ22 mm两排，竖直分布3道，其影响深度为11～15 m（图2）。

图2 锚索影响区间剖面示意 1.2 地质条件

根据现场钻探后所揭示的地层情况，并结合地貌特征，本段工程场地属于A区地貌单元（黄河冲洪积平原）。本场地55 m左右以上地基土均属第四系（Q）沉积

地层。地层从上到下主要为：第四系全新统人工堆积层（Q4-3 ml）灰褐色、褐黄色砂质粉土及灰黑色灰渣，第四系全新统冲积层（Q4-3al）褐黄色夹浅黄色、黄褐色砂质粉土，第四系全新统湖积层（Q4-2l）浅灰色灰褐色、灰黑色黏质粉土、粉质黏土为主，第四系全新统冲洪积层（Q4-1al＋pl）浅灰色、灰褐色、灰黄色细砂为主，第四系上更新统冲积层（Q3al＋pl）黄褐色夹棕黄色、灰黄色、棕红色粉质黏土、黏质粉土为主，第四系中更新统冲洪积层（Q2al＋pl）褐红色、黄褐色夹棕黄色粉质黏土、黏质粉土为主。 2 工程难点及处理措施 2.1 工程难点

盾构区间出现数量众多的锚索必须在盾构通过前进行处理，若不处理则会出现以下问题：

1）盾构刀盘被锚索缠绕，使盾构无法正常施工，需要进行盾构开仓处理锚索，增大了施工风险；若锚索数量众多，则要多次开仓取出缠绕的锚索，大大增加了施工成本和施工风险。

2）即使盾构剪断锚索，但由于锚索直径较大，盾构的螺旋输送机会被锚索卡死，造成螺旋输送器无法出土，从而影响盾构施工。

综合本工程所处的地理位置和地质条件，采用合理、科学的锚索拔除方案是本工程的重点和难点。 2.2 处理措施

1）详细调查锚索周边环境，如建筑物、管线、水文地质及交通情况。 2）查找锚索处理的资料，并邀请专家进行方案讨论。

3）制订可行性方案，并请设计单位进行验算，在确保安全的前提下实施锚索拔除方案。 2.3 施工准备

在进行施工前应对锚索区域进行相关的地质勘探，并且进一步确定施工区域的地质水文情况，根据相关的调查状况来确定是不是需要进行降水施工。同时应该注意对建筑大厦基坑的土层稳定性以及施工情况进行调查，对施工中相关的准备条件进行全面的检查。 3 施工方案

考虑到施工现场管线复杂、交通繁忙等因素，不宜采用大开挖的方法拔除锚索，充分考虑安全、工期及施工成本等因素后，拟采用人工挖孔施工竖井，挖至需拔除2层锚索的下层区域后沿盾构区间轴线方向开挖横通道，以满足钻机施工条件，采用套管套取为主，高压水切割冲击剥离、千斤顶拔除为辅的工艺进行拔除施工。 3.1 降水施工

在地下1#停车场与侧分带之间的人行横道上每隔15 m设置一口φ300 mm的降水井，在河南农信大厦方向人行横道处设置4口回灌井。 3.2 竖井施工

1）竖井每隔10 m设置一处。

2）开挖前应先平整场地、准确测量、放线定点，砂、石、水泥等材料应符合施工要求，机具应准备齐全。

3）开挖时，第1节挖深约1.0 m，采用C30混凝土护壁，下挖施工时，以每一节作为一个循环（即挖好一节施工一节护壁），为防止坍孔和保证操作安全，可采用现浇钢筋混凝土护壁，护壁厚度≥100 mm。

4）为保证孔的垂直度，要求每施工完3节护壁时，须校核孔的中心线及垂直度1次。

5）护壁钢筋采用焊接接头，搭接长度应为30d，且不小于250 mm，保证焊接牢靠，护壁钢筋外设垫块，以确保混凝土保护层厚度。

6）挖孔由人工自上而下逐层用镐、锹进行，挖土次序为先挖中间部分后挖周边，

允许尺寸误差3 cm，渣土装入吊桶或箩筐内，垂直运输，在孔口安装电动葫芦等，将渣土吊至地面上后，用手推车运出。每个竖井井口周围施工空间应大于16 m2。 3.3 横通道施工

竖井挖至下层锚索中心下0.85 m时，停止竖井的施工，以锚索中心下0.85 m为地面标高，向上挖出高2.5 m、宽2.5 m的拱形工作面。 1）开挖前应准确测量、放线。

2）在横通道掌子面的拱部打设φ42 mm超前小导管加固地层，超前小导管长2.5 m，超前支护环向间距为0.3 m，轴线方向隔榀设置，采用浅埋矿山法人工挖除土方。支护采用型钢格栅，护壁混凝土采用C25混凝土，护壁钢筋采用φ6.5 mm@150 mm×150 mm钢筋网片，钢筋网片外设混凝土垫块，以确保混凝土保护层厚度。

3）超前支护完成后，可对横通道进行开挖。开挖的土方装入吊桶中，用提升机构提至地面，再用翻斗车或手推车运至堆放地点，采用工程车进行土方外运。 4）型钢格栅间距0.5 m，2榀格栅之间采用φ18 mm螺纹钢作为连接筋，使2榀格栅连接牢靠，格栅平放时平面翘曲应在-20～20 mm之间，钢筋网片应放于格栅之外并与格栅焊接牢靠。 3.4 锚索拔除施工

根据现场实际情况，结合以往施工的经验，拟定3种施工方法进行分析。 1）第1种方法：跟管钻进套取锚索，采用地质钻探套管取芯的工作原理，将不规则的锚固体整个地套在套管内，再将套管同锚固体一同拔出，每拔一节套管破碎一节水泥体，同时切断一节钢绞线，再拔再切，直至全部拔除。这种方法的技术难点是钻具轴线方向与锚索轴线方向的一致，由于当两轴线交错时，钻具很容易将锚索切断，故施工中钻具轴线的校对，以及钻机的固定是这一方法的关键。

2）第2种方法：高压水切割工艺，采用高压泥浆泵及高压切割工具对水泥体与土

层进行剥离，减小锚固体与土体间的摩阻力。高压水切割土体会对土层有一定的扰动，再有就是切割长度有一定的局限。

3）第3种方法：千斤顶拔除，这种方法是采用中空千斤顶对钢绞线逐根拉拔。由于单根钢绞线的极限抗拉强度是在200 kN左右，故锚固体的长度对拔除的影响是最大的。

综合以上分析，并结合以往的施工经验可知，以上3种方法必须配合施工才能达到预期的效果。具体施工步骤如下：

1）套管旋切套取锚固体。根据施工现场情况，对钻机进行改装，使钻机更加适合施工现场要求。制作长度为1.0 m的φ159 mm套管，将套管安装在套管钻机上，调整好钻进角度，钻进角度要与拔除锚索角度一致。利用钻机旋转电动机带动套管及钻头旋切锚固体周围土层，利用钻机推进提升电动机向前加尺，同时开动泥浆泵，泵送泥浆护壁排渣，测量计算出钻进深度，直至将全部长度的锚固体装入套管中，然后将套管及锚固体一同拔出。

2）套管及锚固体的拔除。在旋切套取完成的套管四周混凝土墙壁上安放承压钢板，以防在液压拔取套管时破坏护壁，影响井内安全。利用专用拔管机具套在套管上，锁紧套管锁片，开动液压泵站，为拔管机提供足够的动力，观察套管、拔管机具及泵站压力，当套管松动后，注意观察套管拔出过程中周围支护结构及地面上变化情况，在确定安全的情况下方可继续施工。在拔出一节套管后，将其卸掉，用电镐或风镐将水泥体破碎，切断钢绞线然后进行下一环节的拔取，直至全部拔出。 3）在施工过程中，应注意泥浆的沉淀、循环利用及泥浆对井下安全的影响等问题。在井下应挖排浆沟，排浆沟连接沉淀坑，沉淀坑应为2个。第1个沉淀渣土用，第2个为循环利用。要及时对第1个沉淀坑进行清渣，防止循环利用泥浆中渣土含量过大造成抱钻或无法排渣现象。还应注意泥浆在井中对土层的浸泡情况，必要时在坑中铺设一层塑料膜，防止泥浆中的水分浸湿土层，扰动地层稳定，造成安全

问题。

4）在拔除工作完成后，应及时用水泥浆对锚索孔进行填充封堵。灌注水泥浆时应将注浆管插入孔底，防止孔内坍孔或渣土形成的封堵造成灌浆不实。 4 监测数据分析 4.1 建筑物竖向位移

在竖井和横通道施工以及锚索拔除时，在农行郑东支行大厦四周布置了6个监测点，在竖井和横通道开挖前测得了初始值，竖井和横通道开挖、锚索拔除时分别进行了测量工作，通过对监测数据的采集和分析，发现各测点的数据变形规律基本一致，且建筑物竖向位移的累计值和变化速率均在控制范围内。 4.2 地表沉降

在竖井和横通道施工以及锚索拔除过程中，对地表沉降进行了监测，地表沉降在该区域的最大值为25 mm，发生在横通道纵向正上方位置，沉降速率和累计变形均小于规范和设计要求。 4.3 拱顶下沉和洞周收敛

横通道断面内拱顶下沉和洞周收敛的实测数据显示，拱顶下沉最大位移11 mm，洞周收敛最大位移9 mm，满足规范及设计要求。 4.4 地下管线变形

为保证管线安全，在竖井和横通道施工以及锚索拔除过程中，还对施工影响区域的雨水、污水、天然气、热力管线等沉降进行了监测。雨水管线（距横通道纵向轴线为9～15 m）沉降最大值为4 mm，天然气管线（距横通道纵向轴线为3～4 m）沉降最大值为6 mm，热力管线（距横通道纵向轴线1～2 m）沉降最大值为8 mm，沉降速率和累计变形均小于规范和设计要求。

通过监测数据分析，建筑物竖向位移、地表沉降、拱顶下沉和洞周收敛、地下管线变形均满足规范和设计要求，并未对周围环境产生较大的影响，保证了地铁盾构施

工正常进行[3-4]。 5 结语

通过郑州市轨道交通5号线一期工程区间地下锚索拔除的工程实例，有效地解决了在相对较小的空间内部拔除大面积锚索的问题，保证了地铁盾构的正常施工，为今后锚索拔除技术的应用和发展提供了经验借鉴。 参考文献

【相关文献】

[1]李广良.郑州地铁1号线会－民盾构区间锚索拔除施工技术[J].隧道建设,2014,34(5):494-498. [2]王淼.城市轨道交通盾构隧道穿越大厦地下室锚索的处理方案比选[J].城市轨道交通研究,2012,15(6):104-108.

[3]张建国,刘宇光,王玉卿.双动内循环钻孔工艺在预应力锚索施工中的应用[J].铁道勘察,2008,34(5):79-80.

[4]罗文静,蔺云宏,任飞.砂浆锚索套取设计施工新技术[J].长沙铁道学院学报(社会科学版),2009,10(2):197-198.