盾构施工中遇不明侵线桥桩处理方案探讨

随着城市建设规模的拓展，城市轨道交通建设的重要性、紧迫性愈发凸显，鉴于城市轨道交通建设环境的特点，采用盾构法进行地铁隧道施工的越来越多。盾构施工前期需对沿线建（构）筑物进行认真仔细调查，核对详勘调查和设计资料，避免对建（构）筑物的调查过多依赖于初步勘察调查提供的资料，因为一旦存在疏漏之处，将给盾构施工带来较大的困难，甚至造成工期延误。

特别是年代久远的废弃建筑物遗留基础或前期详勘调查中难以查证的障碍物，在盾构施工过程中时常发生阻碍盾构机正常施工的现象。在地面及地质条件允许的情况下，及时将障碍物清除，才能保障盾构机顺利安全掘进。采用特殊人工挖孔清除卡住刀盘的障碍物、采取冲击钻冲桩处理影响盾构掘进的障碍桩的技术为今后解决类似问题提供了经验。

问题的提出

西安地铁1号线后卫寨—三桥区间右线盾构自后围寨向三桥方向掘进至126环时出现异常，刀盘被卡死，采取安全措施后开仓检查，发现刀盘被卡在钢筋混凝土钻孔桩上。经调阅相关资料并核对坐标发现，前方共有10根桩侵入右线盾构隧道，分别为已拆除的旧西宝高速立交桥废弃桩（9#、10#、11#桥墩共5根）、西部快速干线引线桥临时围护桩（3根）和查无资料的桥桩（2根），均在距刀盘位置150m之内，需要尽快处理，以防止盾构机长时间停机带来的潜在风险。

工程地质、水文地质及地面环境

工程地质

在盾构刀盘被废弃桩基卡住位置，盾构隧道拱顶覆土厚度11.5m；土层分布由上到下分别为3.5m厚的杂填土、5.5m厚的黄土状土、2m厚的细砂、7m厚的中砂，盾构隧道上半部为细砂层，下半部为中砂层，其土质密实、砂质纯净。

水文地质

勘察资料显示本区间地下水潜水位埋深30.6m，水位高程355.25～355.27m。施工不受地下水影响。采取必要的安全措施后，右线盾构机开仓查看掌子面无地下水或上层滞水。

地面环境

侵入隧道的废弃桥桩位置与后围寨盘道较近，车流量大，连接西宝高速、西兰公路、西户公路、快速干道、西宝高速疏导线等，是西安市向西对外交通枢纽，自市区、咸阳及宝鸡方向车辆均在此处分流，对组织地面施工存在较大的影响。

卡刀盘位置位于世纪大道左线掉头位置的东侧80m处，结合对卡刀位置的地面进行现场开挖，发现卡刀盘位置（YDK7+053.700）有一桥梁承台，承台下有4根直径1.5m的钻孔灌注桩（配筋直径25mm，桩长不明），经测量确认有2根桩基侵入到盾构区间，且盾构机的刀盘已经切到了1#桩上。

施工方案及安全措施

障碍桩处理安全风险分析

从障碍桩所在位置地质条件分析，盾构隧道上半部为细砂层，下半部为中砂层，采用人工挖孔破除障碍桩存在塌孔和涌砂的风险，对施工人员的安全存在较大的危险，而且如果破除卡住刀盘部分的障碍桩的防护措施不当，会对施工人员造成伤害。因此需采取特殊的安全工艺措施确保施工人员、地面行人车辆和盾构机的安全。经仔细分析和认真研究，决定分别采取人工挖孔破除卡住刀盘的障碍桩和用冲击的方法破除前方的障碍桩。

卡住刀盘障碍桩处理方案及安全措施

经测量确认有2根桩侵入盾构区间，且刀盘已经切入1#桩体40～50cm，此处侵线桩基采用人工挖孔破除的方法。

卡住刀盘障碍桩处理方案采用孔径280cm的人工挖孔将1#、2#障碍桩体围住，护壁形式采用C25钢筋速凝混凝土（加入速凝剂）护壁，护壁厚度20cm，每开挖1m做一次护壁，开挖完成后，沿环向800mm×800mm梅花型打入A48钢管作为护壁钢筋网片的锚固点，护壁钢筋采用A8@100mm×100mm钢筋网片。护壁后保证两护壁距离不小于30cm。因两护壁间距较小，为保证挖孔人员的安全，两挖孔桩的施工在时间上错开2天的工期，先施工1#桩的护壁，待1#护壁完成后，再开挖2#桩，不同步开挖破桩。开挖过程中将1#与2#桩间土体挖除，施工2#护壁时一并将两挖孔护壁间的空隙处支模灌注C25素混凝土，直至盾构隧道顶部以上0.8m。

盾构隧道拱顶以上0.8m至隧道下方0.5m范围为盾构机穿过范围，土质主要为中砂层，为便于在桩基处理完后盾构机能切削通过，采用纤维速凝混凝土加竹筋的C型护壁。挖孔过程中每开挖0.5m施做一次护壁，护壁形式采用C25的速凝混凝土加竹筋的C形护壁，护壁的模板采用C型钢模，模板在盾构机前断面加横向支撑，以避免C型钢模收口。

障碍桩体破除施工过程中不拆除钢模板，待破除完成后，再破除与盾构机连接位置处的混凝土。钢模采取从下往上的顺序拆除，护壁凿除和护壁钢筋割除紧随模板拆除过程，边凿除护壁边进行黏土回填夯实，每次护壁凿除范围不超过0.2m，护壁凿除至盾构机顶部0.8m。盾构穿过范围内回填黏土并人工夯实，盾构机顶0.5m以上部分回填M5砂浆。

卡住刀盘障碍桩处理过程中的安全措施安排专人24h负责刀盘所处地面位置安全警戒，监测周围桥梁和地面沉降变形情况，保证桥梁和道路上车辆及行人安全。

对盾构机停机期间的持续监测结果显示，盾构机姿态变化较小，盾首仅下沉3mm，盾尾上升1mm。且停机期间YDK7+053.7位置地面下沉累计仅1.3mm，周边桥梁受影响较小，均保持在允许范围之内。

旧西宝立交桥桥桩采用冲击钻冲桩法处理旧西宝高速立交桥废弃桩3处共5根桩侵入右线隧道，即9#、10#、11#侵线桩，桩基处理位置场地较为宽阔，且侵限桩基为废弃桩，因此采用冲桩破除的施工方法。破除后回填M5砂浆。

西部快速干线引线桥JZ-10桥墩3根临时围护桩处理的安全措施西部快速干线引线桥JZ-10桥墩3根临时围护桩，其桥墩下承台距离地面11.54m，施工该桥台时，为防止发生涌砂，保证施工人员的安全，原施工单位在承台四周施工了一圈临时A1200mm@2200mm（桩间净距为1000mm）混凝土钻孔灌注桩作为围护桩，桩长18m，均侵入右线盾构隧道。根据专家论证意见，对侵线桩的处理必须保证现有桥梁的使用和安全，要求连续梁桥上部结构累加沉降不得超过5mm，并且桥梁墩柱倾斜不得超过0.5%倍墩柱高或不大于20mm。

对于该桩基的处理采取与旧西宝立交桥桥桩相同的处理方法，采用冲击钻冲桩，严格控制冲桩工艺，破除后下部盾构机通过范围内回填黏土，人工夯实；盾构机顶0.5m以上部分回填M5砂浆，一方面保证桥梁基础稳定和结构安全，另一方面保证盾构机顺利通过。

施工完成后各方测量数据显示：桥墩最大沉降为0.4mm，桥面最大沉降为0.7mm，桥梁墩柱倾斜为0.5mm，对桥梁安全几乎没有影响。

要加强对盾构施工环境（建构筑物）的调查，在盾构法施工广泛应用的今天，地质是基础，盾构机是关键，人是根本，前期环境调查不详细，风险源的控制措施就不得当，或者针对性不够，盾构掘进中存在较大的施工风险和工期风险。

采用特殊人工挖孔清除卡住盾构机刀盘的障碍桩，既要保证人工挖孔施工过程的安全，又要保证障碍桩清除后盾构机的顺利通过，因此，采用人工挖孔至隧道顶部以上80cm，护壁形式采用钢筋速凝混凝土护壁，其下部分采用纤维速凝混凝土加竹筋的C型护壁，可降低施工风险，减小盾构后期施工影响；对已探明影响盾构掘进的障碍桩提前采取冲击钻冲桩处理的方法是一种合适的选择。