盾构法施工截桩案例

1、2022/4/9Page 1港鐵公司4/9/2022Page 1港鐵公司盾构机盾构机连续连续破破桥桩桥桩工程工程案例案例2012年年12月月2022/4/9Page 22022/4/9Page 2苏苏州地州地铁铁2号号线线-TS-06标标三医院至石路站盾构区三医院至石路站盾构区间间施工，盾施工，盾构机需穿越广构机需穿越广济桥济桥，共有，共有14根根钻钻孔灌注孔灌注桩桩侵入区侵入区间间隧道，其隧道，其中左中左线线5排排7根（根（2排有排有2根并列），右根并列），右线线7排排7根，根，桩长桩长度在度在34.538.5m，其中位于，其中位于1#桥桥墩上的墩上的2根根桩桩基，直径基，直径1200mm，

2、主筋，主筋22mm。 。见图见图1、 、图图2。 。2022/4/9Page 32022/4/9Page 32022/4/9Page 42022/4/9Page 42022/4/9Page 5桥梁的基本情况介绍桥梁的基本情况介绍广广济桥济桥建成于建成于2003年，年，桥长桥长43米，米，桥宽桥宽32米，米，为为3孔（孔（16+11+16m） ）预应预应力混凝土力混凝土简简支板梁支板梁桥桥。 。临临近繁近繁华华的石的石路商路商业业区，周区，周围围建构筑物密集，交通流量大。若建构筑物密集，交通流量大。若实实施拆施拆桥桥桩桩再建新再建新桥桥的方案，将的方案，将对对公共交通引起公共交通引起较较大干大干

3、扰扰，社会，社会和和经济经济成本成本较较高。高。因此将盾构机因此将盾构机改造加改造加强强后直接切削穿后直接切削穿越广越广济桥济桥的的14根最大直径根最大直径1200mm的的钻钻孔灌注孔灌注桩桩。 。2022/4/9Page 6盾构机概况及参数盾构机概况及参数2022/4/9Page 7盾构机概况及参数盾构机概况及参数2022/4/9Page 8改造前盾构机主要参数见下述:刀刀盘盘扭矩扭矩刀刀盘盘采用采用变频驱动变频驱动，配置，配置总总功率功率为为440kW。 。额额定扭矩定扭矩5147kNm， ，=20.2， ，脱困扭矩脱困扭矩6176 kNm， ，=24.2。 。推推进进油缸油缸配置配置22

4、个油缸，个油缸，总总推力推力为为37730kN，能，能满满足最不利工况的掘足最不利工况的掘进进。 。铰铰接油缸接油缸铰铰接装置采用主接装置采用主动铰动铰接形式，接形式，16个油缸分成个油缸分成4区，可以上下、左右弯曲。区，可以上下、左右弯曲。螺旋机螺旋机功率功率为为150kW。最大扭矩。最大扭矩46.7kNm， ，转转速速22rpm。 。刀具刀具刀具采用主切削刀刀具采用主切削刀+焊焊接型先行刀接型先行刀2段高度配置。刀具形式适用于段高度配置。刀具形式适用于软软土的土的结结构。构。2022/4/9Page 9盾构机改造方案刀刀盘盘上刀具的改造上刀具的改造刀具的刀具的结结构构盾构机改造的关盾构机改

5、造的关键键点在于追加的刀具，追加的刀具必点在于追加的刀具，追加的刀具必须须具有具有“ “切削性切削性” ”和和“ “超硬刀超硬刀头头耐崩耐崩损损性性” ”2种特性。种特性。“ “切削性切削性” ”就是具就是具有破碎、切割有破碎、切割桥桩桥桩及及钢钢筋的功能；筋的功能；“ “超硬刀超硬刀头头耐崩耐崩损损性性” ”就是就是具有具有连续连续破碎、切割最少破碎、切割最少7根以上的根以上的桥桩桥桩后，刀具耐磨性和后，刀具耐磨性和超硬刀超硬刀头头不易崩不易崩损损。 。根据上述根据上述2种特性的要求，种特性的要求，刀具配置刀具配置焊焊接型接型贝贝壳先行刀和壳先行刀和焊焊接型切削先行刀，中心刀采用切断效能高的

6、接型切削先行刀，中心刀采用切断效能高的锯齿锯齿形形结结构。构。2022/4/9Page 10盾构机改造方案刀刀盘盘上刀具的改造上刀具的改造刀具的刀具的结结构构2022/4/9Page 11盾构机改造方案刀刀盘盘上刀具的改造上刀具的改造刀具的刀具的结结构构2022/4/9Page 12盾构机改造方案刀刀盘盘上刀具的改造上刀具的改造刀具的布置刀具的布置刀刀盘盘上追加上追加焊焊接接52把把焊焊接型接型贝贝壳先行刀和壳先行刀和40把把焊焊接型切削先接型切削先行刀。行刀。追加刀具的追加刀具的轨轨迹布置：迹布置：1#焊焊接型接型贝贝壳先行刀高度壳先行刀高度为为160mm，刀，刀盘盘中心部位每个中心部位每个

7、轨轨迹上布置迹上布置1把刀，中把刀，中间间部位每个部位每个轨轨迹上布置迹上布置2把刀，外周部位每把刀，外周部位每个个轨轨迹上布置迹上布置3把刀。把刀。2#焊焊接型切削先行刀高度接型切削先行刀高度为为120mm，刀，刀盘盘中心、中中心、中间间部位部位每个每个轨轨迹上布置迹上布置1把刀，外周部位每个把刀，外周部位每个轨轨迹上布置迹上布置3把刀。把刀。2种追加的种追加的焊焊接型先行刀高度与原先刀接型先行刀高度与原先刀盘盘上主切削刀上主切削刀80mm的高度形成了的高度形成了3段高度差，可以确保刀具的掘段高度差，可以确保刀具的掘进进寿命。寿命。2022/4/9Page 13盾构机改造方案刀刀盘盘上刀具的

8、改造上刀具的改造刀具的布置刀具的布置2022/4/9Page 14盾构机改造方案刀刀盘盘上刀具的改造上刀具的改造刀具的布置刀具的布置2022/4/9Page 15盾构机改造方案螺旋机改造螺旋机改造为为了防止了防止桥桩桥桩中切断后的中切断后的钢钢筋卡在螺旋机中，将原来的有筋卡在螺旋机中，将原来的有轴轴式式螺旋机更螺旋机更换为换为具有伸具有伸缩缩功能的无功能的无轴带轴带式螺旋机，并且增加一台式螺旋机，并且增加一台液液压马压马达，将达，将驱动驱动扭矩提高扭矩提高33%。 。2022/4/9Page 16盾构机改造方案盾尾外置式同步注盾尾外置式同步注浆浆管改造管改造盾构机在穿越盾构机在穿越桥桩时桥桩时

9、，盾尾同步注，盾尾同步注浆浆管（管（“ “乌龟乌龟壳壳” ”）会与）会与桥桩桥桩相相遇，遇，为为了防止盾构机卡滞，了防止盾构机卡滞，见见原先高度原先高度为为120mm的的“ “乌龟乌龟壳壳” ”更更换为换为高度高度为为68mm的的“ “乌龟乌龟壳壳” ”。并且在。并且在“ “乌龟乌龟壳壳” ”前端追加了前端追加了若干把若干把焊焊接型先行刀。接型先行刀。2022/4/9Page 17盾构机改造方案仿形刀改造仿形刀改造为为了能在了能在桥桩桥桩与同步注与同步注浆浆“ “乌龟乌龟壳壳” ”相碰相碰时时，可以启，可以启动动仿形刀切仿形刀切削削桥桩桥桩，将原先切削，将原先切削软软土的刀具更土的刀具更换为换

10、为能切削、破断能切削、破断桥桩桥桩的的贝贝壳型刀具，并且加壳型刀具，并且加强强仿行刀仿行刀强强度。度。2022/4/9Page 18桥桩切割、破断试验及刀盘刀具布置的进一步改进桥桩桥桩切割、破断切割、破断试验试验为为了能了能验证验证盾构机改造后盾构机改造后对桥桩对桥桩切割、破断的能力，施工方在切割、破断的能力，施工方在盾构机始盾构机始发发洞洞门门前前浇浇筑了筑了2根直径根直径为为1200mm，主筋，主筋22mm的的桩桩基。基。2022/4/9Page 19桥桩切割、破断试验及刀盘刀具布置的进一步改进试验结试验结果果（ （1）刀）刀盘盘刀具刀具对桥桩对桥桩及主筋的切割、破断能力非常好。及主筋的切

11、割、破断能力非常好。（ （2）刀）刀盘盘扭矩扭矩较较小，不超小，不超过过30%，推，推进进力也比力也比较较小。小。（ （3）切割后的主筋）切割后的主筋长长度比度比较长较长。最。最长长的的约约3m以上。以上。2022/4/9Page 20桥桩切割、破断试验及刀盘刀具布置的进一步改进刀刀盘盘刀具布置的刀具布置的进进一步改一步改进进从从桥桥基切割、破断基切割、破断试验试验来来说说，改造后的盾构机完全能，改造后的盾构机完全能满满足足桥桩桥桩的破碎及切割要求。但破断后的部分的破碎及切割要求。但破断后的部分钢钢筋筋过长过长， ，为为了防止了防止较长较长钢钢筋卡住螺旋机，需要筋卡住螺旋机，需要进进一步考一步

12、考虑虑刀具的布置，避免切割后的刀具的布置，避免切割后的钢钢筋筋长长度度过过大。大。2022/4/9Page 21桥桩切割、破断试验及刀盘刀具布置的进一步改进刀刀盘盘刀具布置的刀具布置的进进一步改一步改进进2022/4/9Page 22桥桩切割、破断试验及刀盘刀具布置的进一步改进刀刀盘盘刀具布置的刀具布置的进进一步改一步改进进3处处3把刀具的高度：每把刀具的高度：每处处中中间间1把高度增加把高度增加65mm， ，2侧侧的刀具高度增加的刀具高度增加30mm。 。由于由于3个位置的刀具高于其他刀具，因此先于其他刀具破碎、切割个位置的刀具高于其他刀具，因此先于其他刀具破碎、切割钢钢筋，筋，而其他同一平

13、面部分的而其他同一平面部分的钢钢筋筋还还包裹在混凝土中，未被破碎、切割，根据包裹在混凝土中，未被破碎、切割，根据试验试验桩钢桩钢筋破碎、切割的工况，高度增加筋破碎、切割的工况，高度增加处处的的钢钢筋被切割断后，盾构机掘筋被切割断后，盾构机掘进进95mm之后，其他刀具才开始破碎、切割同一平面的之后，其他刀具才开始破碎、切割同一平面的桥桩桥桩， ，这样这样破碎、切割后破碎、切割后的的钢钢筋可以控制在一定的范筋可以控制在一定的范围围内。内。 刀具布置刀具布置进进一步改一步改进进前内前内侧侧2处处，每，每处处3把刀具的把刀具的轨轨迹上各配置迹上各配置1把刀，把刀，现现在中在中间间（高度增加（高度增加65mm）的）的1把刀具的把刀具的轨轨迹上增加迹上增加1把，即把，即1个个轨轨迹上有迹上有2把把刀。刀。从刀从刀盘盘正面看，正面看，m的追加在的追加在9点左右的位置、的追加在点左右的位置、的追加在4点点20分左右分左右的位置。的位置。2022/4/9Page 23施工效果2022/4/9Page 24结论 从上表参数可从上表参数可见见，盾构机各，盾构机各项项参数都很正常，参数都