盾构法施工截桩案例

2024/11/26Page1港鐵公司11/26/2024Page1港鐵公司盾构机连续破桥桩工程案例2012年12月2024/11/26Page22024/11/26Page2苏州地铁2号线Ⅱ-TS-06标三医院至石路站盾构区间施工，盾构机需穿越广济桥，共有14根钻孔灌注桩侵入区间隧道，其中左线5排7根（2排有2根并列），右线7排7根，桩长度在34.5~38.5m，其中位于1#桥墩上的2根桩基，直径Φ1200mm，主筋Φ22mm。见图1、图2。2024/11/26Page32024/11/26Page32024/11/26Page42024/11/26Page42024/11/26Page5桥梁的基本情况介绍广济桥建成于2003年，桥长43米，桥宽32米，为3孔（16+11+16m）预应力混凝土简支板梁桥。临近繁华的石路商业区，周围建构筑物密集，交通流量大。若实施拆桥桩再建新桥的方案，将对公共交通引起较大干扰，社会和经济成本较高。因此将盾构机改造加强后直接切削穿越广济桥的14根最大直径Φ1200mm的钻孔灌注桩。2024/11/26Page6盾构机概况及参数2024/11/26Page7盾构机概况及参数2024/11/26Page8改造前盾构机主要参数见下述:刀盘扭矩刀盘采用变频驱动，配置总功率为440kW。额定扭矩5147kNm，α=20.2，脱困扭矩6176kNm，α=24.2。推进油缸配置22个油缸，总推力为37730kN，能满足最不利工况的掘进。铰接油缸铰接装置采用主动铰接形式，16个油缸分成4区，可以上下、左右弯曲。螺旋机功率为150kW。最大扭矩46.7kNm，转速22rpm。刀具刀具采用主切削刀+焊接型先行刀2段高度配置。刀具形式适用于软土的结构。2024/11/26Page9盾构机改造方案刀盘上刀具的改造—刀具的结构盾构机改造的关键点在于追加的刀具，追加的刀具必须具有“切削性”和“超硬刀头耐崩损性”2种特性。“切削性”就是具有破碎、切割桥桩及钢筋的功能；“超硬刀头耐崩损性”就是具有连续破碎、切割最少7根以上的桥桩后，刀具耐磨性和超硬刀头不易崩损。根据上述2种特性的要求，刀具配置焊接型贝壳先行刀和焊接型切削先行刀，中心刀采用切断效能高的锯齿形结构。2024/11/26Page10盾构机改造方案刀盘上刀具的改造—刀具的结构2024/11/26Page11盾构机改造方案刀盘上刀具的改造—刀具的结构2024/11/26Page12盾构机改造方案刀盘上刀具的改造—刀具的布置刀盘上追加焊接52把焊接型贝壳先行刀和40把焊接型切削先行刀。追加刀具的轨迹布置：

1#焊接型贝壳先行刀高度为160mm，刀盘中心部位每个轨迹上布置1把刀，中间部位每个轨迹上布置2把刀，外周部位每个轨迹上布置3把刀。

2#焊接型切削先行刀高度为120mm，刀盘中心、中间部位每个轨迹上布置1把刀，外周部位每个轨迹上布置3把刀。

2种追加的焊接型先行刀高度与原先刀盘上主切削刀80mm的高度形成了3段高度差，可以确保刀具的掘进寿命。2024/11/26Page13盾构机改造方案刀盘上刀具的改造—刀具的布置2024/11/26Page14盾构机改造方案刀盘上刀具的改造—刀具的布置2024/11/26Page15盾构机改造方案螺旋机改造为了防止桥桩中切断后的钢筋卡在螺旋机中，将原来的有轴式螺旋机更换为具有伸缩功能的无轴带式螺旋机，并且增加一台液压马达，将驱动扭矩提高33%。2024/11/26Page16盾构机改造方案盾尾外置式同步注浆管改造盾构机在穿越桥桩时，盾尾同步注浆管（“乌龟壳”）会与桥桩相遇，为了防止盾构机卡滞，见原先高度为120mm的“乌龟壳”更换为高度为68mm的“乌龟壳”。并且在“乌龟壳”前端追加了若干把焊接型先行刀。2024/11/26Page17盾构机改造方案仿形刀改造为了能在桥桩与同步注浆“乌龟壳”相碰时，可以启动仿形刀切削桥桩，将原先切削软土的刀具更换为能切削、破断桥桩的贝壳型刀具，并且加强仿行刀强度。2024/11/26Page18桥桩切割、破断试验及刀盘刀具布置的进一步改进桥桩切割、破断试验为了能验证盾构机改造后对桥桩切割、破断的能力，施工方在盾构机始发洞门前浇筑了2根直径为1200mm，主筋Φ22mm的桩基。2024/11/26Page19桥桩切割、破断试验及刀盘刀具布置的进一步改进试验结果（1）刀盘刀具对桥桩及主筋的切割、破断能力非常好。（2）刀盘扭矩较小，不超过30%，推进力也比较小。（3）切割后的主筋长度比较长。最长的约3m以上。2024/11/26Page20桥桩切割、破断试验及刀盘刀具布置的进一步改进刀盘刀具布置的进一步改进从桥基切割、破断试验来说，改造后的盾构机完全能满足桥桩的破碎及切割要求。但破断后的部分钢筋过长，为了防止较长钢筋卡住螺旋机，需要进一步考虑刀具的布置，避免切割后的钢筋长度过大。2024/11/26Page21桥桩切割、破断试验及刀盘刀具布置的进一步改进刀盘刀具布置的进一步改进2024/11/26Page22桥桩切割、破断试验及刀盘刀具布置的进一步改进刀盘刀具布置的进一步改进3处3把刀具的高度：每处中间1把高度增加65mm，2侧的刀具高度增加30mm。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、切割钢筋，而其他同一平面部分的钢筋还包裹在混凝土中，未被破碎、切割，根据试验桩钢筋破碎、切割的工况，高度增加处的钢筋被切割断后，盾构机掘进95mm之后，其他刀具才开始破碎、切割同一平面的桥桩，这样破碎、切割后的钢筋可以控制在一定的范围内。

刀具布置进一步改进前内侧2处，每处3把刀具的轨迹上各配置1把刀，现在中间（高度增加65mm）的1把刀具的轨迹上增加1把，即1个轨迹上有2把刀。从刀盘正面看，Ｂm的追加在9点左右的位置、Ａｍ的追加在4点20分左右的位置。2024/11/26Page23施工效果2024/11/26Page24结论

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