盾构法施工截桩案例

1、2020/9/24,Page 1,港鐵公司,9/24/2020,Page 1,港鐵公司,盾构机连续破桥桩工程案例,2012年12月,2020/9/24,Page 2,2020/9/24,Page 2,苏州地铁2号线-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34.538.5m，其中位于1#桥墩上的2根桩基，直径1200mm，主筋22mm。见图1、图2。,2020/9/24,Page 3,2020/9/24,Page 3,2020/9/24,Page 4,2020/9/24,Page 4

2、,2020/9/24,Page 5,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1200mm的钻孔灌注桩。,2020/9/24,Page 6,盾构机概况及参数,2020/9/24,Page 7,盾构机概况及参数,2020/9/24,Page 8,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514

3、7kNm，=20.2，脱困扭矩6176 kNm，=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。,2020/9/24,Page 9,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”

4、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。,2020/9/24,Page 10,盾构机改造方案,刀盘上刀具的改造刀具的结构,2020/9/24,Page 11,盾构机改造方案,刀盘上刀具的改造刀具的结构,2020/9/24,Page 12,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

5、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。,2020/9/24,Page 13,盾构机改造方案,刀盘上刀具的改造刀具的布置,2020/9/24,Page 14,盾构机改造方案,刀盘上刀具的改造刀具的布置,2020/9/24,Page 15,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

6、动扭矩提高33%。,2020/9/24,Page 16,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。,2020/9/24,Page 17,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。,2020/9/24,Page 18,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

7、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22mm的桩基。,2020/9/24,Page 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。,2020/9/24,Page 20,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

8、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。,2020/9/24,Page 21,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,2020/9/24,Page 22,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，m的追加在9点左右的位置、的追加在4点20分左右的位置。,2020/9/24,Page 23,施工效果,2020/9/24,Page 24,结论,从上表参数可见，