CN211200383U - 一种盾构隧道范围内桩基清除的辅助结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种盾构隧道范围内桩基清除的辅助结构。所述辅助结构包括防护套筒、埋设在侵限桩内的定位检验管和施工在侵限桩周围的防护结构，所述防护套筒安装地面对应侵限桩的位置，其内筒直径大于冲击钻钻头的直径；所述防护结构是由下部的素混凝土卡位桩和上部的旋喷桩加固体组成，所述卡位桩设有至少四根，均匀分布在桩基的四个方向，所述旋喷桩加固体是以侵限桩的中心为圆心，在侵限桩外侧施工的3～5圈相互咬合的旋喷桩，且每圈旋喷桩的底部与卡位桩衔接。本实用新型有效地解决了冲桩过程中桩基发生位移、施工过程中对周边地层扰动的不良影响以及地面塌孔的问题，避免了在冲桩过程中钢筋滞留在周边土体的可能。

Description

一种盾构隧道范围内桩基清除的辅助结构

技术领域

本实用新型针对城市轨道施工领域，具体是一种盾构隧道范围内桩基清除的辅助结构。

背景技术

随着我国国民经济和城市交通建设的不断发展，全国已掀起了地下轨道交通建设的高潮，在地铁规划建设范围内，无法全部避开地下钢筋混凝土桩基，而地铁隧道埋深较浅，往往会导致钢筋混凝土桩基侵入隧道范围。地铁隧道较多采用盾构法施工，盾构如过直接切削侵限桩基，容易导致桩基钢筋缠绕盾构机刀盘持续绕道周围土体甚至抱死盾构机刀盘。为保证盾构的顺利施工，需要将侵限桩基体清除。

通常，清除障碍桩的施工方法有拔桩法、冲桩法、爆破法等。冲桩法，是指用冲桩机直接冲除侵限隧道范围的桩基是一种施工高效快捷的方法。而在冲桩法冲除钢筋混凝土桩基的过程中，桩机冲锤容易将断裂钢筋冲入侵限桩周边土体滞留在隧道范围内，盾构通过时仍存在盾构机堵塞、地面塌陷等风险。

发明内容

本实用新型针对现有技术存在的缺陷提供一种盾构隧道范围内桩基清除的辅助结构，该辅助结构可以用于冲桩法清除盾构隧道范围内桩基时，避免桩机冲锤将断裂钢筋冲入侵限桩周边土体滞留在隧道范围内，在盾构机施工过程中出现刀盘被钢筋缠绕捆死的风险。

为了保证盾构隧道范围内桩基的清除，本实用新型提供的技术方案为：所述一种盾构隧道范围内桩基清除的辅助结构，该辅助结构在盾构隧道范围内的侵限桩清除前施工，其特征在于：所述辅助结构包括防护套筒、埋设在侵限桩内的定位检验管和施工在侵限桩周围的防护结构，所述防护套筒安装地面对应侵限桩的位置，其内筒直径大于冲击钻钻头的直径；所述防护结构是由下部的素混凝土卡位桩和上部的旋喷桩加固体组成，所述卡位桩设有至少四根，均匀分布在桩基的四个方向，所述旋喷桩加固体是以侵限桩的中心为圆心，在侵限桩外侧施工的3～5圈相互咬合的旋喷桩，且每圈旋喷桩的底部与卡位桩衔接。

本实用新型进一步的技术方案：所述定位检验管是采用钻机从侵限桩的桩顶中心位置引孔至侵限桩桩底以下2～5m后埋设在侵限桩中心位置的塑料测斜管，其直径为65～70mm，且定位检验管的顶部高出侵限桩桩顶 0.2～0.3m。

本实用新型较优的技术方案：所述卡位桩设有四根，四根卡位桩成90 度夹角分布在侵限桩四周，每个卡位桩临近侵限桩一侧的外边缘与侵限桩的外边缘相隔10～20cm，桩底标高比侵限桩低2.5～3m，卡位桩的浇筑高度至侵限桩1/3高度处，其直径为550～650mm。

本实用新型较优的技术方案：所述防护套筒是由上部圆筒和下部的环形固定座组成，在圆筒与环形固定座之间焊接有多个三角形肋板；所述上部圆筒采用厚度2～3cm的环形钢板制成，其内径比冲击钻钻头大20～50cm，高度为0.8～1.2m，环形固定底座通过6～8个铆钉固定砸地面。

本实用新型的技术效果：

(1)本实用新型在侵限桩中心埋设定位检验管，用以复核桩基长度及完整性，并在侵限桩冲桩前检测卡位素混凝土桩和旋喷桩施工对侵限桩是否破坏，及时掌握侵限桩桩基的情况。

(2)本实用新型中的卡位桩四个方向卡住侵限桩下部，防止冲桩到底部剩余小段桩基时，桩基位置发生偏移，卡位桩浇筑至至侵限桩1/3高度处，降低成本，然后剩余部分用原状土进行回填；

(3)以侵限桩为中心，在侵限桩外围施工旋喷桩，增加了土体强度，可防止侵限桩断裂短节钢筋卡入周围土里仍在隧道范围内；同时，对侵限桩周围地层进行加固，防止在冲桩过程中，由于冲桩扰动是地表发生不规则沉降，对地面建筑物产生不良影响；

(4)在侵限桩桩顶设有防护套筒，其套筒底部通过环形底座与地面固定，增加了套筒与地面的接触面积，防护套筒提供空间储备冲桩所需的膨润土泥浆和少量黏土的储存空间，倒入冲桩所需要的膨润土泥浆和少量黏土时，可以防止冲砸的混凝土碎渣飞溅伤人；同时，地上防护套筒还起到固定冲锤的作用，保证冲桩机冲锤冲砸侵限桩时，不会倾斜跑偏；节约了埋设钢护筒的时间，大大地提高了施工效率。

本实用新型有效地解决了在冲除侵限桩过程中剩余小段桩基时，桩基发生位移的难题，保证侵限桩能够完全冲出隧道范围，并降低了施工过程中对周边地层扰动的不良影响，解决了冲桩机冲除侵限桩时地面塌孔的问题，避免了在冲桩过程中钢筋滞留在周边土体的可能；又保证了冲桩过程中冲击钻的垂直度，降低了施工的成本。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1中A-A剖面图；

图3是图1中B-B剖面图；

图4是本实用新型中防护套筒的结构示意图。

图中：1—侵限桩，2—定位检验管，3—防护套筒，3-1—圆筒，3-2—环形固定座，3-3—三角形肋板，4—卡位桩，5—旋喷桩加固体，6—隧道范围。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。附图1至图4均为实施例的附图，采用简化的方式绘制，仅用于清晰、简洁地说明本实用新型实施例的目的。以下对在附图中的展现的技术方案为本实用新型的实施例的具体方案，并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

实施中提供一种盾构隧道范围内桩基清除的辅助结构，是在盾构隧道范围内的侵限桩清除前施工，具体如图1所示，包括防护套筒3、埋设在侵限桩1内的定位检验管2和施工在侵限桩1周围的防护结构。所述防护套筒3安装地面对应侵限桩1的位置，如图4所示，所述防护套筒3是由上部圆筒3-1和下部的环形固定座3-2组成，在圆筒3-1与环形固定座3-2之间焊接有多个三角形肋板3-3；所述其上部圆筒采用厚度2～3cm的环形钢板制成，其内径比冲击钻钻头大20～50cm，高度为0.8～1.2m，环形固定底座通过6～8个铆钉固定砸地面。所述定位检验管2是采用钻机从侵限桩 1的桩顶中心位置引孔至侵限桩1桩底以下2～5m后埋设在侵限桩1中心位置的塑料测斜管，其直径为65～70mm，且定位检验管2的顶部高出侵限桩1桩顶0.2～0.3m。

实施中提供一种盾构隧道范围内桩基清除的辅助结构，其防护结构如图1至图3所示，是由下部的四根素混凝土卡位桩4和上部的旋喷桩加固体5组成，四根卡位桩4成90度夹角分布在侵限桩四周，每个卡位桩4临近侵限桩1一侧的外边缘与侵限桩1的外边缘相隔10～20cm，桩底标高比侵限桩1低2.5～3m，卡位桩4的浇筑高度至侵限桩1/3高度处，直径为550～ 650mm。所述旋喷桩加固体5是以侵限桩1的中心为圆心，在侵限桩1外侧施工的3～5圈相互咬合的旋喷桩，且每圈旋喷桩的底部与卡位桩4衔接。

下面结合实施例对本实用新型的施工过程进一步说明。

实施例是针对广州地铁某盾构区间，该区间采用盾构法施工，区间左线长1098.87m，区间右线长1099.188m，区间隧道拱顶的覆土埋深约为 7.5m～13.8m，线路埋深约为13.5～19.8m。在该区间下行线推进线路上，有35根原房屋钢筋混凝土桩基，桩基入侵盾构隧道顶板约3米，桩基侵入盾构下行线，距离隧道下行线路中心距离在0～3m不等。侵限桩桩长12m，桩体直径

钢筋笼长11.8m，主筋采用Φ20螺纹钢，箍筋φ10圆钢，水下灌注C30混凝土。该段地下水位多为孔隙性潜水，静止水位埋深1m～ 2.9m。桩基群区域地质情况自上而下依次为：<1-1>、<1-2>人工填土层， <4-2A>、<4-2B>、<4N-2>冲积土层(局部夹杂<3-2>中粗砂层)，随后为<3-2>、 <3-3>砂层和<9C-2>微风化岩层。房屋桩基主要位于填土层、粉质粘土层及砂层。隧道主要穿越砂层和微风化岩层。该区间采用盾构法施工，适应盾构掘进配制的刀盘和刀具无法切割钢筋混凝土侵限桩。所以在盾构施工前需要将钢筋混凝土侵限桩清除，其清除方法采用冲桩法，但是在冲桩过程中，桩机冲锤容易将断裂钢筋冲入侵限桩周边土体滞留在隧道范围内，盾构通过时仍存在盾构机堵塞、地面塌陷等风险。为了能够快速清除盾构隧道范围内的侵限桩，且不会将断裂钢筋侵入隧道范围内，也不会出现地面塌陷的风险，该项目的负责人，在对桩体侵除之前，在侵限桩周围怎加了本实用新型的桩基清除辅助结构，其具体施工过程如下：

(1)埋设定位检验管2：首先，探明侵限桩1的位置，在每根侵限桩中心用地质钻机引孔，钻杆的直径为89mm，然后埋入直径为70mm的塑料测斜管；监测管要伸出桩底以下2m，埋入的测斜管要漏出桩头0.2m。埋设过程中，要保证测斜管连接处的密封完整，同时也要保证测斜管的垂直度，将测斜仪的探头置于测斜管内检测侵限桩桩体，发现桩长在11m～13m，除 3号桩与12号桩中部有裂痕之外，其余侵限桩桩体完整。

(2)施工下部素混凝土卡位桩4：由于侵限桩1桩体大部分位于粉质粘土层及砂层，为防止在冲桩过程中侵限桩1发生移位，在每根侵限桩1 四个不同方向施工4根直径为600mm的素混凝土灌注桩，用C20水下混凝土浇筑而成；卡位桩4临近侵限桩1的一侧外边缘与侵限桩边相隔10～ 20cm，桩底标高比侵限桩低3m，浇筑至侵限桩1/3高度处，卡位桩分布在侵限桩外围四个方向，在侵限桩中心成90度夹角。

(3)施做中上部土体旋喷桩加固体5：由于侵限桩1桩体所处地层较为松软，为防止冲除侵限桩过程中，有钢筋预留在隧道范围内。项目部研究决定以侵限桩为中心，在每根侵限桩外围施工3圈相互咬合的旋喷桩，旋喷桩直径为600mm,咬合150mm，桩心间距为450mm，旋喷桩底部与卡位桩相连，桩顶标高为地面标高。旋喷桩加固采用P.O 42.5R硅酸盐早强水泥，浆液水灰比为1-1.5，施工过程中，压力控制在22-25MPa，浆液流量 40L/min～70L/min，，旋喷提升速度宜控制在5～25cm/min范围内，旋转速度宜控制在10～20r/min范围内。旋喷桩施工完成后，通过定位检验管再次检测侵限桩桩体，发现卡位桩施工与旋喷桩施工对侵限桩桩体未造成影响。

(4)安装地上防护套筒3：提前用厚度为2cm的环形钢板制做地上特制套筒座，直径为1.4m，高度为1.2m，在上下两端架设环形翼板，上部环形翼板宽度为5cm，下部环形翼板宽度为50cm，以增大套筒座与地面的接触面积。下部环形翼板上留有6-8个圆孔，冲桩前穿入铆钉固定在地面上；套筒座上部圆筒与环形翼板焊接三角形肋板；在套筒座筒身，设置1cm宽的环向和竖向肋板，肋板间距为20cm。桩机到位后，在套筒座内部加入配制的膨润土泥浆和少量黏土，膨润土泥浆和黏土胶体率为95％，含砂率小于 4％。

在上述辅助结构施工完成之后，便可用冲击式桩机对侵限桩进行冲除，冲击钻钻头直径为1m，冲击过程中进尺要适当控制，在套筒座底部，应慢速钻进，确保底部处有好的护壁效果；钻至护筒底部以下1m后，则可以按实际情况以正常速度钻进。将混凝土桩体破碎成碎渣，通过泥浆循环带出地面。同时，冲桩将桩体内钢筋冲断，用强磁铁吸出及冲锤冲出隧道底标高以下(隧道范围外)；用磁铁吸出时，先沿孔壁四周吸附钢筋，再吸附孔中位置的钢筋，直到3次吸附的都是铁屑而没有钢筋条时中止。吸附上来的钢筋分开堆放，待钢筋晒干后用磅秤称量质量并记录。在冲桩机冲桩完毕后，立即通过换浆法进行清孔工作。清孔完成后，开始浇筑混凝土，置换桩从冲桩形成的孔槽底部开始浇筑，浇筑至隧道上方5m。置换桩采用导管法浇筑，导管管径为250mm，浇筑的混凝土采用C20水下混凝土，混凝土要具有良好的和易性，碎石级配5～25mm，选用中粗砂，掺减水剂，坍落度控制在18～22cm，水灰比不大于0.6。首次混凝土灌注不少于2m3(标准槽段)，保证首次灌注混凝土能埋住导管，灌注过程要连续进行，中断时间不得超过30分钟，保证置换桩桩体的完整性。

以上所述，只是本实用新型的一个实施例，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (4)

1.一种盾构隧道范围内桩基清除的辅助结构，该辅助结构在盾构隧道范围内的侵限桩清除前施工，其特征在于：所述辅助结构包括防护套筒(3)、埋设在侵限桩(1)内的定位检验管(2)和施工在侵限桩(1)周围的防护结构，所述防护套筒(3)安装地面对应侵限桩(1)的位置，其内筒直径大于冲击钻钻头的直径；所述防护结构是由下部的素混凝土卡位桩(4)和上部的旋喷桩加固体(5)组成，所述卡位桩(4)设有至少四根，均匀分布在侵限桩(1)的四个方向，所述旋喷桩加固体(5)是以侵限桩(1)的中心为圆心，在侵限桩(1)外侧施工的3～5圈相互咬合的旋喷桩，且每圈旋喷桩的底部与卡位桩(4)衔接。

2.根据权利要求1所述的一种盾构隧道范围内桩基清除的辅助结构，其特征在于：所述定位检验管(2)是采用钻机从侵限桩(1)的桩顶中心位置引孔至侵限桩(1)桩底以下2～5m后埋设在侵限桩(1)中心位置的塑料测斜管，其直径为65～70mm，且定位检验管(2)的顶部高出侵限桩(1)桩顶0.2～0.3m。

3.根据权利要求1所述的一种盾构隧道范围内桩基清除的辅助结构，其特征在于：所述卡位桩(4)设有四根，四根卡位桩(4)成90度夹角分布在侵限桩四周，每个卡位桩(4)临近侵限桩(1)一侧的外边缘与侵限桩(1)的外边缘相隔10～20cm，桩底标高比侵限桩(1)低2.5～3m，卡位桩(4)的浇筑高度至侵限桩1/3高度处，直径为550～650mm。

4.根据权利要求1所述的一种盾构隧道范围内桩基清除的辅助结构，其特征在于：所述防护套筒(3)是由上部圆筒(3-1)和下部的环形固定座(3-2)组成，在圆筒(3-1)与环形固定座(3-2)之间焊接有多个三角形肋板(3-3)；所述上部圆筒采用厚度2～3cm的环形钢板制成，其内径比冲击钻钻头大20～50cm，高度为0.8～1.2m，环形固定底座通过6～8个铆钉固定砸地面。

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