侵入城市地铁盾构区间范围内锚索拔除施工工法的制作方法

本发明涉及侵入城市地铁盾构区间范围内锚索拔除施工工法。

背景技术：

随着城市建设的发展，许多大城市开始修建地铁，盾构隧道技术的应用也越来越广，大多数隧道都不可避免的下穿、旁穿大型建筑物。由于地铁规划较晚，沿线高大建筑物众多，特别在沿海地区，地质情况较为复杂，锚索施工的运用比较频繁，这很大程度上对地铁的盾构隧道施工带来不便。

城市地铁盾构区间隧道施工中，因侧穿建构筑物，容易出现建构筑物地下部分结构的锚索、锚杆侵入隧道范围的现像，盾构在穿越时，可能出现刀盘被缠绕、无法旋转的情况，导致施工停滞，事后处理代价巨大。针对地铁区间内周边建筑基坑的桩基及锚索处理，目前国内范围内尚无成熟的方案或者工艺。

技术实现要素：

本发明目的在于针对现有技术所存在的不足而提供侵入城市地铁盾构区间范围内锚索拔除施工工法的技术方案，通过先开挖竖井，达到横通道深度后进行横通道暗挖施工，暗挖横通道确定侵入隧道内锚索位置，施做临时反力架，再使用机械套取法套取锚索并切断，最后将锚索拔出，适用性强，定位准确，锚索拔除不遗留。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

侵入城市地铁盾构区间范围内锚索拔除施工工法，其特征在于包括如下步骤：

1)测量放点

施工前对锚索区域进行相关的地质勘探，并且进一步确定施工区域的地质水文情况，根据相关的调查状况来确定是否需要进行降水施工；

2)施工降水

在进行竖井和暗挖横通道施工前，先进行水位调查，地下水位高于开挖面，采取降水措施，保证锚索拔除施工期间地下水位低于开挖面以下1m，以便防止地下水产生渗透破坏，提高锚索拔除施工的安全性，提高施工质量；

3)竖井施工

a、首先进行锁口圈梁的施工，锁口圈梁的深度为2～3m，翼板厚度为20～30cm，锁口圈梁壁厚为20～30cm，施工时先进行开挖施工，开挖直径为3.5～4m，深度为1.5～2m，开挖完成后进行钢筋安装，钢筋包括主筋和水平筋，钢筋保护层厚度为5～10cm，钢筋安装完成后进行模板加固，浇筑20～30cm厚的c25混凝土，通过将主筋和水平筋沿着竖井的内壁安装，并延伸至翼板内，提高了整个锁口圈梁的稳定性和可靠性，位于竖井内壁的水平筋和主筋上安装钢筋格栅，可以进一步提高对竖井内壁的支撑强度；

b、然后采用倒挂井壁的方法进行竖井施工，竖井施工时分为永久井壁和临时井壁施工，永久井壁施工采用不可拆除的钢筋格栅和φ6.5@150*150钢筋网片喷砼作为支护本体进行支护，永久井壁施工至盾构隧道顶以上50cm时，进行临时井壁施工，临时井壁施工采用双层钢塑格栅喷砼和工字钢拱架作为支护体系进行支护，通过采用两种井壁施工的方式，不仅提高了竖井施工的效率和质量，而且可以大大提高竖井的稳定性和可靠性；

4)横通道土方开挖施工

a、竖井开挖至暗挖横通道底即不再向下开挖，竖井开挖至横通道上部硐室底标高后，开始架设马头门，开设马头门时，先人工手持风镐沿在竖井初期支护混凝土上标记的横通道轮廓线对竖井初期支护混凝土进行凿除，待初期支护混凝土凿除完毕后，开始支立马头门拱架，马头门拱架安装时先安装下部横撑，再安装两侧拱腿，最后安装上部半圆形拱架，第一榀拱架架设完后，割除竖井与横通道冲突部分的竖井拱架，并使用钢板将竖井拱架与横通道拱架焊接在一起，可以提高马头门拱架的安装强度和稳定性，有利于后续施工的稳定进行；

b、然后进行横通道上部硐室施工，先进行上部硐室横通道开挖，上部硐室宽为3～3.25m，高为3.2～3.5m，开挖前先打入可回收导管，径向每间隔1m布设一排，横通道开挖采用人工开挖，开挖每进尺0.5～1m进行横通道初期支护，上部硐室开挖时，如遇到锚索先将横通道范围内锚索割断，并在两侧做好标记，待初期支护强度达到要求后，进行处理，通过上述施工步骤可以大大提高横通道上部硐室的稳定性和可靠性；

c、接着进行横通道下部硐室开挖支护，横通道采用台阶法施工开挖，分上下台阶，下部硐室开挖比上部硐室滞后3～5m，下部硐室采用上述上部硐室的横通道初期支护方式，下部硐室拱架安装先安装两侧下拱腿，再安装下横撑，下部硐室拱架之间的连接加固与上部硐室相同，下部硐室开挖时，如遇到锚索先将横通道范围内锚索割断，并在两侧做好标记，待初期支护强度达到要求后，进行处理，通过上述施工步骤可以提高横通道下部硐室的稳定性和可靠性，配合上部硐室可以大大提高整个横通道的稳定性和可靠性；

5)锚索拔除

采用机械套取法进行锚索拔除施工，将套管安装在套管钻机上，将套管角度调整与锚索相同，调整好钻进角度后，利用钻机旋转马达带动套管及钻头切削锚固体周围土层，使钻机推进提升马达向前加尺，同时开通泥浆泵，泵送泥浆护壁排查，根据套管计算出钻进深度，将侵入隧道范围的锚固体完全套住后，高速旋转套管，套管端口收紧，直至切断锚索，然后取出，套取的深度小于2.5m，可以使盾构隧道范围内无残留锚索；

6)全面回填

暗挖横通道内锚索集中拔除，当侵入区间范围内锚索完全拔除后，开始回填暗挖横通道及竖井。为确保锚索完全拔除，应根据横通道与盾构隧道的位置关系计算侵入盾构隧道的锚索长度，套取时，应控制套取长度大于计算长度50cm，以保证锚索完全取出。

进一步，步骤3)过程b)中永久井壁施工包括如下步骤：按开挖、支护、喷射的施工工序进行井壁施工，上一榀混凝土强度达到要求后进行下一榀的开挖，在每一榀开挖成型后架设钢筋格栅，外侧的护壁采用单层φ6.5@150*150钢筋网片，喷射c25混凝土，上下相邻两榀钢筋格栅之间的间距为1～1.5m，该永久井壁的施工步骤简单方便，通过逐层开挖架设钢筋格栅，可以提高每一榀混凝土的强度和稳定性，提高施工质量，钢筋网片可以起到保护作用。

进一步，每两榀钢筋格栅之间采用双层格栅连接筋竖向连接，双层格栅连接筋环向内外交错布置，大大提高了相邻两榀钢筋格栅之间的连接强度和稳定性。

进一步，步骤3)过程b)中临时井壁施工包括如下步骤：

a、先将双层钢塑格栅网片进行固定安装，并在双层钢塑格栅网片之间喷射厚度为20～30cm的c25混凝土；

b、然后沿双层钢塑格栅网片的竖直方向等间距安装工字钢拱架，上下两榀工字钢拱架之间的间距为1～1.5m；

c、接着在每榀工字钢拱架下部沿圆周等间距设置10根锁脚锚杆，锁脚锚杆的直径为φ42，长度为1.5m，锁脚锚杆打入土体角度为水平向下5°～20°，锚固端与工字钢拱架焊接固定；

d、最后沿两个双层钢塑格栅网片的底部之间浇筑厚度为20～30cm的c20混凝土，上述临时井壁的施工步骤简单，通过双层钢塑格栅网片、工字钢拱架、和锁角锚管大大提高了对竖井内壁的支护强度和稳定性。

进一步，工字钢拱架由四块弦长相等的16a圆弧工字钢组成，且每两个圆弧工字钢之间采用法兰连接。

进一步，步骤4)中在横通道土方开挖施工前，进行洞门超前支护：根据横通道高程及轴线方向确定超前支护的方向及位置，然后使用φ42可回收导管进行支护，φ42可回收导管沿拱顶均匀分布，每个可回收导管的入射角度为15°～20°，相邻两个可回收导管之间的间距为35～40cm，上述可回收导管为可回收超前小导管，通过可回收超前小导管可以对门洞进行预支护，起到加固的作用，注浆后增强了土层的稳定性，有利于完成开挖后与完成初期支护时间内门洞的稳定，不至于门洞失稳破坏直至坍塌。

进一步，步骤4)过程b)中横通道初期支护采用双层钢塑格栅和喷射混凝土的方式施工：

a、先用条状竹片将单层钢塑格栅固定在开设完成的横通道拱顶部；

b、然后喷射c25混凝土，喷射厚度为10～15cm；

c、接着在初喷面上铺设第二层钢塑格栅，再次进行封面喷射，喷射总厚度大于20cm；

d、喷射完混凝土后，进行工字钢拱架架设，每循环进尺0.8～1m，架设一榀工字钢拱架，上部工字钢拱架安装时，先安装上横撑，再安装两侧上拱腿，最后安装上拱，拱架安装全部采用法兰连接；

e、拱架安装完成后在两侧上拱腿的下方分别打入2根玻璃钢锁脚锚杆对拱架进行固定，通过双层钢塑格栅和喷射混凝土施工可以大大提高横通道初期支护的强度和稳定性。

进一步，步骤e中拱架安装完成后，对拱架与初喷混凝土之间进行混凝土填充，横通道拱架之间采用16a工字钢纵向连接成整体，并使用连接板连接，连接板提高了横通道拱架整体的稳定性和强度。

进一步，步骤6)中的回填作业遵循台阶法施工：先取出下层锁脚锚杆并拆除下部硐室拱架，喷射m5强度砂浆回填，再拆除上部硐室锁脚锚杆及拱架，上下台阶相互错开2～5m，上部硐室拱架拆除前，先进行可回收导管拆除。

本发明由于采用了上述技术方案，具有以下有益效果：

1、通过采用暗挖横通道和套取法切割锚索，工艺简便、安全，适用于锚索、锚杆侵入城市地铁盾构隧道的拔除施工。

2、采用暗挖横通道将侵入隧道范围内的锚索完全暴露，锚索入射角度可通过测量得到，锚索侵入盾构隧道范围内的长度可通过横通道的位置计算得出，因此可准确定位锚索。

3、采用套取切割法处理锚索，套取深度根据计算确定，达到计算深度后，将锚索剪断拔出，盾构隧道范围内无残留锚索。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1为本发明侵入城市地铁盾构区间范围内锚索拔除施工工法的工艺流程图；

图2为本发明中中竖井横通道的剖面图；

图3为本发明中锁口圈梁的结构示意图；

图4为本发明中永久井壁支护的结构示意图；

图5为本发明中临时井壁支护的结构示意图；

图6为本发明中横通道内可回收导管的结构示意图；

图7为本发明中马头门的结构示意图；

图8为本发明中横通道支护断面的结构示意图。

图中：1-竖井；2-工字钢拱架；3-可回收导管；4-翼板；5-钢筋格栅；6-主筋；7-水平筋；8-钢筋网片；9-双层格栅连接筋；10-连接筋；11-双层钢塑格栅网片；12-锁脚锚杆；13-连接板；14-上拱；15-上拱腿；16-上横撑；17-下拱腿；18-下横撑；19-玻璃钢锁脚锚杆。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明书的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

如图1至图8所示，为本发明侵入城市地铁盾构区间范围内锚索拔除施工工法，其特征在于包括如下步骤：

1)测量放点

施工前对锚索区域进行相关的地质勘探，并且进一步确定施工区域的地质水文情况，根据相关的调查状况来确定是否需要进行降水施工；

2)施工降水

在进行竖井1和暗挖横通道施工前，先进行水位调查，地下水位高于开挖面，采取降水措施，保证锚索拔除施工期间地下水位低于开挖面以下1m，以便防止地下水产生渗透破坏，提高锚索拔除施工的安全性，提高施工质量；

3)竖井1施工

a、首先进行锁口圈梁的施工，锁口圈梁的深度为2～3m，翼板4厚度为20～30cm，锁口圈梁壁厚为20～30cm，施工时先进行开挖施工，开挖直径为3.5～4m，深度为1.5～2m，开挖完成后进行钢筋安装，钢筋包括主筋6和水平筋7，钢筋保护层厚度为5～10cm，钢筋安装完成后进行模板加固，浇筑20～30cm厚的c25混凝土，通过将主筋6和水平筋7沿着竖井的内壁安装，并延伸至翼板4内，提高了整个锁口圈梁的稳定性和可靠性，位于竖井内壁的水平筋7和主筋6上安装钢筋格栅5，可以进一步提高对竖井内壁的支撑强度；

b、然后采用倒挂井壁的方法进行竖井1施工，竖井1施工时分为永久井壁和临时井壁施工，永久井壁施工采用不可拆除的钢筋格栅5和φ6.5@150*150钢筋网片8喷砼作为支护本体进行支护，永久井壁施工至盾构隧道顶以上50cm时，进行临时井壁施工，临时井壁施工采用双层钢塑格栅喷砼和工字钢拱架2作为支护体系进行支护，通过采用两种井壁施工的方式，不仅提高了竖井施工的效率和质量，而且可以大大提高竖井的稳定性和可靠性；

永久井壁施工包括如下步骤：按开挖、支护、喷射的施工工序进行井壁施工，上一榀混凝土强度达到要求后进行下一榀的开挖，在每一榀开挖成型后架设钢筋格栅5，外侧的护壁采用单层φ6.5@150*150钢筋网片8，喷射c25混凝土，上下相邻两榀钢筋格栅5之间的间距为1～1.5m，该永久井壁的施工步骤简单方便，通过逐层开挖架设钢筋格栅，可以提高每一榀混凝土的强度和稳定性，提高施工质量，钢筋网片可以起到保护作用。每两榀钢筋格栅5之间采用双层格栅连接筋9竖向连接，双层格栅连接筋9环向内外交错布置，大大提高了相邻两榀钢筋格栅之间的连接强度和稳定性。

临时井壁施工包括如下步骤：

a、先将双层钢塑格栅网片11进行固定安装，并在双层钢塑格栅网片11之间喷射厚度为20～30cm的c25混凝土；

b、然后沿双层钢塑格栅网片11的竖直方向等间距安装工字钢拱架2，上下两榀工字钢拱架2之间的间距为1～1.5m，工字钢拱架2由四块弦长相等的16a圆弧工字钢组成，且每两个圆弧工字钢之间采用法兰连接；

c、接着在每榀工字钢拱架2下部沿圆周等间距设置10根锁脚锚杆12，锁脚锚杆12的直径为φ42，长度为1.5m，锁脚锚杆12打入土体角度为水平向下5°～20°，锚固端与工字钢拱架2焊接固定；

d、最后沿两个双层钢塑格栅网片11的底部之间浇筑厚度为20～30cm的c20混凝土，上述临时井壁的施工步骤简单，通过双层钢塑格栅网片、工字钢拱架、和锁角锚管大大提高了对竖井内壁的支护强度和稳定性。

4)横通道土方开挖施工

a、竖井1开挖至暗挖横通道底即不再向下开挖，竖井1开挖至横通道上部硐室底标高后，开始架设马头门，开设马头门时，先人工手持风镐沿在竖井1初期支护混凝土上标记的横通道轮廓线对竖井1初期支护混凝土进行凿除，待初期支护混凝土凿除完毕后，开始支立马头门拱架，马头门拱架安装时先安装下部横撑，再安装两侧拱腿，最后安装上部半圆形拱架，第一榀拱架架设完后，割除竖井1与横通道冲突部分的竖井1拱架，并使用钢板将竖井1拱架与横通道拱架焊接在一起，可以提高马头门拱架的安装强度和稳定性，有利于后续施工的稳定进行；

在横通道土方开挖施工前，进行洞门超前支护：根据横通道高程及轴线方向确定超前支护的方向及位置，然后使用φ42可回收导管3进行支护，φ42可回收导管3沿拱顶均匀分布，每个可回收导管3的入射角度为15°～20°，相邻两个可回收导管3之间的间距为35～40cm，上述可回收导管为可回收超前小导管，通过可回收超前小导管可以对门洞进行预支护，起到加固的作用，注浆后增强了土层的稳定性，有利于完成开挖后与完成初期支护时间内门洞的稳定，不至于门洞失稳破坏直至坍塌。

b、然后进行横通道上部硐室施工，先进行上部硐室横通道开挖，上部硐室宽为3～3.25m，高为3.2～3.5m，开挖前先打入可回收导管3，径向每间隔1m布设一排，横通道开挖采用人工开挖，开挖每进尺0.5～1m进行横通道初期支护，上部硐室开挖时，如遇到锚索先将横通道范围内锚索割断，并在两侧做好标记，待初期支护强度达到要求后，进行处理，通过上述施工步骤可以大大提高横通道上部硐室的稳定性和可靠性；

横通道初期支护采用双层钢塑格栅和喷射混凝土的方式施工：

a、先用条状竹片将单层钢塑格栅固定在开设完成的横通道拱顶部；

b、然后喷射c25混凝土，喷射厚度为10～15cm；

c、接着在初喷面上铺设第二层钢塑格栅，再次进行封面喷射，喷射总厚度大于20cm；

d、喷射完混凝土后，进行工字钢拱架2架设，每循环进尺0.8～1m，架设一榀工字钢拱架2，上部工字钢拱架2安装时，先安装上横撑16，再安装两侧上拱腿15，最后安装上拱14，拱架安装全部采用法兰连接；

e、拱架安装完成后在两侧上拱腿15的下方分别打入2根玻璃钢锁脚锚杆19对拱架进行固定，通过双层钢塑格栅和喷射混凝土施工可以大大提高横通道初期支护的强度和稳定性。拱架安装完成后，对拱架与初喷混凝土之间进行混凝土填充，横通道拱架之间采用16a工字钢纵向连接成整体，并使用连接板13连接，连接板提高了横通道拱架整体的稳定性和强度。

c、接着进行横通道下部硐室开挖支护，横通道采用台阶法施工开挖，分上下台阶，下部硐室开挖比上部硐室滞后3～5m，下部硐室采用上述上部硐室的横通道初期支护方式，下部硐室拱架安装先安装两侧下拱腿17，再安装下横撑18，下部硐室拱架之间的连接加固与上部硐室相同，下部硐室开挖时，如遇到锚索先将横通道范围内锚索割断，并在两侧做好标记，待初期支护强度达到要求后，进行处理，通过上述施工步骤可以提高横通道下部硐室的稳定性和可靠性，配合上部硐室可以大大提高整个横通道的稳定性和可靠性；

5)锚索拔除

采用机械套取法进行锚索拔除施工，根据施工现场情况对钻机尺寸进行改装，钻机有效行程大于1m，最大整机长度2.4m，钻机高度及倾斜角度可调节，钻机转速为0～200r/min，旋转扭矩为2700n*m，推进扭矩为1800n*m，泵站压力为2.5mpa，套管直径为159mm，将套管安装在套管钻机上，将套管角度调整与锚索相同，调整好钻进角度后，利用钻机旋转马达带动套管及钻头切削锚固体周围土层，使钻机推进提升马达向前加尺，同时开通泥浆泵，泵送泥浆护壁排查，根据套管计算出钻进深度，将侵入隧道范围的锚固体完全套住后，高速旋转套管，套管端口收紧，直至切断锚索，然后取出，套取的深度小于2.5m，可以使盾构隧道范围内无残留锚索；

6)全面回填

暗挖横通道内锚索集中拔除，当侵入区间范围内锚索完全拔除后，开始回填暗挖横通道及竖井1。为确保锚索完全拔除，应根据横通道与盾构隧道的位置关系计算侵入盾构隧道的锚索长度，套取时，应控制套取长度大于计算长度50cm，以保证锚索完全取出。

回填作业遵循台阶法施工：先取出下层锁脚锚杆12并拆除下部硐室拱架，喷射m5强度砂浆回填，再拆除上部硐室锁脚锚杆12及拱架，上下台阶相互错开2～5m，上部硐室拱架拆除前，先进行可回收导管3拆除。

质量控制标准如表一所示

表一质量控制标准

安全措施

(1)高压泥浆泵、空压机、高压清水泵必须指定专人操作，压力表应定期检修检定，以保证正常工作；

(2)钻机操作人员应具有熟练操作技术；

(3)拔除过程中，作业人员应使用防护用具；

(4)施工前检查高压设备和管路系统，其压力和流量需满足设计要求，检查管道的耐久性以及管道连接是否可靠，泵体内不得有任何杂物，各类密封圈必须良好，无渗漏现象，否则接头断开，将会导致气体喷射、套管甩出等安全事故。安全阀中的安全销要进行试压检验(试压检验到当地压力容器检验所检验)，必须确保在达到规定压力时能断销卸压，绝不能轻易安装未经试压检验的自制安全销；

(5)泥浆进到眼睛里时，必须立即进行充分清洗，并及时到医院治疗；

(6)吊、放喷射管路时，严禁管下站人。不得将电缆浸泡在水和泥浆中，防止漏电伤人。

(7)下井操作人员必须佩带防毒面具，通道内灰尘大，对人体损伤较大，未带防毒面具严格禁止下井。

(8)通道内设置足够的照明灯，使通道内的能见度能满足施工作业的需求，并且保证照明区域无死角，照明灯避开人员作业的位置防止刺眼。

(9)设置应急快速爬梯，当通道内发生意外时，能够及时迅速逃离。

环保措施

(1)横通道内排出的泥浆不能直接排防止市政雨、污水内，必须按有关要求进行处理。

(2)现场水泥、石灰细颗粒散体材料，应遮盖存放；运输时必须封闭覆盖，不得沿途撒落；

(3)制定施工现场洒水防尘措施，指定专人负责现场洒水降尘；

(4)喷射混凝土作业必须在现场搭设喷浆棚，喷浆棚应密闭严实，棚顶应有喷淋设施，喷浆作业前先打开喷淋设施降尘，在进行作业，作业完后，先关闭喷浆机、空压机，后关闭喷淋设施。

(5)施工现场不得随意排放费油、废弃的加固料；

(6)有害气体、噪音控制在国家规定允许的范围内；

(7)合理处理生活和建筑垃圾，保证不污染地方环境；

(8)防噪措施：①优化施工方案，避免和减少夜间施工对环境及居民的影响；②合理安排施工作业、运输车辆的运行时间，避开噪声敏感时段；③较高噪声、较高振动的施工作业尽量安排在环境噪声承受值较高的白天施工；④禁止施工人员在居民区附近和夜间施工时高声喧哗，避免人为噪声扰民。⑤注意对机械的经常性保养，尽量使其噪声降低到最低水平。

(8)爱护周边环境，保证周边绿化及现有植被不被施工随意破坏。

节能措施

(1)横通道拱架是由许多工字钢分节拼装而成，在横通道回填时，将横通道拱架全部拆除，并分类进行存放，在下一个地方锚索处理时还能使用。

(2)可回收导管3及螺旋玻璃钢锁脚锚杆均可拆除重复使用。导管在施工时，导管打入土体后，用土工布将留在外面的导管头封堵住，然后在进行喷射初支混凝土，防止初支混凝土将导管封堵住，导致后期导管拆除困难，并且不能在下一个通道重复使用。

以上仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此。任何以本发明为基础，为实现基本相同的技术效果，所作出地简单变化、等同替换或者修饰等，皆涵盖于本发明的保护范围之中。