静态破碎剂在破除侵入隧道限界桩基的技术应用

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【摘 要】：成都地铁2号线一期工程春熙路～东门大桥盾构区间在东门大桥处有10根桩基侵入隧道限界，需要盾构掘进通过前对侵入隧道桩基进行破除，通过方案比选及现场试验，证明人工挖孔+静态破碎剂的方式在破除侵入盾构隧道限界的桩基施工中进度快，效果好，安全可控。

【关键词】：侵入；盾构隧道；桩基；静态破碎剂

随着国内经济建设的不断发展和国内外地下空间施工技术的不断完善，使盾构在各种不同情况下施工成为可能。近年来由于盾构施工的大量运用，桩基侵入盾构隧道的情况越来越多，需要盾构掘进通过前对原有建构筑物侵入隧道范围内的钢筋混凝土桩基提前处理，以保证盾构机在掘进时能顺利通过。

1、工程概况

成都地铁2号线春熙路站至东门大桥站区间左线隧道将从东门大桥下游半幅桥梁的桩基中间穿过。盾构通过前需要对侵入隧道净空的桩基进行处理，需要处理的桩共10根，其中东桥台5根，西桥台5根。

施工伊始，采用人工挖孔+风镐的技术对侵入隧道的桩基进行破除，因为人工挖孔施工空间狭小，日进度仅0.3m/天，施工效率慢。满足不了盾构掘进通过要求；经过查阅资料和专家论证，采用人工挖孔+静态破碎的技术对侵入隧道的桩基进行破除，施工效率大大增加，施工效率高，日进度最大可达1.4m/天，平均施工进度在1.05m/天，达到了理想的效果。

2.静态破碎剂破碎原理

静态破碎剂使用前，需将要破碎的岩石或混凝土按要求钻孔，取出适量药剂按比例加入洁净水迅速搅拌均匀并灌入孔中，通过药剂与水发生反应药剂体积缓慢膨胀数倍带来的巨大膨胀力破坏岩石或混凝土的内部结构而使岩石或混凝土开裂，从而达到破碎钢筋混凝土的效果。整个过程无震动、无冲击波、无飞石，安全性高。

3.静态破碎剂参数及破碎方案设计

（1）设计布眼

布眼前首先要确定至少有一个以上临空面（自由面），钻孔方向应尽可能做到与临空面平行；切割岩石或混凝土时同一排钻孔应尽可能保持在一个平面上。临空面越多，单位破石量就越大，经济效益也更高。

孔距与排距布置：孔距与排距的大小与岩石硬度、混凝土强度及布筋有直接关系，硬度越大、混凝土强度越高、布筋密钢筋粗时，孔距与排距越小，反之则大，孔距与排距布置。一般采用现场试验确定适宜的破碎参数通过现场试验，确定的静态破碎参数：钢筋混凝土H=1.4m（H每循环破除高度），相邻孔距a：20cm，排距25cm。

（2）钻孔

钻孔直径与破碎效果有直接关系，钻孔过小，不利于药剂充分发挥效力；钻孔太大，易冲孔。针对本过程的实际确定：钻孔采用风动钻机，钻头采用一字型，钻杆长度2m，钻孔孔径42mm。

（3）钻孔深度和装药深度

钻孔深度可根据施工要求选择，一般在1.5至2米较好。针对本过程的实际确定：钻孔深度为1.6m，每次破碎进尺为1.4m，将静态破碎剂直接装至孔口，全孔长装药。

（4）装药

将钻孔内余水和余渣用高压风吹洗干净，孔口旁清理干净至无土石渣后将药剂加入22-32%（重量比）左右的水（具体加水量由颗粒大小决定）拌成流质状态（糊状）后（粗颗粒药剂水灰比调节到0.22-0.25时静态破碎剂的流动性较好，细粉末药剂水灰比在32%左右时流动性较好），迅速倒入孔内并确保药剂在孔内处于密实状态。用药卷装填钻孔时，应逐条捅实。

混凝土开裂后，立即向裂缝中加水，支持药剂持续反应。

装药一般由主副两名灌装手组成。取药搅拌时，主灌装手负责取药份量和搅拌，副灌装手负责药剂在搅拌过程中加水。灌装时，主灌装手负责灌装进孔，副灌装手负责确保药剂捣实，完成后用旧麻袋覆盖孔口。每次装填药剂，都要观察确定1、岩石；2、药剂；3、拌和水的温度是不是符合要求。灌装过程中，已经开始发生化学反应的药剂（表现开始冒气和温度快速上升）不允许装入孔内。从药剂加入拌合水到灌装结束，这个过程的时间不能超过五分钟。

（5）药剂反应时间的控制

药剂反应的快慢与温度有直接的关系，温度越高，反应时间越快，反之则慢。实际操作中，控制药剂反应时间太快的方法有两种，一种是在拌合水中加入抑制剂，抑制剂放入浸泡药剂（卷）的拌和水中。加入量为拌合水的0.5%―6%。温度越高，加入量越多，反之则少。冬季气温较低，药剂反应时间会相应延长，给施工带来不便，一般解决办法是加入激发剂和提高拌和水温度。激发剂加入过多，也会降低药剂膨胀力；另一种方法是严格控制拌和水、干粉药剂和岩石（或混凝土）的温度。拌和水温可根据实际适当提高，但最高不可超过50℃，（否则可能太快冲孔）。夏季气温较高，破碎前应对被破碎物遮挡，药剂存放低温处，避免曝晒。将拌合水温度控制在15℃以下。反应时间一般控制在30-60分钟较好，

4.效果和体会

使用破除侵入隧道限界桩基的施工中采用以上参数，用静态破碎剂对坚硬岩石进行破碎，最大日进度1.4m，平均施工进度在1.05m/天。东桥台5根桩基于2010年4月28日开始破除，5月31日全部完成，西桥台5根桩基于4月30日开始，6月4日全部完成，保证了施工安全和工期，取得了较好的效果。静态破碎施工整个程中无振动，无冲击波，无飞石，

（1）采用该施工技术有着显著的技术可行性和风险控制优势，总体上技术可靠、工艺简单、风险可控[3]。（2）比传统的风镐破除桩基速度快，比炸药爆破施工可控、安全。（3）静态破碎施工整个程中无振动，无冲击波，无飞石，对周边环境的影响小，可用于不同环境的破碎施工[4]。

参考文献

[1]杜闯东.侵入盾构隧道桩基人工挖孔处理技术〔J〕，隧道建设，2009，29（2）：222-226

[2]亢会明，李束为，张建良.静态破碎剂在抗滑桩坚硬岩石开挖中的应用〔J〕，施工技术，2004， 33（9）：63-64