盾构机突遇钻孔桩桥基础的应急处理Word格式.docx
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发现问题后，项目部立刻把问题反映给设计单位及监理单位，经三方协商，需要确定卫工桥2001年施工图纸与启保区间右线的结构关系。
经查，设计院设计时参考的是卫工桥1957年
的施工图纸，与启保区间隧道图纸对比，桥墩底高程为33.742，
隧道顶部高程25.4，二者之间距离8米左右，启保区间左线与卫工桥在结构上不发生冲突。
但经施工单位几经辗转在沈阳市政公司第五工程处查找到编制日期为2004年6月30日的竣工图纸。
图纸上显示建设大路卫工明渠桥东西向共3排墩柱，每排13根，墩柱底距桥面板26.771米。
与现施工的启保区间左线图纸进行对比后发现，盾构隧道与最南侧卫工桥人行道下的墩柱出现结构冲突。
详见图4-1和图4-2。
图1盾构穿桩纵断面图
图2盾构穿桩剖面图
2总体处理方案
（1）首先要保证卫工桥安全，立刻封锁桥面交通，避免荷载引起桥桩下沉，避免隧道结构受损。
为不影响工期，盾构推进前对桥基础采用钢管支撑临时加固，盾构通过后对桥基础采用桩基托换进行永久加固。
（2）盾构所处地层条件比较恶劣，根据右线掘进经验，盾构停机时间过长易造成盾构机及管片下沉，土压也不好保持。
对桥梁安全更不利，所以盾构必须尽快推进。
（3）盾构继续掘进切削剩余2根桩不可避免，要采取所有可能措施减少盾构刀具磨损，保证盾构顺利通过并且对桥基础影响最小。
根据盾构通过卫工桥南侧第一根桩后的掘进参数来看，盾构刀具并没有受到桩身钢筋的太大影响。
431~438的掘进参数比较正常。
但是针对剩余两根桩要有应急预案，做好出现意外的准备。
（4）加强桥桩沉降观测，若在基础托换施工前桥桩沉降已接触到管片，则需隧道设计单位计算其对地铁隧道的影响，必要时要进行局部处理。
3桥基础临时加固方案
（1）卫工明渠桥被盾构机切断桩身位于桥南侧人行道连续混
凝土板下，其中人行道连续混凝土板尺寸为（30mK7miX0.7m）700mm自重为3820kN。
按照新公路规范公路人群荷载为4kN/
平方米，换算面积后为840kN。
人行道下共6根桩，每根桩平均承重780kN。
根据地质资料，卫工桥联系梁底所处地层为③-3中粗砂地
层，地基承载力为300KPa通过计算在跟联系梁底同标高处采用1.5mx2mx0.5m的扩大基础即可满足地基承载力要求。
为了满足尽快掘进要求基础采用609mm钢管支撑在连续混凝土板梁
底。
其中桥板跨中加固范围3.6mx4.8m,桥台处加固范围3.6mx3.6m。
脚手架搭设高度为3.5-4.0米（挖到系梁底所处地层为③-3中粗砂地层，地基承载力为300KPa）。
搭设尺寸为：
立杆的纵距b=0.6米，立杆的横距l=0.6米，立杆的步距h=0.6米。
基础布置见图3和图4，计算过程附后。
（2）本加固方案仅考虑桥梁自重荷载，在永久性加固方案实施前，桥面应封锁交通。
图3脚手架临时加固剖面图
图4脚手架临时加固平面图
4临时加固方案计算过程
4.1已知条件及计算要求
（1）已知条件：
类型：
阶梯形；
柱数：
单柱；
阶数：
1；
基础尺寸（单位mm）：
b1=2000,b11=1000,a1=1500,a11=750,h1=500；
柱：
圆柱直径=600mm；
设计值：
N=1080.00kN,Mx=0.00kN.m,Vx=0.00kN,My=0.00kN.m,Vy=0.00kN；
标准值：
Nk=800.00kN,Mxk=0.00kN.m,Vxk=0.00kN,Myk=0.00kN.m,Vyk=0.00kN；
混凝土强度等级：
C15，fc=7.20N/mm2；
钢筋级别：
HPB235，fy=210N/mm2；
基础混凝土保护层厚度：
40mm；
基础与覆土的平均容重：
20.00kN/m3；
地基承载力设计值：
342kPa；
基础埋深：
2.00m；
作用力位置标高：
0.000m。
（2）计算要求：
1基础抗弯计算；
2基础抗剪验算；
3基础抗冲切验算；
4地基承载力验算。
4.2基底反力计算
（1）承载力验算时，底板总反力标准值（kPa）：
[相应于荷载效应标准组合]
Pk=（Nk+Gk）/A=306.67
Pkmax=（Nk+Gk）/A+Mkx/Wx+Mky/Wy=306.67
Pkmin=（Nk+Gk）/A-Mkx/Wx-Mky/Wy=306.67各角点反力P1=306.67,P2=306.67,P3=306.67,P4=306.67。
（2）强度计算时，底板净反力设计值（kPa）：
[相应于荷载效应基本组合]
P=N/A=360.00
Pmax=N/A+Mx/Wx+My/Wy=360.00
Pmin=N/A-Mx/Wx-My/Wy=360.00
各角点反力P1=360.00,P2=360.00,P3=360.00,P4=360.00。
（3）地基承载力验算:
Pk=306.67掘进至700mn左右时，出土量已达到近
30m3出土很稀。
为防止超挖，加大土压力，刀盘转速调至5档，泡沫原液混合比设定为100%。
，流量1000L/min。
螺旋机停止出土推进，土压力最高达到0.28MPa左右。
管理行程推至900mm寸，刀盘扭矩降低下来，并趋于稳定。
此时，土压力维持在0.2MPa以上推进，刀盘扭矩保持在60注右，推进速度也稳定下来，所有推进数据恢复正常。
推进速度30mm/min左右，土质变干，管理行程至1320mnfl寸推进结束，总出土量40m3泡沫及膨润土量较多，出土很稀，总出土量符合每环的要求。
（2）盾构机切削第二根桩推进情况（推进环数为442）
1管理行程0~400mm根据桥桩位置与盾构机刀盘位置关系，本阶段刀盘未碰上桥
桩，正常推进，土压力控制在0.18MPa,推力27000kN—29000kN，推进速度20mm/min左右，刀盘扭矩40%〜60%出土量符合要求。
2管理行程401〜1000mn过程
此阶段刀盘先行刀已碰上桩体，降低盾构机推进速度，推进速度小于10mm/min,刀盘转速0.18r/min。
泡沫原液混合比设定为100%，流量200L/min;
膨润土未注。
由于推进速度放低，出土较稀，为保证出土不超限，土压力提高，控制在0.27MPa,此
时推力29000kN—33000kN,刀盘扭矩40%〜60%扭矩有时会达到90%以上，出土量符合要求。
3管理行程1000〜1380mn过程
盾构机33000kN的推力已无法推进，提高千斤顶油压百分比，推力达34000kN时盾构机才恢复前进。
此时推进速度小于7mm/min控制土压力提高，控制在0.3MPa,此时推力34000kN以上，刀盘扭矩40%〜60%，偶而扭矩会到90%以上，出土量符合要求。
（3）盾构机切削第三根桩推进情况（推进环数为454~455）
①454环推进过程
a）管理行程0~700mm根据桥桩位置与盾构机刀盘位置关系，本阶段刀盘未碰上桥桩，正常推进，土压力控制在0.18MPa,推力18000kN,推进速
度30mm/min左右，刀盘扭矩40%〜60%出土量符合要求。
b）管理行程701~900mm过程
为保证出土不超限，土压力提高，控制在0.20MPa,此时推力20000kN~22000kN刀盘扭矩50%〜60%偶而扭矩会到90%以上，出土量符合要求。
②455环推进过程
a）管理行程0〜1400mn过程
此阶段刀盘启动时位于桩身上，扭矩比较高，达到70%以上，刀盘启动后，扭矩降低趋于稳定。
添加剂设定为泡沫原液混合比100%，流量200L/min。
千斤顶速度小于10cm/min.土压力控制在0.18MPa,此时推力22000kN~30000kN刀盘扭矩50%~60%偶而扭矩会到90%以上，出土量符合要求。
推完桥桩时推力在20000kN左右。
6.3切削桥桩后掘进情况及刀具判断
（1）盾构机切完第一根桩后，从431环开始，刀盘扭矩变化
不大（60%^下）,推进速度30mm/min左右，但总推力逐环变大，如表2所示。
表2切完第一根桩后的掘进参数表
表3切完第二根桩后的掘进参数表
表4切完第三根桩后的掘进参数表
（2）盾构机切完第二根桩后，从444环开始，刀盘扭矩变化不大（60浓下）,推进速度30mm/min左右，总推力维持在1900吨以上，如表4-3所示。
（3）盾构机切完第三根桩后，从456环开始，刀盘扭矩变化不大（60%^下），推进速度30mm/min左右，总推力基本在2000吨左右，如表4-4所示。
6.4刀具磨损判断盾构机切桩过程中总推力逐环增加，由原来的9000kN增大
到切削混凝土桩时的约30000kN,切削完毕后推力回降到约20000kN,较切桩之前有较大增加，而地质条件变化不大。
由此判断，刀具有一定磨损，其周边刮刀和先行刀极有可能部分崩掉，使刀盘上合金刀具开挖直径小于盾体直径，造成总推力不断增加。
但鉴于总推力距盾构设计能力尚有余量，扭矩也有较大储备，且盾构机距进站不足400米，沿途各处均具备开仓施工条件，决定暂不采取开仓措施，继续推进，增大膨润土和泡沫注入量，加强刀具润滑和冷却。
采取上述措施后，盾构稳步推进，推力和扭矩均无大的变化，
直至进站到达。
进站后检查刀具发现中心刀局部崩裂，先行刀缺
失3把，周边刮刀有部分崩刃，刀具平均磨损超过12mm刀盘
未见过度磨损。
7盾构通过后桥梁永久加固方案
7.1总体方案
盾构通过后在跨中施作C30（5rriX2.5m）扩大基础上接混凝土桥墩，凿除盖梁底桥墩钢筋，并做联系梁同新桥墩顶固结浇注混凝土。
桥台处施作C30（2.5mX2.5m）扩大基础上接混凝土桥墩支撑桥板，如图5所示。
图5永久加固布置图
7.2永久加固方案计算过程
7.2.1荷载计算
（1）恒载
①连续砼板自重：
=15X（1.75+1.25+0.25）
X0.7X25=852kN;
②盖梁自重：
=1.1X1.5X（1.75+0.5+0.3+0.95）X144kN；
3人行道路面自重：
=2X15X0.34X25=255kN
4行车道路面自重：
=2.5X15X0.16X25=150kN;
⑤桩身自重：
=25X（n/4X2.5+n/4X1.22X15.2）=478kNo
（2）活载
①人行荷载：
=15X（1.75+1.75）X4=210kNo
（3）荷载组合
①标准组合：
=g+q=853+144+150+478+210=2090kN；
②基本组合：
S=1.35g+1.3g=1.35x1880+1.3x210=2811kN>
7.2.2单桩承载力计算桩身周边地层参数如表4-5。
表5桩身周边地层参数表
根据上述地质资料，截桩后的剩余桩长为13.3m，所能提供
的侧摩阻力计算如下：
对于桩径大于800mnil勺大直径桩，单桩的竖向极限承载力标准值：
Qsk=
即：
Qsk=3.14X1.2x0.88x（4X80+1.5x45+5.8x120）=3689kN，
侧摩阻力设计值Qs=Qsk/1.65=2236kN
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