地下连续墙施工锚索切除技术的研究解析.docx

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地下连续墙施工锚索切除技术的研究解析

地铁车站地连墙施工锚索切除的技术研究

（李懂懂）

中铁四局集团有限公司

摘要：

本人通过收集有关资料，编制方案和在施工中总结的一些技术参数来确定地连墙切割锚索技术的可行性。

关键词：

锚索；切割技术；金刚石索绳；基础工程；拆除

一、概述

在城市地铁、基础房建施工中因临边的建筑物作业面及其狭小，经常会遇到原有建筑所留下来的锚索构件，所以我们就要采取相应措施去拔除切割这些影响后期施工所带来的隐患做一探讨及研究。

本文通过中铁四局施工的郑州地铁5号线，郑汴路站及康宁路站通过试验段地下连续墙施工，验证采用金刚石绳锯水下切割锚索方案的可行性，并根据现场施工记录，分析金刚石绳锯水下切割锚索的工效及切割效果，通过该技术在工程实践中的应用，体现了该技术高效、安全、节能、环保的特点及优势。

为郑汴路站和康宁路站围护结构方案确定提供实践依据。

二、工程概况

郑州地铁5号线06标主要包括3个明挖车站、2个盾构区间、1个明挖区间和一个商业开发区,分别为康宁路站、郑汴路站、中兴路站（与郑汴路站T字换乘）及商业开发区、金水东路站～郑州东站盾构区间、郑州东站～康宁路站盾构区间、康宁路站～郑汴路站明挖区间。

1、郑汴路站

郑汴路站位于心怡路上，呈南北方向布设，车站总长540.4米，标准段宽23.1米，开挖深度约17.5米，实验段位于心怡路东侧车道上，东侧为易元国际高层建筑；西侧有一处110KV架空高压线，与地连墙水平距离约8米，架空线最底部与地面相距18米。

本次试验段地下连续墙位置位于CK17+759~CK17+765，幅宽6m，墙的厚度为1000mm，成槽深度为原地面以下33米，钢筋笼长度为28米。

根据前期锚索调查资料，试验段范围内，易元国际大厦基坑围护锚索伸入地下连续墙施工范围内，锚索规格为15.2mm，每束锚索均由4根钢绞线组成。

锚索上下共计两排，竖向间距4m，第一排位于地面以下7.4m，第二排位于地面以下11.5m；水平间距1.5m，6m槽段范围内存在锚索数量为6~8束。

试验段位置示意图

锚索与车站基坑相对位置关系

郑汴路站基坑

海马公园B6地块与郑汴路站基坑位置关系图

易元国际

郑汴路站基坑

易元国际商务楼与郑汴路站基坑位置关系图

正岩铂兹

郑汴路站基坑

正岩铂兹中心与郑汴路站基坑位置关系图

三、主要研究对象

根据原民用建筑的新建工程中采用打入锚索的方式来进行地下边坡支护的方式来进行支护，而后完工就形成了永久锚索，在我们之后的建筑中就会遇到这些支护锚索，因此我们需要去拆除这些原有的锚索。

四、锚索处理方案

由于车站两侧高层建筑的遗留锚索侵占到车站基坑，对车站围护结构施工造成很大影响。

为了能更好的解决这一问题，在郑州轨道公司各级领导的指导下，经设计单位、监理单位、类似工程施工科研单位、施工单位的共同努力，克服了重重困难，于2015年2月16日成功完成实验段。

下面将1000mm厚地连墙金刚石绳锯切割锚索试验段记录及总结。

1、设备选用

为了保证施工效率，同时根据围护结构地连墙导墙施工便于安装、移动等功能的需要，选择以电力驱动的液压驱动型金刚石绳锯机，采用金刚石绳锯切割工艺，其特点是安全、高效的切割拆除锚索。

根据金刚石绳锯切割的技术要求，采用连续墙开挖槽内护壁泥浆作为冷却液，辅助机具包括锚索切割整体支架及锋利型特制的金刚石绳。

切割装置包括：

3-锚索夹紧液压系统及泵站、6-设于地下槽内的金刚石绳导向固定轮、7-金刚石绳、8-金刚石绳锯机固定底座、9-用于金刚石绳锯机驱动的主动轮、10-用于金刚石绳锯机遥控操作的遥控器、11-金刚石绳锯机动力泵站，切割设备平面及剖面图如图1、2所示。

图1切割设备平面图图2切割设备剖面图

地下连续墙试验段成槽施工采用SG60型液压抓斗成槽机，钢筋笼吊装主吊采用260T履带吊车，副吊采用150T履带吊车。

金刚石绳锯切割采用北京发研公司自发研制的金刚石绳锯切割机。

主要分为两大部分，金刚石绳锯切割机主机（含控制盘）、夹持具（含液压泵）。

夹持具找到并夹紧锚索后，主机提供切割动力带动金刚石绳锯对锚索切割。

金刚石绳锯切割机主机金刚石绳锯切割机控制盘

夹持具液压泵夹持具

1、施工流程

五、施工重点

1、锚索区域固定

因为锚索在地连墙槽内泥浆里，所以我们要如何固定锚索是我们研究的对象，首先我们应制作导墙如下图所示：

导墙施工：

2015年1月20日至2月6日

而后我们应用成槽机进行成槽如下图所示

械成槽开挖：

2月14日7时18分至12时15分

2、设备的安装与固定

安设金刚石绳锯机固定底座，金刚石绳锯机安装必须固定牢固，周正水平，保证绳锯机的主动轮、导向轮、金刚石绳三点处在一条铅垂面上。

如下图所示：

底座固定

由于锚索材质的特殊性及地下施工空间的限制，不能出现卡绳、短绳事故，因此我们选用金刚石绳索的级配要优选。

金刚石索绳需要采用进口高强度、高柔韧性的钢丝绳索，金刚石选用比一般的切割钢筋混凝土采用金刚石绳索采用的胎体、金刚石等级、制作配方更高，既要满足工艺参数的实施要求，又要满足切割装置的级配制造的要求。

金刚石在金刚石绳胎体中的浓度相对较低，选用粗颗粒高品质金刚石单晶体作为主要切削材料，金刚石绳胎体选用高等硬度的胎体。

我们选用的金刚石绳索如下图所示：

金刚石索绳

而且地下索深度处于地下15m处，切割时金刚石绳索长达35m，因此需要所选驱动设备提供足够的动力才能才能满足切割要求。

为了保证施工效率，同时根据导墙施工便于安装、搬迁等功能，所以我们所选择的为北京发研自主研发的锚索切割机具主机驱动为电力驱动，锚索夹具采用液压驱动的如下图所示：

金刚石锚索切割主机

锚索切割机夹具的液压系统

3、锚索夹具支架

锚索夹具支架分为：

支架底部部分、支架上部部分、支架固定部分；其中支架底部部分包括：

锚索夹紧定位导向件、锚索夹紧钳口、锚索夹紧液压系统及泵站；支架固定部分包括；金刚石绳剧基底坐固定件、用于支架与地面固定连接的连接件。

支架底部部分为整体装配，用于导入锚索并夹住锚索，支架上部部分为高度可调，可根据地下锚索位置调节支架高度，支架上部部分与支架底部部分采用承插方式进行连接，支架固定部分用于将整个支架与地面固定连接，支架上部部分与支架固定部分采用螺栓机械连接，支架固定部分与地面采用预埋螺栓连接。

锚索夹具支架组装时先组装支架底部部分，同时穿入金刚石绳索，在连接支架上部部分，支架上部部分根据锚索所处的地下位置进行高度调节，在支架底部部分和上部部分拼接完成后，采用起重机吊如地下连续墙开挖槽内，同时利用锚索夹紧定位导向件将锚索导入锚索夹紧钳口下方，在地下连续墙开挖导墙顶部固定切割支架固定部分，连接锚索夹紧液压系统及泵站启动钳口沿导轨下移夹紧锚索。

如下图所示：

锚索切割机支架安装

当我们用成槽机挖至第一层锚索时我们就应该用金刚石绳锯切割机去切除锚索如下图所示：

锚索切割机下槽

锚索切割机水下切割

锚切割机下槽图片

锚索切割机切割锚索图片

第二层锚索处理（4束），2月14日21时25分至15日1时10分。

4、锚索切割的一些技术参数的控制

切割过程包括预切切割和正常切割，在所述正常切割过程中，当遇到异常情况时，还包括异常切割。

切割效率和切割质量的另一关键因素取决于切割参数的合理选择，对压力、线速度两种参数的合理匹配控制是施工过程中的重要环节，根据三种切割状态，在每种切割情况下均适当调整切割参数值。

金刚石绳索预切压力为8-10MPa，预切速度为5-6m/s;正常切割压力为18-22MPa，正常切割速度为18-20m/s，金刚石索绳的质量标准应该满足切割过程中最大张拉强度的要求。

5、切割施工

①预切切割：

预切精度控制直接决定着整个切割的施工质量，预切应轻压、慢速的操作方式，待绳索无任何抖动后停止切割，停机进行检测，符合实际要求方可继续切割。

②正常切割：

正常切割时，一切参数保持正常，以确保切割时金刚石绳在槽内的垂直回转切割。

③异常切割：

在正常切割过程中，遇到异常情况，如遇到卡绳情况时，应采取轻压、慢转进行研磨切割，直到恢复正常情况方可继续切割。

否则应立即停机，分析情况，采取特殊方案处理，异常情况解决后，则继续进行正常切割。

重新每次正常切割前，进行偏移测量一次，当超出允许值时，应立即进行纠偏。

当施工中测得切割轴线的偏移尺寸超出允许范围时，实施纠偏。

纠偏前把情况分析清楚，确定需要纠偏的方向，调整切割设备底座、导向轮，实施纠偏。

切割施工

6、结语

由于本次地下连续墙施工为试验段施工，且为车站第一幅地下连续墙施工，施工过程中不可避免的存在一些问题，但发现问题后现场管理人员和技术人员及时解决并提出改进措施，现场施工顺利进行。

①锚索切割时间可控：

根据本次试验施工记录，对本次试验数据，尤其是金刚石绳锯切割机对锚索的夹持和切割时间进行分析。

第一层4束锚索总的切割时间（含设备组装、就位、切割、移机等）为5小时42分钟，平均每束锚索切割时间为1小时25分钟；第二层4束锚索总的切割时间为3小时45分钟，平均每束锚索切割时间为56分钟；根据记录数据分析，第一次锚索切割占用时间较长是因为设备第一次组装，占用2小时15分钟。

而第二层锚索切割时设备已组装完成，直接吊放入槽中即可，节约了设备组装的时间。

两层锚索切割移机的时间都在30~40分钟之间，主要是锚索定位和夹持的时间，锚索切割占用时间都很短，在3~5分钟。

比较两次锚索切割时间，可发现，后续锚索切割时，由于设备基本都组装完成，可节约设备组装时间，且随着操作工人操作的熟练程度提高，锚索定位和夹持的时间也相应的可以缩短。

锚索的切割时间可控制在每束40分钟。

②安全质量有保证:

在厚度1m地下连续墙内采用金刚石绳锯机切割锚索，环保，无噪声污染，且切割过程中对槽壁土层扰动小，不会造成槽壁塌方，成槽施工安全质量有保证，且切割后剩余锚索端头不会影响钢筋笼安装；

③总体工期受控：

根据现场试验过程，金刚石绳锯切割锚索满足施工生产需要，施工过程中只需根据施工进度配备相当数量的金刚石绳锯切割机，完全能够满足施工进度需要和工期要求。

④金刚石绳锯处理锚索优势明显：

试验段两层锚索埋深分别为7.8m、11.7m，位于粉土地层中，属于易塌孔地层。

金刚石绳锯特有的夹具将锚索夹住后再进行切割，避免了锚索晃动扰动地层带来的塌孔。

⑤改进措施：

金刚石绳锯切割锚索的时间很短，关键是准备工作及锚索定位，下一步将结合本次试验重点在以下几个方面进行改进优化。

①、锚索夹持具、轨道、从动轮等设备可组合连接在一起，形成固定模块，锚索切割时不用再安装，节省锚索切割的准备时间，可提高锚索切割工效；

②、可在槽段上方架设小型龙门吊作为金刚石绳锯切割机移动的吊装设备，可节约绳锯切割机平移的时间；

④、在设备下部结构底部加设机械臂，在锚索定位上节约时间。

⑤、整个施工过程中耗时最长的时间为第二层锚索以下成槽时间，耗时20小时17分，主要原因两方面：

一是15日凌晨3:

05成槽机油管爆裂，没有备用油管，至上午9:

17正常出渣；二是受场地影响，泥浆是采用泥浆车从南侧场地拉运过来，工艺不及时，并且地质情况差，细砂层厚，渗水严重，这也是混凝土6.1方的主要原因。

下一步要求施工班组将机械设备易损件做好备用储备；在场地布置上合理布置泥浆池，确保泥浆的时时供应，结合地质情况在下一步泥浆质量控制上严格按照规范执行。

金刚石绳索（1m厚墙）：

技术可行性好、无安全风险、对后续施工无影响、工期有保障。

本次工程采用金刚石绳索切割技术进行地下既有锚索切割是对金刚石切割技术的一次较为重大的研究与突破，在建筑密集的现代化城市中，类似问题会越来越多，通过该技术的应用可以改变一些传统的施工工艺，他将为建设工程带来高效、安全、节能、环保、带来高额的利润等。