地铁车站地连墙施工锚索切除的技术研究

地铁车站地连墙施工锚索切除的技术研究

熊常亮

广州轨道交通建设监理有限公司 广东广州 510000

摘要： 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；抓斗刀刃处理；液压成槽机

1. 概述

随着城市化的高速推进，城市的人口密度越来越大，现代城市对高效率的交通方式的需求也越来越大，而城市地下轨道交通以其大运量、快捷、准时、安全、舒适、环保等优点备受青睐，近年来，地下轨道交通已在城市多种交通方式中占距主导地位。然而，正因为如此，地铁车站的站址通常会选在繁华路段，其周边一般围绕着大量建筑物。锚索支护作为一种主要的边坡支护方式应用于大部分建筑物的施工过程中，所以，地铁车站在围护结构施工的过程中难免会遇到既有锚索的阻碍。而效果良好的既有锚索处理技术对往后采用地下连续墙做围护结构的深基坑施工有很好的借鉴和指导意义。本文通过中铁八局施工的广州地铁7号线二期，水西站通过试验段地下连续墙施工，验证采用成槽机液压抓斗两侧加焊高强合金钢板切割锚索的可行性，并根据现场施工记录，分析成槽机液压抓斗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。为水西站锚索处理方案确定提供实践依据。

2. 技术成果背景

水西站是七号线二期的第11座车站，是与在建二十一号线的换乘站。七号线车站位于水西路与萝岗保障房小区规划路交叉口处，沿规划路东南-西北向布置。车站北侧为住保办临时办公驻地，东侧、西侧分别为萝岗和苑一期、二期住宅楼，南侧为二十一号线水西站及盈翠公园，水西站为地下三层结构。车站长度206m，车站标准段宽度23.3m，扩大端宽度28.7m，基坑深度约28.1m。车站小里程端与大里程端均为盾构吊出端。车站共设2个出入口，3个风亭组，2个紧急疏散口及1个冷却塔。

水西站平面示意图

水西站围护结构地连墙设计厚度1000mm，采用C35水下混凝土抗渗等级P8，设计59幅。连续墙共分“一”字型，“L”型两种类型，其中“一”字型62幅，“L”字型10幅。总墙高28.145m～36.645m。钢筋笼重23.708t~43.409t，连续墙接头采用工字钢封口接头。水西站车站范围内存在萝岗和苑住房基坑锚索，由于部分锚索位于车站施工范围内，在车站围护结构施工前对影响范围内锚索进行割除，保证围护结构正常施工。

锚索与车站基坑相对位置关系

由车站横断面可以看出锚索主要影响车站左侧地下连续墙施工，第一道锚索处于地面以下约12.6m位置，第二道锚索处于地面下月17m位置，第三道锚索处于地面下21m位置。锚索水平间距约1m，竖向间距约4m。影响车站主体围护结构锚索约350根，影响附属结构约423根。

车站纵断面锚索位置关系图

3. 项目实施方案与成果

3.1项目实施目的

在车站围护结构地下连续墙施工前对影响范围内锚索进行割除，保证围护结构正常施工

3.2技术原理

锚索影响水西站车站主体围护结构施工约350根，影响附属结构施工约423根。采用在成槽机液压抓斗上加焊剪刀状高强度合金切口、在成槽过程中利用液压抓斗直接对锚管进行切断处理。若此方法处理效果不理想则采用旋挖机钻头在钻孔过程中绞断锚索。

成槽机在地下连续墙成槽过程中，液压抓斗会持续切削土体。在此过程中，若在抓斗的两边加焊高强合金刀口，则成槽过程中利用抓斗的冲切力即可切断锚索。此种方法既保证地下连续墙的施工连续性不受干扰，又可以处理槽段内侵入结构的锚索。

除采用成槽机切除锚索外，在地下连续墙施工过程中我部也采用旋挖钻机进行引孔成槽。同理在此过程中，随着旋挖钻机钻进，利用钻头扭转力可缠绕和绞断锚索。

3.3设备选型及准备

1.液压成槽机（XG-600K）一台，在成槽机两液压抓斗闭合边缘处焊接剪刀状切口，同时进行加固处理。首先在每个抓斗边缘焊接厚20mm钢板，防止液压抓斗在切割锚管的过程中边缘产生变形；再在两个抓斗的钢板上各焊接一块互相契合的高强度合金材料，在抓斗闭合时可呈互相咬合状，以便切断锚管，具体详见下图：

液压抓斗刀口加焊高强合金材料示意图

2.旋挖钻机（SWDM360H-Ⅲ）一台

3.4项目实施成果

1.成槽施工时利用抓斗的闭合将锚索切断。根据住保办提供的基坑锚索图纸，锚索水平向间距1m，竖向间距约4.3m。理想状态下，在成槽机抓槽过程中，锚索随成槽机切削土体由外侧合金刀口切断并随土体一起抓出。但在实际施工过程中，锚索主要是由成槽机抓取后通过提升扯断而取出的。成槽过程锚索对于施工进度并没有明显影响，随着抓槽施工一并处理。

液 压成槽机处理锚索效果图

2.施工过程中，我部采用旋挖钻机处理锚索，以对比二种处理方法的处理效率，选取更优方案进行施工。在成槽过程中采用旋挖钻引孔，旋挖钻钻进过程中将锚索卷起随钻头提出。

旋挖钻机处理锚索效果图

3.后续我部对液压成槽机处理锚索后的地下连续墙施工了工效分析及总结，结果如下表：

4.我部也对液压成槽机处理锚索及旋挖钻机处理锚索工效进行对比与分析结果如下表：

3.5项目实施总结

水西站目前已施工地下连续墙59幅，其中含锚索的地连墙共19幅，占总量59幅的33%。在成槽时间上，左线地连墙（含锚索）成槽时间稍长于右线地连墙，但总体上差距不大。在锚索处理方式，成槽机处理范围大且处理效率远大于旋挖钻机。在混凝土浇筑方面，左线地连墙（不含锚索）设计205m³，实际浇筑约208m³，右线地连墙（含锚索）设计205m³，实际浇筑约224m³。左线地连墙超方是由于成槽过程中成槽机扯断锚索由此造成锚索周围注浆体一并断裂，造成该区域土体小范围垮塌，由此造成地连墙混凝土超耗。

成槽机处理锚索仍有不足之处，由于水西站地连墙锚索尺寸为6*7@15.2，锚索内钢丝绳数量较多，成槽机虽加焊高合金刀口仍难以完整切断锚索，大多数锚索均是成槽机刀口切断锚索外注浆体后通过扯断将锚索取出。由于扯断这种处理方式，造成锚索处理不完全，槽内仍存在部分不连续的钢丝绳，成槽后超声波侧壁仪的大多数时间不能顺利下至槽底，需不停更换调整测点造成施工时间延长，但在钢筋笼吊装入槽过程中并没有出现卡笼等情况，钢筋笼吊放入槽及导管安放均顺利可控。

由此可见，成槽机加焊合金刀口的方式处理锚索虽存在部分缺陷，但整体效果尚好。是一种高效优质的锚索处理方式。

4. 项目的创新性及创优性

目前，国内外对既有锚索处理的方法如下：1. 采用千斤顶将锚索直接拔出；2. 采用地质钻探取芯原理，在锚索加固土体的上方使用带套管钻头的钻机将其钻芯取出。3.采用全回转全套筒钻机进行钻孔取出锚索。第一种方法的基本思路是在水平方向将锚索整体取出，但是，这种方法对设备作业空间有较高的要求，如果在地下空间中作业，一般事先要做人工竖井，在繁华地段的地铁施工中往往不具备空间条件，且此种方法需要投入更多的工期和设备，第二种方法采用地质钻机钻孔直径小，且地下锚索位置不明确时需要大量的钻孔探明位置，或者采取全截面钻孔的方式工程量巨大。第三种方法作业效率较高，但全回转全套筒钻机设备占地大，钻孔时间长，虽可以减小对周边土体的扰动，但处理费用较高且处理时间慢。

液压成槽机处理锚索工效高，且处理锚索可与地下连续墙成槽施工同步进行。对于地下连续墙施工几乎无影响，虽处理锚索后可能会造成地下连续墙混凝土超耗，但整体超耗量不大。综合来看此种方法既能保证处理效果又经济合理。

5. 技术成熟程度、适用范围和安全性

液压成槽机普遍用于地下连续墙施工，此种方法仅需在液压抓斗加焊高强合金即可，改造难度小适用范围广。液压成槽机处理锚索对地层扰动较小，一般不会对周边土体产生扰动。但液压成槽机切削土体能力有限，适用于杂填土、砂性土层、淤泥土层等土质地层。不适用于花岗岩层（7H）及硬度更大的岩石地层。

6. 应用情况及社会效益

本次工程采用液压成槽机处理锚索技术进行地下既有锚索切割是金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。通过水西站地下连续墙施工，可以确定此方法功效高，对周边地层扰动较小，不影响地下连续墙正常连续施工。是一种功效高、安全性好、经济效益好的锚索处理方法。本工程液压成槽机处理锚索合金刀口更换4次，单次更换费用约2.6万元，锚索处理后混凝土超耗约152m³，混凝土费用9.12万元，成槽机工费约3.76万元，合计23.28万元。全套筒全回转钻机工费0.16万元/m,若整体采用则总费用约319.52万元。液压成槽机与全套筒全回转钻机相比，费用上节省约296.24万元。二者相比，液压成槽机处理锚索的的经济效益明显高于后者。

7. 结语

地下连续墙施工中液压成槽机处理锚索技术在本工程中的成功运用，有效解决了既有锚索对连续墙施工的阻碍，大大提高了连续墙成槽质量，缩短了处理锚索的工期，节约了设备成本，并能有效规避处理锚索时影响到既有建筑物稳定性的风险，此项技术对往后采用地下连续墙做围护结构的深基坑施工有很好的借鉴作用。