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工程與服務(wù)
西安地鐵二號線洲際廣場錨索拔除工程
1.工程概況
西安地鐵二號線北大街站~鐘樓站區(qū)間盾構(gòu)隧道通過在建的洲際廣場樁錨聯(lián)合支護(hù)的基坑錨固區(qū)。錨索（桿）影響的隧道里程起止于YCK12+935.6～YCK13+125.488，長度190m。需要拔除的錨索估計(jì)有210根。
洲際廣場錨固區(qū)采用的是豎向三道4?12.5預(yù)應(yīng)力錨索，注M20砂漿，每根長30m，其中自由段5m，錨固段25m，向下傾角15°，水平方向間距1.5m；拉拔力分別為350KN、400KN、450KN。成孔采用螺旋鉆，施工過程中有鉆桿斷裂的情況，部分鉆桿沒有取出來。東側(cè)孔有擴(kuò)大直徑現(xiàn)象，M20砂漿注入量有的達(dá)到設(shè)計(jì)的2～3倍，甚至5倍的情況都有。估計(jì)錨固端頭形成了蘑菇頭。
洲際廣場錨索與右線隧道的關(guān)系
該處基坑?xùn)|側(cè)為人行布道，下面有電力和通訊管線，基坑安全性要求較高。根據(jù)宏府地產(chǎn)集團(tuán)工程部的意見，為了基坑的整體安全，錨索拔除工作要在回填過程中進(jìn)行。為了獲取準(zhǔn)確的各項(xiàng)參數(shù)，為拔除洲際廣場所有錨索的順利實(shí)施積累經(jīng)驗(yàn)，決定進(jìn)行錨索拔除試驗(yàn)，試驗(yàn)對象為第三排錨索。任取3根進(jìn)行試拔。
2.工程水文地質(zhì)
該地區(qū)地層自上而下，為第四紀(jì)新黃土、老黃土、飽和軟黃土、古土壤等，盾構(gòu)隧道埋深10～12m，主要位于硬塑～可塑的黃土和古土壤地層中。
地下水主要為第四系孔隙潛水，含水層屬弱—中等透水層，埋深10~13m，隧道位于含水層以下，由于早期基坑施工的降水，該處的地下水位可能會(huì)更低些。目前由于洲際廣場基坑降水還在進(jìn)行，地下水位估計(jì)在基坑的底部0.5m以下。
3.錨索拔除過程中的難點(diǎn)及所能遇到的問題
3.1直接拉拔會(huì)遇到反力不足的問題；
3.2鋼絞線（或錨桿主筋）有可能會(huì)被拉斷，使拔除試驗(yàn)被終止；
鋼絞線被拉斷
3.3拔固過程中，錨索錨固段土體塑性變形區(qū)增大，對基坑穩(wěn)定性不利；
拔錨時(shí)土體塑性區(qū)
3.4已有錨索的鋼絞線外露部分沒有足夠的長度，使拔錨的夾具無法工作；
3.5拔錨過程及拔錨后對基坑穩(wěn)定性的影響問題。
4.解決方案
4.1解決方案
跟據(jù)現(xiàn)場實(shí)地踏勘、收集資料，結(jié)合本地區(qū)類似工程施工的經(jīng)驗(yàn)，擬對以下三種方案進(jìn)行論述。
方案1：直接拉拔
（1）直接拉拔法是在現(xiàn)有受力錨索現(xiàn)狀情況下直接拉拔。直接拉拔會(huì)遇到以下問題：
1）抗拔反力嚴(yán)重不足，反力平臺梁的剛度不足；
2）已有錨索的鋼絞線外露部分不夠長，夾具無法作業(yè)；
3）錨索錨固段在拉拔過程中，土體的塑性變形區(qū)增大，對基坑的穩(wěn)定性非常不利；
4）有拉斷鋼絞線的可能，而使拉拔試驗(yàn)無法繼續(xù)。
（2）解決問題的方法及措施：
1）在現(xiàn)有腰梁上背焊鋼板或并聯(lián)工字鋼以增大腰梁的剛度；
2）加工特種夾具延伸裝置，使鋼絞線等效延長，以便能夠夾緊；
3）錨固段周圍土體塑性變形區(qū)大以及有可能剪斷鋼絞線兩個(gè)問題無法解決。
方案2：錨索周邊打應(yīng)力解除孔后拉拔
此方案是針對直接拉拔方案中無法解決的兩個(gè)問題進(jìn)行設(shè)計(jì)的。在拉拔之前，按一定的次序在已有錨索周邊進(jìn)行鉆孔，鉆孔直徑110～120mm，鉆孔的深度根據(jù)解除后的錨索的剩余抗拔力進(jìn)行調(diào)整，最深鉆至已有錨索錨固端的尾部。成孔的角度應(yīng)盡量與擬拔錨索一致。必要時(shí)也可在上部應(yīng)力解除孔中注入少量水，使其對錨固段周圍土體進(jìn)行軟化。這樣做，第一可以阻止錨固段周圍土體塑性變形的擴(kuò)大；第二降低了錨索的抗拔力，防止了鋼絞線被拉斷的問題。最后采用水泥砂漿灌注封孔。該方案需要最小操作空間約3.0m寬。
應(yīng)力解除孔位置設(shè)置示意
方案3：跟管鉆進(jìn)套取錨索
加工特制的三翼鉆頭，鉆頭外徑250～300mm，鉆孔跟進(jìn)套管直徑約為195mm，孔內(nèi)采用高壓風(fēng)或循環(huán)泥漿進(jìn)行出渣。鉆進(jìn)角度盡量與原錨索一致，使鉆擬拔錨索位于鉆管具的中央，當(dāng)鉆至錨桿的尾部時(shí)，便可輕松取出錨索。最后采用水泥砂漿封孔。
跟管鉆進(jìn)套取錨索示意
4.2施工工藝：
（1）待回填土填至距離錨索0.5m左右時(shí)，拆除拔除錨索段的鋼圍檁。
（2）用MK型號的鉆機(jī)進(jìn)行鉆進(jìn)工作，將鉆進(jìn)過程中排出的泥漿排入預(yù)制的泥漿池內(nèi)。
（3）完成鉆孔作業(yè)后，安裝反力裝置，固定抽錨千斤頂。
（4）用夾具將錨索端頭與千斤頂連接牢固后，開始實(shí)施錨索拔除工序。
（5）錨索拔除過程中，拉拔力須緩慢、逐步地增加，循序漸進(jìn)，當(dāng)錨索有松動(dòng)的現(xiàn)象時(shí)，注意保持拉拔力的平衡，避免發(fā)生錨索斷裂的現(xiàn)象。
（6）拔除一段，切斷一段，保證工作空間。
（7）拔除工作完成后，及時(shí)用水泥砂漿對索孔進(jìn)行充填。
5.各方案經(jīng)濟(jì)技術(shù)比較
方案1，直接拉拔由于不能解決錨固段土體塑性變形區(qū)大以及有拉斷鋼絞線的可能性兩大問題，致使拉拔工作達(dá)不到預(yù)期目的。因此方案基本上是不可取的。
方案2，應(yīng)力解除孔法，理論上沒有問題，但實(shí)際操作比較復(fù)雜，費(fèi)用較高。
方案3，需要加工設(shè)計(jì)特種鉆頭及鉆探工藝，對鉆孔技術(shù)要求高，一旦試驗(yàn)成功后期成本比較低。
以上三種方案，第一方案不可取，第二、第三方案可作為試驗(yàn)方案，試驗(yàn)時(shí)先進(jìn)行第三方案的試驗(yàn)再進(jìn)行第二方案試驗(yàn)。
通過信息化反饋指導(dǎo)施工，根據(jù)《北大街～鐘樓區(qū)間錨索（桿）拔除段設(shè)計(jì)方案與技術(shù)要求》的圖紙會(huì)審和設(shè)計(jì)交底會(huì)要求，開始拔除時(shí)，完成5根錨索拔除后即應(yīng)對錨索孔充填水泥砂漿，避免造成地層沉降過大。通過信息化施工，若監(jiān)測數(shù)據(jù)反映洲際廣場基坑非常穩(wěn)定時(shí)，可以適當(dāng)增大一次性回填注漿的范圍。
我方在第三排錨索拔除時(shí)，通過調(diào)查分析洲際廣場地下水位情況、土體物理力學(xué)性質(zhì)、簡化力學(xué)模型分析基坑的穩(wěn)定性后，結(jié)合工程實(shí)踐，通過監(jiān)測數(shù)據(jù)分析，逐步擴(kuò)大了一次性回填注漿的范圍。在拔除第二排錨索的過程中，由于錨索角度變化較大，極大的增加了錨索拔除施工的難度，降低了施工進(jìn)度，由于錨索拔除工期較緊，并且根據(jù)監(jiān)控量測值，我們分析第二排錨索拔除完成后對地表沉降及基坑水平位移影響很小，因此，為了加快錨索拔除施工進(jìn)度，在地表沉降和基坑水平位移很小的前提下，我單位決定繼續(xù)采用信息化反饋指導(dǎo)施工，修改為每10孔為一個(gè)回填注漿批次。
6.洲際廣場錨索拔除專項(xiàng)監(jiān)測方案與應(yīng)急預(yù)案
6.1 地面、基坑內(nèi)巡視制度
在錨索拔除過程中，地面和基坑內(nèi)各設(shè)一名安全巡視員，密切注意錨索范圍30m范圍內(nèi)的地面沉陷、裂縫變化、圍護(hù)樁變形和土體脫落、坍塌等現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)異常情況立即報(bào)告。
6.2專項(xiàng)監(jiān)測方案
（1）測點(diǎn)布置：洲際廣場錨索拔除設(shè)置監(jiān)測點(diǎn)10個(gè)，其中東側(cè)人行道上間距10m設(shè)置一個(gè)，共計(jì)10個(gè)，距離基坑約10～20m；每5根樁布置一個(gè)傾斜測點(diǎn)，共計(jì)20個(gè)；合計(jì)30個(gè)監(jiān)測點(diǎn)。
（2）測量方法：采用精密水準(zhǔn)測量方法。采用洲際廣場已有的測量基點(diǎn)和附近水準(zhǔn)點(diǎn)聯(lián)測取得初始高程。觀測時(shí)各項(xiàng)限差應(yīng)嚴(yán)格控制在規(guī)定額度之內(nèi)，對不在水準(zhǔn)路線上的觀測點(diǎn)，一個(gè)測站不宜超過3個(gè)，超過時(shí)應(yīng)重讀后視點(diǎn)讀數(shù)，以作核對。首次觀測應(yīng)對測點(diǎn)進(jìn)行連續(xù)三次觀測，三次高程之差應(yīng)小于±0.5mm，取平均值作為初始值。
（3）監(jiān)測頻率與上報(bào)方式：每天監(jiān)測一次，數(shù)據(jù)匯總后立即向地鐵監(jiān)理單位和宏府地產(chǎn)集團(tuán)工程部、洲際廣場施工單位匯報(bào)。
（4）數(shù)據(jù)分析與處理：地表沉降測量隨施工進(jìn)度進(jìn)行，根據(jù)開挖部位、步驟及時(shí)監(jiān)測，并將各沉降測點(diǎn)沉降值繪制成沉降變化曲線圖、沉降變化速度、加速度曲線圖，并根據(jù)沉降變化曲線圖和沉降速率來判斷沉降變化趨勢，必要時(shí)采用回歸計(jì)算來推測沉降終值。
（5）監(jiān)測控制標(biāo)準(zhǔn)：在信息化施工中,監(jiān)測后應(yīng)對各種數(shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)整理分析,判斷其發(fā)展變化規(guī)律,并及時(shí)反饋到施工中,以此來指導(dǎo)施工。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，采用Ⅲ級管理制度作為監(jiān)測管理方式。
6.3 應(yīng)急預(yù)案
（1）對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，出現(xiàn)下列情況之一時(shí)，立即采取合理措施，并報(bào)告地鐵監(jiān)理、業(yè)主單位和宏府地產(chǎn)集團(tuán)工程部、洲際廣場施工單位。同時(shí)錨索拔除施工暫停，并采取措施進(jìn)行處理：
1）沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)有不斷增大的趨勢；
2）基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形過大或出現(xiàn)明顯的受力裂縫且不斷發(fā)展；
3）變形時(shí)態(tài)曲線長時(shí)間沒有變緩趨勢。
（2）施工技術(shù)處理措施
1）地表沉降超過-20mm，錨索拔除時(shí)孔洞內(nèi)不得再加水；地表沉降超過-30mm時(shí)，地面采取注漿加固措施，或在基坑內(nèi)采取水平注漿加固措施。
2）圍護(hù)樁傾斜超過-20mm，錨索拔除時(shí)孔洞內(nèi)不得再加水；圍護(hù)樁傾斜超過-30mm，需要采取基坑內(nèi)預(yù)支撐的措施；圍護(hù)樁傾斜超過-40mm時(shí)，暫停錨索拔除施工，基坑內(nèi)用型鋼支撐，并采取水平注漿加固措施。
（3）人員緊急疏散措施
一旦地面沉降超過-50mm，或者圍護(hù)樁位移超過50mm時(shí)，人員和設(shè)備撤離現(xiàn)場，撤離通道只有現(xiàn)場馬道。此時(shí)要確保馬道暢通，不能堆積雜物和停放施工機(jī)具、車輛等。
（4）緊急救助
洲際廣場基坑外是陜西省中醫(yī)藥研究院（醫(yī)院），一旦出現(xiàn)人員傷殘，傷殘人員可在5分鐘內(nèi)送到醫(yī)院。
7.洲際廣場錨索拔除效果評價(jià)
通過精心組織施工，洲際廣場錨索全部拔除后，洲際廣場基坑錨索拔除一側(cè)地表最大累計(jì)沉降值為-4.74mm，最大累計(jì)隆起值為3.02mm，均在地表沉降允許范圍（-30mm~+10mm）內(nèi)；樁頂最大累計(jì)水平位移值為-1.42mm和3.22mm，均在樁頂位移允許范圍（-30mm~+30mm）內(nèi)。因此，采取跟管鉆進(jìn)拔除錨索的方案對基坑的影響控制得非常好，達(dá)到了預(yù)定的良好效果。
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