1.下穿爱东居CFG素桩群适应性改造
1）工程概况
农业东路站至心怡路站区间位于郑东新区，区间起于拟建农业东路站，先后下穿祭城路及其绿化带、熊耳河，往东下穿东风东路、熊耳河路、郑和小区、东至盛和街拟建心怡路站。区间左线为左DK12＋634.225～左DK13＋852.009，长度为1 214.457单线延米（左DK13＋696.673处短链3.327 m），右线为右DK12＋634.224～右DK13＋853.479，长度为1 219.255单线延米。区间隧道主要穿越地质情况依次为：2-22粉质黏土、2-34黏质粉土、2-51细砂、2-52细砂、3-23粉质黏土，稳定水位埋深为5.10～10.30 m。
农业东路站—心怡路站区间在区间里程CK13＋750～CK13＋815段穿越爱东居项目，其基础形式为CFG桩为C25砼灌注桩，桩径400 mm，桩间距1 200 mm，有效桩长不小于13 m，桩端进入持力层不小于800 mm，桩基侵入盾构区间约5.3 m上部这空桩，CFG素桩强度为25～35 MPa，总桩数630根，受影响CFG桩324根（见图5.1.1所示）。
图5.1.1 农—心区间盾构隧道与爱东居相互关系图
2）工程难点
此情况为上软下硬地质条件，施工过程存在很大的风险，主要存在以下问题：
（1）原刀盘配置的撕裂刀和切刀无法保证切削大量的CFG桩群，目前国内尚未有成功案例。
（2）设计图纸中暂不对此地下障碍物进行处理，要求采用盾构机配滚刀直接通过。但是农心区间掘进到此处时已近1.1 km，滚刀在砂层和粉质黏土中掘进时，无法转动，细砂层对滚刀的磨损很大，会产生偏磨现象，导致在推进CFG桩群时起不到相应作用。
（3）安装滚刀影响刀盘开口率，原设计刀盘开口率38%，安装滚刀后降低至35%，不利于软土地层掘进，有结泥饼的隐患。一旦中穿河流时结泥饼，处理很困难，既耽误工期，又有很大风险。
（4）盾构机在掘进过程中还可能会把CFG桩推断、截断，小块断桩进入土仓，大块桩基无法进入土仓会随刀盘前行，增大推力及扭矩，对上方的土体扰动大，出土量无法控制。随之会引起上部土方坍陷造成地面沉降。
（5）此段属于上软下硬地层，盾构机姿态难控制，容易产生抬头、向下纠偏困难的问题。而且上部为空桩，极易塌方，出渣量不好控制，继而影响爱东居项目，导致掘进缓慢，加剧对地层的扰动。
通过技术咨询，相关盾构专家也一致认为：软土盾构机不适合破除CFG素桩群，建议采用复合式土压平衡盾构机。因为长距离掘进（1.1 km）至素桩群使滚刀偏磨严重，且容易结泥饼，影响施工进度，建议先使用切刀然后靠近素桩群时选取合适地段进行地面加固更换滚刀，破除素桩群。
3）下穿爱东居CFG桩群处理措施
从农业东路站始发至K13＋610时，此段区间掘进按照软土刀具进行掘进，从K13＋610—心怡路站掘进时，为了适应CFG桩群地层，在K13＋620处进行地面加固更换滚刀，并对CFG桩群上方的空桩进行注浆处理，具体刀具更换方案如下：
在临近CFG素桩群之前，选取适当位置进行地基加固，盾构机停留在加固区进行刀具检查，必要时进行刀具更换。盾构机刀具布置如表5.1.1所示。
表5.1.1 盾构机刀具布置
当掘进心金区间时，仍然采用软土刀具方案。(www.xing528.com)
4）风险控制措施
（1）严格控制推进速度及刀盘转速。要求低推进速度、低转速，推进速度控制在2～3 mm/min，刀盘转速不大于0.8 r/min。
（2）因此处尚在施工，掘进到达之前及时与产权单位沟通，明确CFG桩群具体施工情况，联合设计、业主共同商讨具体施工防范及控制措施。
（3）施工前采取地面注浆的方式，强化CFG桩周土体，避免掘进过程中因强度不均出现大块桩体。
（4）穿越过程中，及时分析施工参数的同时，根据监测数据确定新的参数指导施工。
（5）严格控制施工轴线，盾构姿态的变化不宜过大、过频。
（6）开启超挖刀，避免卡死盾体，减少此段纠偏。
2.正穿未来大道立交桥匝道桥桩适应性改造
1）工程概况
未来北路站—众意路站区间最大坡度13.6‰，本区间隧道埋深变化较大，在10～14 m之间浮动，本区间穿越主要地层有2-22层粉质黏土、2-34层黏质粉土和少量2-51层细砂层。该区间段的地下水类型主要为第四系松散层孔隙潜水，地下水位8.5 m左右，年变幅1～1.5 m，最近3～5年最高水位为5 m，本区间隧道基本位于地下水位线以下。
区间左线正穿F26桥台桥桩，桥桩直径1.5 m，钢筋混凝土结构，最大钢筋直径φ25 mm，混凝土强度等级C25。主要风险源与区间隧道位置关系如图5.1.2所示。
图5.1.2 未—众区间与未来大道立交桥中州大道西侧匝道位置关系图
2）工程难点
未来北路站—众意路站区间沿线自西向东主要有聂庄公寓、未来大道立交桥、金水河等。在距离未来北路站东侧区间起点位置约65 m处，区间左线隧道正穿桥桩，且地面基本不具备拔除条件，将对盾构机的掘进带来巨大麻烦。在穿越金水河时，需侧穿多处桥桩，对盾构机姿态控制要求高。
3）磨桩选型方案
由于未来北路站—众意路站区间有1.5 m钢筋混凝土桥桩，盾构机掘进需磨桩及切断钢筋，因此中铁41号刀盘选用复合式刀盘，开挖直径6 440 mm，刀盘开口率37%，泡沫口3个，膨润土口2个，能很好地达到改良渣土的目的。为了更好地切削桥桩，刀具配备中心加强型可更换撕裂刀4把，正面加强型可更换撕裂刀34把，正面焊接撕裂刀25把，刮刀12把，切刀40把，保径刀4把，刀盘保护刀16把。如图5.1.3所示。
图5.1.3 掘进桥桩区间拟选用刀盘图
待含桥桩区间掘进完成后，拆除可更换撕裂刀19把，使刀盘开口率增大至45%，便于其他不含桥桩区间的掘进。
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