隔離樁技術在小凈距盾構隧道中的應用

楊元軍

（中鐵十七局集團上海軌道交通工程有限公司，上海 200135）

在許多城市修建地鐵的過程中，盾構隧道技術應用已越來越廣，而且都不可避免地需要在一些建筑物的基礎下或者橋梁的深樁之間穿行，因此使得兩條隧道的凈距離也變得越來越小。如何解決兩條隧道近距離施工的相互影響就成為盾構施工亟待解決的一個難題。

1 工程概況

武漢軌道交通4號線一期工程土建第四標段含兩個車站（鐵機村站、羅家港站）、兩個盾構區(qū)間（岳家嘴站～鐵機村站、鐵機村站～羅家港站），其中鐵機村站～岳家嘴站區(qū)間為地下區(qū)間，位于歡樂大道正下方，采用盾構法施工。兩條隧道呈平行狀，左DK21＋994.290～左DK22＋255.390，長361.1m最小間距2.5m；左DK22＋255.390～左DK22＋422.229，長166.839m間距從2.5m漸變至4.2m。根據工籌，盾構于鐵機村站西端頭井右線始發(fā)，待岳鐵區(qū)間右線貫通后，于明挖段軌排井內進行盾構機調頭，施工岳鐵區(qū)間左線。

2 工程重難點及相應技術措施

在盾構左線DK21＋994.290～左DK22＋245.71m范圍內覆土厚度不足6m，局部最淺覆土僅3.7m，盾構機施工時由于土壓較小，姿態(tài)較難控制。左線盾構穿越Φ700次高壓燃氣管線近300m，盾構與燃氣管線最小凈距僅1.35m。盾構左線施工時，由于隧道間距太小，且長達430m的隧道最小間距只有2.5m。掘進過程中勢必對兩條隧道間的土體產生較大擾動，進而影響右線隧道。在不可預料的情況下，可能造成右線隧道偏移、管片變形及破裂。從而造成的地面隆沉及Φ700次高壓燃氣管線變形，安全風險極高。為增強隧道間土體的抗壓、抗剪能力、控制管片的變形、隧道的偏移等，須對隧道間土體進行加固。

2.1 隧道間土體加固措施

對左DK22＋004.290～左DK22＋422.229段采用直徑1 000mm素混凝土隔離樁進行加固，對改遷難度極大且費用很高的直徑700mm的次高壓燃氣影響的地段，擬采用高壓旋噴樁注漿加固。區(qū)間隧道間隔離樁加固區(qū)域里程：左DK22＋004.290～左DK22＋422.229，樁數386根，其中灌注樁共348根，雙管旋噴樁共38根。

樁體為Ф1000鉆孔灌注樁泥漿護壁成孔，樁間凈距0.1m，隔離樁樁頂取到現狀路面下1.3m，樁體底標高位于區(qū)間隧道底標高下2.0m。樁頂設置1 000mm×800mm冠梁，冠梁通過12Ф20，單根長1 400mm插筋與隔離樁連接。隧道間土體鉆孔灌注樁加固剖面如圖1所示。

樁體在燃氣影響地段，施工采用Ф1 000雙管旋噴注漿加固，旋噴樁根據設計圖的位置布置，加固區(qū)域頂面標高控制在燃氣管底1.0m以下，底標高為隧道底板外輪廓下2.0m，旋噴樁雙管壓力在25～30MPa以上，提升速度為8cm/min，旋噴速度10r/min，水灰比不大于0.7。樁身垂直度偏差不超過1%，施工后應選取3根樁進行抽芯檢測，強度要求達到1.2MPa。隧道間土體旋噴樁加固剖面如圖2所示。

2.2 為減小對右線隧道的影響，施工左線時采取的技術措施

在盾構淺覆土施工范圍，控制土壓，依據地面監(jiān)測變形情況進行適當降低，掘進平均速度保持在2.5cm/min以內，且掘進速度保持平穩(wěn)，變化不宜過大。

在保證同步注漿系統(tǒng)正常運轉的前提下，適量加大同步注漿的含砂率，二次注漿及時跟進，盾尾9環(huán)后開始二次注漿。

根據右線掘進時土體的改良情況，調整泡沫注入配合比為3%，發(fā)泡倍率6～8，刀盤轉速控制為1.3r/min為宜。在盾構進入淺覆土段時，降低刀盤轉速為0.7r/min，以減小推進過程中對土體的擾動，減少對右線隧道的影響。

2.2.1 管片內力監(jiān)測

為保證左線盾構掘進過程中不會影響到右線隧道的安全，在右線隧道內布設了各種監(jiān)測儀器，對小凈距右線隧道的管片內力、管片內凈空變形情況等進行了24h不間斷的監(jiān)測。

管片內力通過在管片內側貼應變片測試相應位置應力間接得到。根據試驗段鉆孔樁及高壓旋噴樁段隧道間土體加固。分別選取2個典型斷面進行盾構隧道施工過程管片內力測試。右線測試管片為同一里程的左線盾構機掘進掌子面開始至向前4環(huán)。被測環(huán)的里程見表1。為使測試數據具有典型性和代表性，在每一被測環(huán)的內側均勻布設4個應變片，測點具體位置見圖3，測試分析結果詳見圖4及圖5。

表1 被測環(huán)的里程及特性一覽表

圖4及圖5分別給出了被測環(huán)各測點隨盾構推到不同位置的應力變化，規(guī)定拉應力為正，壓應力為負。其中鉆孔樁測試段最大應力為5.53MPa，高壓旋噴樁測試段最大應力為6.89MPa，遠小于管片強度50MPa。

2.2.2 隧道水平收斂監(jiān)測

隧道水平收斂監(jiān)測使用JSS00A數顯收斂儀。取如下2個斷面（鉆孔樁段一個斷面，旋噴樁段一個斷面）測試結果進行分析。測試及分析結果如圖6所示。

從圖中數據可以看出鉆孔灌注樁測試段管片水平收斂最大為0.63mm，高壓旋噴樁測試段水平收斂最大為4.13mm，遠遠低于設計要求的＋10～－10mm，結構處于安全可控狀態(tài)。

3 結 語

在隧道近距離施工的300環(huán)內，通過采取上述措施，保證了設計要求的各項技術指標，對岳鐵區(qū)間右線隧道起到了很好的加固作用，保障了左線隧道及其正上方安全風險極大的Ф700次高壓燃氣管的安全。

a.在盾構隧道小凈距施工的情況下，對隧道間土體采取加固措施是必要的。通過對鉆孔樁測試段及旋噴樁測試段的管片內力、管片水平收斂等進行監(jiān)測證明，采取隧道間土體加固措施后隧道的各項指標均能滿足設計和實際的需要。

b.隧道間采用鉆孔樁加固土體比高壓旋噴樁作用明顯。但是高壓旋噴樁克服了鉆孔樁在管線下不能施工的不足。鉆孔樁與旋噴樁在小凈距隧道中一起使用可以取長補短。

c.從武漢地鐵4號線一期四標段的成功經驗來看，小凈距盾構隧道施工是可行的，能夠為類似隧道的設計和施工提供可靠的依據。

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