盾構(gòu)下穿廣深鐵路及春風高架橋切樁施工技術(shù)研究

張群群

（中建隧道建設(shè)有限公司，重慶 巴南 401320）

1 工程概況

1.1 廣深鐵路

廣深鐵路位于深圳地鐵9號線鹿人盾構(gòu)區(qū)間內(nèi)，廣深鐵路線列車運行繁忙，且對線路要求嚴格。盾構(gòu)在YCK23+530下穿廣深鐵路，距人民南站西端約40 m，共計8股道。廣深鐵路路基頂標高是6.28 m，盾構(gòu)隧道頂標高是-17.25 m，隧道頂距鐵路路基頂為23.54 m。其中站臺樁基A1、B1分別侵入隧道470 mm、913 mm，站臺結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁，樁徑1 500 mm，樁進入中風化巖層不小于1 m，單樁設(shè)計承載力5 000 kN。

1.2 春風高架橋

托換場地位于春風路與南湖路交叉路口處，地面與春風高架橋的凈空尺寸約為5.65 m。本次托換采用主動托換，托換樁采用Φ1.6 m鉆孔樁，托換樁樁底位于盾構(gòu)隧道底部1.0m，進入＜8-4＞微風化變質(zhì)砂巖1.0 m。樁基托換臨時基坑深度8.17 m，基坑安全等級為二級。圍護結(jié)構(gòu)采用Φ600@750鉆孔灌注樁，樁長16.17 m，樁間采用Φ600@750旋噴樁形成止水帷幕，設(shè)置冠梁及兩道混凝土水平支撐。

2 施工案例分析

2.1 切樁分析

2.1.1 站臺加固

根據(jù)深圳站基本站臺擴建工程的竣工圖資料顯示，深圳站站臺四根雨棚柱基礎(chǔ)A1、B1、A3、B3 在地鐵隧道影響范圍之內(nèi)，其中A1、B1 兩根樁基礎(chǔ)侵入到地鐵盾構(gòu)行進路徑，A3、B3 兩根樁臨近盾構(gòu)邊線，一旦盾構(gòu)機刀盤切割到樁基礎(chǔ)鋼筋或是地層擾動，就有可能造成樁基擾動，造成雨棚不均勻沉降，致使站臺開裂，影響深圳站的正常客運組織和站臺的使用。為了避免出現(xiàn)盾構(gòu)擾動導致雨棚上部結(jié)構(gòu)的破壞，需要對這4條樁進行預加固處理。采用人工挖孔樁加固的方式，對于還沒有侵入地鐵盾構(gòu)限界的樁基礎(chǔ)在旁邊設(shè)置1根直徑130 cm的挖孔樁，1.2 mm鋼護筒護壁；對侵入地鐵盾構(gòu)限界的樁基礎(chǔ)在旁邊設(shè)置2根直徑130 cm挖孔樁，1.2 m鋼護筒護壁，在挖孔樁頂設(shè)置承臺，與既有樁基礎(chǔ)承臺通過植筋連接成為一體，能有效地防護雨棚承臺，起到較好的加固效果。

同時對樁基范圍內(nèi)盾構(gòu)通過的土層進行全斷面注漿，改良鋼管樁與土層的摩擦系數(shù)，提高鋼管樁的承載能力，并為盾構(gòu)開倉鑿除樁基侵入部分做止水加固，確保施工安全。在盾構(gòu)下穿前，在站臺處打設(shè)斜向注漿管加固樁基范圍地層以及盾構(gòu)掘進范圍地層。

2.1.2 盾構(gòu)下穿切樁措施

（1） 下穿前開倉換刀、維修各系統(tǒng)管路。

下穿前進行換刀作業(yè)，對周邊滾刀磨損超過5 mm，正面滾刀磨損超過15 mm及異常磨損刀具進行全部更換。同步進行盾構(gòu)機維保，確保刀盤6路泡沫管及盾尾4路同步注漿管暢通，其他設(shè)備能夠正常運轉(zhuǎn)。

（2） 掘進參數(shù)控制。

根據(jù)盾構(gòu)下穿鹿人區(qū)間海關(guān)宿舍、船步街住宅樓及春風高架橋掘進經(jīng)驗，認真組織制定了下穿廣深鐵路盾構(gòu)掘進參數(shù)。

（3） 土倉壓力控制。

理論土倉壓力計算采用水土合算的形式，根據(jù)地勘資料，按照對應位置土體填充廣深鐵路結(jié)構(gòu)范圍進行計算。

（4） 出土量控制。

理論出土量＝p/4×D2×L＝p/4×6.282×1.5＝46.4 m3/環(huán)，根據(jù)施工經(jīng)驗，按照1.5的松散系數(shù)考慮，盾構(gòu)掘進時的實際出土體積約為70 m3/環(huán)。穿越過程中出土超量將引發(fā)難以控制的沉降變形。現(xiàn)場技術(shù)人員應實際量測空載土廂的殘余渣土方量及滿載土廂的剩余空隙方量，確保每一環(huán)的出土量能夠得到精確統(tǒng)計。在推進過程中，每進尺300 mm應測量一次土箱內(nèi)的實際出土量，檢查是否與進尺匹配。特別注意是否有混凝土塊及鋼筋出來，收集留樣。

（5） 渣土改良。

根據(jù)穿越段以＜14-2＞強風化糜棱巖為主的地質(zhì)特點，渣土改良以泡沫為主加水為輔在穿越過程中應根據(jù)實際情況靈活調(diào)整，當?shù)侗P扭矩、總推力明顯增大，渣土坍落度明顯減小時應增加泡沫注入率，并適當在土倉中部加水；當螺旋機口出現(xiàn)明水、渣土在皮帶上打滑時則應當降低泡沫注入率，并關(guān)閉所有土倉加水管路。由于穿越期間將采用實土壓推進模式，因此需重點監(jiān)控渣土溫度。在推進過程中利用紅外線測溫器每環(huán)進行一次土溫量測，當渣土溫度超過30 ℃時就應當及時調(diào)整改良參數(shù)，嚴防刀盤在穿越期間結(jié)泥餅。

（6） 掘進速度。

在下穿切樁期間，掘進原則：慢速勻速進行切樁。推進速度宜控制在10 mm/min以內(nèi)，避免樁內(nèi)鋼筋卡死刀盤，保護刀具刀盤。

（7） 同步注漿。

在下穿期間，同步注漿量增加至7 m3/環(huán)，注漿速率應與推進行程匹配，每環(huán)應在推進油缸行程達到1 650 mm左右時完成注漿，確保同步注漿漿液能夠均勻填充建筑空隙。同步注漿壓力控制在0.35～0.4 MPa。穿越段應加大盾尾油脂注入量，視情況采用手動模式注入，確保盾尾密封效果，防止漏漿。

（ 8） 推進姿態(tài)。

盾構(gòu)機進行姿態(tài)修正時會造成超挖和額外擾動，可能引起土體失穩(wěn)和出土超量。為了避免急糾、猛糾，每環(huán)糾偏值不得大于±5 mm，以防止盾體被樁頭卡死，在下穿期間必須嚴格控制單位進尺的糾偏量，

2.2 盾構(gòu)下穿人向區(qū)間春風高架橋切樁分析

2.2.1 樁基托換及周邊加固

左線區(qū)間在ZDK24+162.458處下穿春風路高架橋7號橋28軸處橋墩，該橋墩承臺下有兩根相距2.1 m Φ1.4 m的混凝土樁，樁長約30.7 m。該處隧道頂埋深12.2 m，托換樁采用Φ1.6 m鉆孔樁，托換樁樁底位于盾構(gòu)隧道底部1.0 m。托換后鑿除原樁與承臺的連接，使原樁失去承載力。

托換回填后進行托換樁周邊進行袖閥管注漿。袖閥管和注漿芯管下到洞底或洞底以下0.2～0.3 m，從洞底往上壓注水泥漿。

2.2.2 盾構(gòu)機切樁措施

由于橋樁與廣深鐵路站臺樁侵入隧道的長度不一樣，盾構(gòu)掘進參數(shù)也有具體調(diào)整。盾構(gòu)機離第一條樁30 m（ 第193環(huán)） 時控制掘進速度在30 mm/min以內(nèi)，加強盾構(gòu)機姿態(tài)控制，對隧道控制點和管片姿態(tài)進行復測；通過對盾構(gòu)機姿態(tài)的調(diào)整，把水平趨勢控制在-1～1 mm/m之間，垂直趨勢控制在1～3 mm/m之間，導向系統(tǒng)參考坐標為前點（ H、V）：（0 mm、-35 mm），后點（ H、V）：（0 mm、-43 mm），盡量減小鉸接油缸上下左右行程差；導向系統(tǒng)顯示里程為24 167.855（ 第214環(huán)，千斤頂行程366 mm） 時停止掘進，開倉檢查/更換刀具；完成刀具檢查/更換后關(guān)閉倉門開始掘進，掘進過程中嚴格控制各項掘進參數(shù)：刀盤轉(zhuǎn)數(shù)0.8 r/min，掘進速度≤5 mm/min，總推力≤1 200 t，上部土倉壓力1.0 bar，在掘進過程中為防止噴涌需要嚴格控制注入泡沫和水的添加量，以保證切削面的濕潤；嚴格控制注漿量和注漿壓力，注漿量每環(huán)不少于6方，注漿壓力不大于3 bar，必要時在盾尾第3環(huán)附近補充注入雙液漿；準備好開倉和刀具更換工具，做好進倉割除鋼筋準備；導向系統(tǒng)顯示里程為24 171.452時刀盤出第二條樁100 mm，停止掘進，開倉檢查/更換刀具。

3 結(jié)語

由于橋樁與廣深鐵路站臺樁侵入隧道的長度不一樣，本文對廣深鐵路及春風高架橋的案例分析，通過盾構(gòu)下穿切樁措施以及樁基托換及周邊加固措施提高工程質(zhì)量。