盾構(gòu)近距離穿越高架樁基的施工影響與保護(hù)措施

周志新

（唐山學(xué)院， 河北 唐山 063000）

在城市軟土層進(jìn)行城市隧道或者地鐵建設(shè)時(shí)，采用盾構(gòu)施工法能有效的提高工程建設(shè)的速度。盾構(gòu)施工法在施工過程中具有機(jī)械化程度高、對底層適應(yīng)能力強(qiáng)、能夠?qū)Φ孛孀冃赃M(jìn)行有效控制等優(yōu)點(diǎn)[1]。即使盾構(gòu)施工法有以上優(yōu)點(diǎn)，但我們采用盾構(gòu)施工法在樁基附近施工或者從樁基附近穿越時(shí)，其也會對土體產(chǎn)生擾動，進(jìn)而可能影響到樁基礎(chǔ)的受力，造成安全隱患，所以我們在采用盾構(gòu)施工法穿越樁基時(shí)，一定要采取有效的措施對樁基進(jìn)行保護(hù)。

1 盾構(gòu)機(jī)的種類及盾構(gòu)施工基本原理概述

1.1 盾構(gòu)機(jī)分類

目前盾構(gòu)機(jī)的種類較多，一般情況下對盾構(gòu)機(jī)的分類可以根據(jù)平衡開挖面前方水土壓力方法的不同將其大致分為土壓平衡式、泥水加壓式、壓縮空氣平衡式、機(jī)械支撐穩(wěn)定式、敞口開胸式以及混合式等幾種類型[2]。而在我國現(xiàn)階段，投入使用的數(shù)量較多和范圍較廣的盾構(gòu)機(jī)主要是，土壓平衡式盾構(gòu)機(jī)和泥水加壓式盾構(gòu)機(jī)。其中泥水加壓式盾構(gòu)機(jī)通常被運(yùn)用在含水量較為豐富的軟土土質(zhì)中，而土壓平衡式盾構(gòu)機(jī)則是在泥水加壓式盾構(gòu)機(jī)的基礎(chǔ)上改良和研發(fā)出來的新型盾構(gòu)機(jī)，其可以運(yùn)用的施工范圍較廣，能在沖積粘土、砂質(zhì)土、砂、砂礫、卵石等地質(zhì)中施工，但其工作效率要低于泥水加壓式盾構(gòu)機(jī)[3]。

1.2 盾構(gòu)施工的基本方法和原則

首先，盾構(gòu)施工法要在盾構(gòu)隧道的起始端和終點(diǎn)端分別建立一個(gè)工作井。第二，要將盾構(gòu)機(jī)的各個(gè)部分運(yùn)送到工作井內(nèi)，并在井內(nèi)將盾構(gòu)機(jī)安裝完畢。第三，在工作井內(nèi)確定和調(diào)整好盾構(gòu)機(jī)的施工位置，并利用千斤頂將盾構(gòu)機(jī)從起始工作井運(yùn)送到設(shè)計(jì)軸線。第四，在盾構(gòu)機(jī)開始工作后，在保證其沿設(shè)計(jì)軸線推進(jìn)的同時(shí)，要不斷的將輸送設(shè)備運(yùn)送過來的土體，利用龍門吊車運(yùn)送到地面，進(jìn)行及時(shí)的處理，還要做好襯砌管片的安裝工作。第五，在襯砌管片的安裝過程中，要保證盾構(gòu)機(jī)周圍預(yù)先設(shè)置好的注漿管能及時(shí)的向襯砌周圍的空隙中注漿，從而更好的使襯砌環(huán)的位置獲得固定，加固周圍地層避免地層移動的發(fā)生。最后，在盾構(gòu)機(jī)完成施工任務(wù)后，將盾構(gòu)機(jī)引導(dǎo)進(jìn)入終端工作井，拆除盾構(gòu)機(jī)或者將盾構(gòu)機(jī)投入到下一階段的施工當(dāng)中。

2 盾構(gòu)近距離穿越高架樁基的施工影響

第一，在盾構(gòu)工程的施工過程中，因?yàn)楦鞣N因素和干擾，盾構(gòu)隧道的施工參數(shù)，以及支護(hù)設(shè)施的參數(shù)都會發(fā)生改變，那么在盾構(gòu)隧道施工時(shí)其周圍的土體就會相應(yīng)的受到擾動，土體受到周圍物理力學(xué)性質(zhì)和應(yīng)力場改變帶來的一系列影響，土體本身的穩(wěn)定和平衡狀態(tài)就會被打破，土體就會不可避免的發(fā)生變形，而這種變形的發(fā)生又會迫使土體自身根據(jù)變形進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，直到土體的應(yīng)力場重新平衡，這種改變才會停止，地層的變形也就同時(shí)停止。第二，盾構(gòu)隧道的施工可能使樁基產(chǎn)生沉降，這是因?yàn)樵诙軜?gòu)施工過程中造成的地形變化，會影響到樁體周圍的土體，使樁體周圍的摩擦力和阻力發(fā)生變化，降低樁基的承載能力，導(dǎo)致樁基沉降現(xiàn)象的發(fā)生。第三，樁基發(fā)生沉降后，由于不同樁體周圍的受力情況改變不同，不同樁基的沉降幅度也不同。這就會導(dǎo)致當(dāng)沉降現(xiàn)象傳遞到上部建筑結(jié)構(gòu)后，會引起由不同樁基沉降導(dǎo)致的上部結(jié)構(gòu)的差異沉降，加大上部建筑結(jié)構(gòu)受到的附加力，導(dǎo)致上部建筑結(jié)構(gòu)出現(xiàn)局部開裂等問題。

3 盾構(gòu)隧道臨近建筑物樁基施工時(shí)的對策

3.1 樁間差異沉降的控制措施

施作鉆孔灌注樁和復(fù)合錯(cuò)桿樁能夠有效減小地表沉降，自身吸收了盾構(gòu)開挖所產(chǎn)生的大部分變形，緩解了橋梁樁基周圍土體的擾動，對既有建筑結(jié)構(gòu)及軌道結(jié)構(gòu)的影響通到了良好的保護(hù)作用[4]。同時(shí)，施作復(fù)合錨桿樁能更好的實(shí)現(xiàn)對既有建筑結(jié)構(gòu)的保護(hù)。

3.2 做好盾構(gòu)隧道臨近建筑物施工的監(jiān)測

第一，對盾構(gòu)施工經(jīng)過的建筑物本身原有的裂縫數(shù)據(jù)、傾斜程度和沉降量進(jìn)行記錄和監(jiān)測。第二，對建筑物樁基周圍土體的水土壓力和土體變形程度進(jìn)行記錄和監(jiān)測。第三，對盾構(gòu)機(jī)施工的參數(shù)進(jìn)行嚴(yán)格的記錄和監(jiān)測，包括盾構(gòu)機(jī)施工姿態(tài)、土倉壓力、出土率、注漿填充率和注漿壓力等的監(jiān)測[5]。上述監(jiān)測點(diǎn)的布置要盡早進(jìn)行，最晚也應(yīng)該在盾構(gòu)機(jī)到達(dá)的前15 天完成監(jiān)測點(diǎn)的布置工作。具體的監(jiān)測頻率應(yīng)該結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況和監(jiān)測數(shù)據(jù)變化進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，但要明確盾構(gòu)機(jī)頭到達(dá)的前1 天和盾尾脫出后的3 天為重點(diǎn)監(jiān)測時(shí)段，務(wù)必要確保這一時(shí)間段內(nèi)監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性。最后，盾構(gòu)隧道施工單位和工程管理單位要重視監(jiān)測信息的收集與反饋。

3.3 盾構(gòu)隧道臨近建筑物施工的加固措施

首先是在盾構(gòu)隧道施工過程中，加固建筑物本身的措施。這類針對建筑物本身的加固措施主要有加固墻、加筋和設(shè)置支撐來實(shí)現(xiàn)對建筑物上部進(jìn)行加固的措施，也有通過加固樁、錨桿等對建筑物基礎(chǔ)進(jìn)行加固的方法[6]。而我們在盾構(gòu)施工過程中，具體采取哪種對建筑物本身的加固措施，就要結(jié)合實(shí)際情況和建筑物本身的上部結(jié)構(gòu)以及基礎(chǔ)特點(diǎn)進(jìn)行合理的選擇。

其次就是在盾構(gòu)施工過程中，對建筑物地基實(shí)施加固的措施。這類措施主要可以分為以下三點(diǎn)：第一，對盾構(gòu)機(jī)周圍的土體進(jìn)行加固，避免盾構(gòu)機(jī)周圍的土體在施工過程中出現(xiàn)松弛和擾動，從而最大限度的減小盾構(gòu)工作區(qū)域地層的變形。第二是設(shè)置帷幕排樁，將建筑物和盾構(gòu)隧道之間進(jìn)行隔離，阻隔盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)的影響，實(shí)現(xiàn)有效的對地基變形的控制。這種帷幕排樁的隔離方法主要用于盾構(gòu)機(jī)側(cè)穿建筑物的情況。第三則是從建筑物本身的地基入手，重點(diǎn)提升建筑物地基的強(qiáng)度和承受能力，避免建筑物出現(xiàn)沉降。

4 結(jié)束語

綜上所述，在當(dāng)前階段我國城市中的地下軌道建設(shè)和隧道挖掘離不開盾構(gòu)施工方法，而盾構(gòu)施工法又不可避免的會對臨近建筑物的樁基周邊土體產(chǎn)生影響。因此，我們就要在今后的盾構(gòu)施工過程中，盡量完善和創(chuàng)新盾構(gòu)施工中的建筑保護(hù)措施，將盾構(gòu)施工對建筑的影響減到最小。