盾構法隧道側穿既有高速立交橋樁基施工技術

韋詩圣 白華

摘 要：在盾構穿越地上建（構）筑過程中，極易發生地面沉陷和既有建（構）筑的變形破壞等情況，基于此，文章結合具體工程，通過制定周密詳細的技術措施，嚴格控制施工過程的各項技術參數，具體分析各主要風險及其應對措施，總結出了一套行之有效的盾構法隧道側穿既有高速立交橋樁基施工技術。

關鍵詞：盾構法 立交橋 樁基施工

1.工程概況

1.1工程概述

深鹽區間下穿明珠大道與鹽田路十字路口，左轉下穿地面停車場和側穿鹽排高速立交橋樁基進入深外高中站。本區間為雙洞雙線盾構隧道，埋深12～24m。

鹽排高速高架順梧桐山大道南北走向，為雙向6車道，樁基礎，樁徑1500mm，樁底持力層為微風化花崗巖地層，低于隧道底。區間右線側穿距高架橋樁基最小距離為0.99m；區間左線側穿距高架橋樁基最小距離為1.02m。

1.2工程地質水文

本區間原始地貌類型為低丘陵地貌，地形整體起伏較大，地面高程自深外高中站向鹽田路站方向逐漸減小。盾構側穿鹽排高速段地層主要為①1素填土層、①3填碎石層、①4填塊石層、④14卵石層、⑦1-1可塑狀粉質粘土層、全風化花崗巖層、強風化花崗巖層、中風化花崗巖層。隧道洞身范圍內主要為全風化、強風化花崗巖。

沿線地下水主要存在3種類型：（1）上層滯水，主要在第四系人工填土層中；（2）孔隙潛水，主要在卵石層和漂石層中。（3）基巖裂隙水，主要在基巖強～中等風化帶中。

2.主要技術措施

2.1盾構下穿前準備

（1）鹽排高速公路立交橋樁基加固

根據設計圖紙，高速橋樁與隧道凈距<3m/段，采取2排袖閥管注漿預加固，袖閥管縱向間距為1m，加固深度為地面至強風化花崗巖底，注漿采用1：1單液漿，注漿壓力1.0～1.5MPa，從地面向橋梁樁基側土方斜向打設袖閥管。

（2）根據地質斷面圖，鹽排高速段地層以強風化花崗巖為主，盾構進入鹽排高速前進行檢查更換刀具，采取常壓開倉，選擇破巖能力強和耐磨性好的刀具，中心滾刀采用17寸重型刀，邊緣滾刀采用18寸重型刀。

2.2施工過程控制

（1）掘進參數。根據詳勘和補勘資料， 盾構下穿鹽排高速高架橋段地質隧道范圍為全風化、強風化和中風化花崗巖，采取土壓平衡模式掘進。盾構側穿鹽排高速橋；樁的掘進參數如下：倉內壓力1.3～1.8bar（根據地面沉降情況優化調整）；推力1600T以內；刀盤轉速1.0～1.2rad/ min；掘進速度10～15mm/min；出土量58～65m3；注漿量≥6m3；注漿壓力2.0～2.5bar。

在掘進過程中，根據監測數據和盾構姿態及時調整優化掘進參數，確保側穿鹽排高速橋樁掘進施工時減少對橋樁的擾動，確保施工安全可控。

（2）出渣量控制及統計。進行出渣量統計，及時反饋信息。每環出渣量為4.5斗，約63方，每斗推進油缸行程為350mm，通常第一斗油缸行程在250～300mm，第二斗油缸行程一般>350mm，行程單斗和總量雙控。

（3）渣樣分析。每環進行渣樣分析，分別為掘進0 ～75 c m和75～150cm，對渣土進行取樣，原樣≥1瓶，判定地層。同時進行洗渣樣，進行渣樣分析（含泥量、含沙量），判定各地層大致含量，以便及時調整掘進參數。

（4）地面監測。地面監測執行每6h，分別為6h、12h、18h、24h測一次沉降數據，并在1h內反饋至項目部盾構監測群中，以便及時根據監測數據調整掘進參數及相應措施。

（5）地面巡查。全天24h巡查，巡查內容包括盾構機附近地面及橋基。

3.主要風險應對措施

3.1防噴涌措施

由于隧頂為富水卵石層和開挖面為強風化花崗巖層，存在基巖裂隙水，盾構掘進過程中容易產生噴涌，噴涌主要發生在螺旋機出土口或盾尾和管片縫隙。

（1）嚴格控制掘進參數、方向和鉸接油缸的行程差，保證盾構機鉸接的密封性。

（2）保證密封刷工作狀態良好。對密封刷進行經常性檢查、保養、添加油脂。

（3）掘進過程中，通過土倉中加入膨潤土或者發泡劑等和易性材料改良渣土，形成土塞效應，以防止噴涌。

（4）每2環進行一次二次注漿，在盾尾后面填充形成阻水環，避免過水通道水流向刀盤。管片脫出盾尾3～5環后立即進行二次注漿。注漿水灰比采用1：1，水泥漿與水玻璃配比1：0.5，注漿壓力控制在0.3～0.4MPa。

（5）針對掌子面噴涌現象出現時的應對措施：及時關閉螺旋輸送機后門，通過適當推進刀盤，以使土倉內外壓力平衡，通過轉動刀盤，攪拌均勻土倉內土體；而后慢慢打開螺旋輸送機后門，角度不宜過大，控制在30°左右，注意始終保持土倉內外壓力平衡。

3.2防管片上浮措施

（1）為預留管片上浮量，盾構機掘進軸線較設計軸線下調3cm。

（2）嚴格控制同步注漿和二次注漿的工序管理。同步注漿時必須4條管路同步開啟，在下部管路達到設定注漿壓力2.0～2.5bar后停止，上部管路達到注漿壓力后稍晚于下部管路停止。同步注漿時禁止下部管路單獨注漿和下部管路注漿壓力過大，避免造成管片上浮。每環同步注漿采用雙指標控制：①達到設定注漿壓力；②達到設定注漿量。

每2環管片進行一次二次注漿：①防止地面沉降；②確保管片背后空隙填充飽滿并加快填充漿液的固結速度，防止管片上浮。管片脫出盾尾3～5環后立即進行二次注漿。注漿水灰比采用1：1，水泥漿與水玻璃配比1：0.5，注漿壓力控制在0.3～0.4MPa，注漿部位為管片上部180°。

3.3防地面沉陷措施

（1）根據設定的盾構參數掘進，通過地面監控量測和盾構施工參數相結合，及時分析和調整盾構掘進模式和參數。

（2）盾構下穿鹽排高速時，勻速、緩慢通過，速度控制在10～15mm/min，根據選擇的掘進速度，合理的控制出土量，不能出現超挖或者欠挖的情況。

（3）盾構推進時，須及時跟進同步注漿，注漿量應根據監測數據動態調整，一般宜控制在盾尾空隙的≥180%，約6方。考慮基巖裂隙發育情況，每環注漿采用雙指標控制：①注漿量達到理論注漿量；②注漿壓力達到2.0～2.5bar。

（4）掘進過程中，嚴格控制刀盤轉速，減小對刀盤前土體擾動。嚴格控制土倉壓力，防止刀盤前方水土流失。

（5）建立嚴格的隧道沉降量測控制網，及時定期進行監測，以掌握隧道施工時過程中和隧道后期沉降的規律，出現沉降值連續增長時，補充進行二次注漿。

（6）及時進行二次注漿填充管片背后空隙，并形成隔水環。每2環管片進行一次二次注漿，管片脫出盾尾3～5環后立即進行二次注漿。注漿水灰比采用1：1，水泥漿與水玻璃配比1：0.5，注漿壓力控制在0.3～0.4MPa，注漿部位為管片上部180°。

（7）加強盾構姿態控制，嚴禁糾偏過急，單環糾偏量要≤0.5cm，防止盾尾刷擠壓損壞。合理油脂使用和做好管片選型，控制盾尾間隙各點位要≥5cm，防止盾尾漏水漏漿。

3.4防鹽排高速橋樁擠壓或剪切破壞措施

（1）已收集鹽排高速本段橋樁資料，現場進行復核橋樁位置與資料位置基本一致。

（2）對于高速橋樁與隧道凈距<3m段，采取2排袖閥管注漿預加固，加固深度為隧底至地面，采用1：1單液漿，注漿壓力為1.0～1.5MPa。

（3）在盾構通過鹽排高速橋樁前，設置盾構掘進試驗段，根據設定盾構參數，嚴密關注刀盤扭矩、出土量、盾構翻轉量、盾構姿態控制情況、注漿壓力、地面沉陷及隆起。根據各參數及時進行盾構參數調整，減小掘進對地層擾動，控制地面沉陷和隆起。

（4）盾構通過時，勻速、緩慢通過，速度控制在，10～15mm/min，合理的控制出土量。

（5）通過前調整盾構姿態，盾構右偏3，盾尾左偏1，規范允許范圍內偏移遠離樁基。掘進過程中做到小糾偏、勤糾偏。

（6）嚴格控制掘進參數，加密監測頻率，做好監測數據統計與分析。

4.結束語

綜上所述，盾構法隧道側穿既有建（構）物具有較大風險，本工程采取了安全可靠的措施，確保既有高速立交橋正常通行，同時，盾構施工也順利通過。文章通過對本工程具體的理論研究和實際施工，總結了側穿既有立交橋樁基的施工技術，對類似工程施工具有一定的借鑒意義。

參考文獻：

[1]張強.盾構隧道通縫拼裝管片的上浮和錯臺研究[D].上海：上海交通大學，2007.

[2]唐黎明.地鐵盾構近距離下穿多座高鐵橋梁影響分析[J].華東交通大學學報，2017，34（02）：45-53.

[3]傅雅莉.盾構隧道下穿市政橋梁的施工影響數值分析[J].城市軌道交通研究，2014（07）： 76-81.