地鐵盾構(gòu)施工影響因素分析及鄰近樁基穩(wěn)定性研究

胡海明

中國水利水電第七工程局有限公司 四川成都 610041

1 地鐵建設(shè)項目中盾構(gòu)施工技術(shù)的應(yīng)用原理分析

目前，在地鐵工程施工中，盾構(gòu)技術(shù)需要使用大量的施工機械和設(shè)備。其中，主要的施工機械是盾構(gòu)機。從城市地鐵建設(shè)項目的建設(shè)內(nèi)容來看，大部分為地下開挖工程。盾構(gòu)法施工時，盾構(gòu)機不僅是開挖工作的主要設(shè)備，盾構(gòu)機的盾殼也是施工中的重要支撐。該設(shè)備與其他配套設(shè)備的應(yīng)用構(gòu)成了完善的盾構(gòu)推進系統(tǒng)，使地鐵建設(shè)項目取得良好的施工效果，從根本上提高了建設(shè)項目的安全性，避免了安全事故的發(fā)生。在隧道開挖過程中，需要在開挖面布置切割設(shè)備，然后根據(jù)施工要求使用相應(yīng)的機械設(shè)備將多余的土從隧道中運輸出來[1]。

2 地鐵盾構(gòu)施工對鄰近樁基的影響

2.1 地鐵工程影響

通過對樁基礎(chǔ)硬度與施工現(xiàn)場土體硬度的比較，可以發(fā)現(xiàn)樁基礎(chǔ)的土體硬度較高，因此樁基礎(chǔ)可視為剛體。樁基礎(chǔ)一旦產(chǎn)生一定的遷移力，就會導致土層的產(chǎn)生。應(yīng)力分散，改變了樁基礎(chǔ)的阻力和樁側(cè)阻力，影響了地基的縱向荷載。在地鐵施工過程中，盾構(gòu)施工階段對鄰近樁基的影響規(guī)律主要包括：（1）豎向比較樁基與土體，發(fā)現(xiàn)樁基可視為剛體。（2）盾構(gòu)施工過程中樁基礎(chǔ)形成的輔助力隨土體一起傳遞到樁基礎(chǔ)頂部，影響樁基礎(chǔ)及其底部的承載能力。這就要求相關(guān)人員在工作中引起注意。（3）地鐵隧道施工會引起地層的垂直位移，從而減小對樁基豎向方向的干擾力。

2.2 隧道工程影響

在地鐵盾構(gòu)施工方法的應(yīng)用中，土體產(chǎn)生的側(cè)向力與相鄰橋梁底部產(chǎn)生的縱向力沒有區(qū)別，這將導致樁基與開挖隧道產(chǎn)生相同的力位移。土體的橫向受力會影響鄰近樁基，導致樁基變形和傾斜。在地鐵盾構(gòu)施工方法的應(yīng)用過程中，樁基位置會發(fā)生變化。一旦周圍土體松動，樁基會出現(xiàn)彎曲現(xiàn)象。在地鐵隧道的施工階段，橫向遷移的干擾法律的土壤層附近的橋梁主要如下：（1）大直徑的基礎(chǔ)，樁基的硬度越高，和樁基側(cè)向變形的影響將會增加，從而減少地鐵建設(shè)的盾牌。對樁基和地基的影響。（2）地鐵盾構(gòu)施工會導致地鐵附近土體橫向遷移變形，而沿隧道位移主要由樁基變形引起。（3）地鐵盾構(gòu)隧道的建設(shè)將增加土層遷移的深度和程度。隨著深度的加深，橋梁基底側(cè)移逐漸減小，“0”值將迅速恢復[2]。

3 案例研究

3.1 工程概況

某隧道埋深9．7-13．9m。左側(cè)線路長度為3．333m，隧道斷面總長度為664．284（664．478）。在間隔的中間有一個通信通道。盾構(gòu)法從橋墩一側(cè)穿越橋墩基礎(chǔ)時，極易影響橋墩結(jié)構(gòu)，引起沉降和邊坡，包括鄰近的上部結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。由于高架橋所在地區(qū)地質(zhì)條件較差，只能采用長樁作為橋梁基礎(chǔ)。樁基長度42．7m，隧道長度4．19m（最小距離）。

3.2 現(xiàn)場監(jiān)測與防控措施

（1）袖閥管注漿加固措施。盾構(gòu)施工前，需要在橋墩周圍預(yù)埋10根套管閥管，灌漿加固施工隧道與高架橋樁之間的土體。現(xiàn)場施工所用灌漿漿體為：普通硅酸鹽水泥等級不低于42．5級。套管閥管預(yù)埋在隧道段外1．5m處（墩周），注漿加固深度在隧道管底部3．5m處。橋墩樁與隧道之間的距離很小，只有4．1m，因此必須提高高架橋與隧道之間水泥土的穩(wěn)定性，以保證上部橋梁在盾構(gòu)施工中能夠安全使用。

（2）袖閥管注漿設(shè)計。現(xiàn)場進行注漿時，其袖閥管注漿加固深度大約在隧道管片底部3．5m的位置，采用的注漿漿液為：不小于42．5級的普通硅酸鹽水泥和水玻璃雙液漿。

（3）施工要求及技術(shù)保證。盾構(gòu)穿越橋墩時，應(yīng)同時注意地下水損失，盾構(gòu)機應(yīng)防止于橋墩四周過分開鑿，盡可能減大開挖過程之中對于樁基鄰近土體的擾動。于開挖參數(shù)方面，應(yīng)強化注漿和二次補漿除此之外展開，提升整體施工監(jiān)控頻率，保證下部橋梁安全性采用。

①盾構(gòu)掘進過程之中，當盾構(gòu)機透過碼頭周圍時，必需嚴格控制盾構(gòu)后方的土壓力，立即變更盾構(gòu)掘進參數(shù)，避免出現(xiàn)土壓力震蕩比較小的現(xiàn)象。

②除此之外注漿兼顧比。貫通工程之中，使用水泥砂漿和水泥粉、粉煤灰、膨潤土、砂加水混合展開注漿。根據(jù)試驗中地表沉降量與實際施工情況，應(yīng)合適變更漿料的配比[3]。

③注漿量，如果永久性支護結(jié)構(gòu)正面遭壓入漿體時，會爆發(fā)下列病害：部分漿體入侵四周地層，漿體造成失水膨脹并且起固結(jié)，這把使施工過程之中造成具體需要。灌漿量遠少于理論灌漿量。依據(jù)現(xiàn)場施工經(jīng)驗，通常相信每環(huán)灌漿量大約為理論灌漿量的1．4-1．6倍。所以，于前進環(huán)時，提議選取5．02-7．78m3的灌漿量。融合現(xiàn)場地質(zhì)條件，最后注漿量為7m3。

（4）盾構(gòu)施工現(xiàn)場監(jiān)測分析。地表沉降數(shù)據(jù)分析，在雙線隧道盾構(gòu)施工中，對橋墩的影響最大。因此，在分析計算地基沉降數(shù)據(jù)時，應(yīng)重點分析同一段墩開挖施工過程中獲得的監(jiān)測數(shù)據(jù)，得到如下圖1和圖2。

圖1 地層沉降實測累積沉降變化曲線

綜上所述，現(xiàn)場工程測的高架橋橋墩實測值比較大，而且橋墩測定點緊緊鄰隧道，受隧道工程沖擊比較小。使用數(shù)值模擬軟件計算：高架橋橋墩最為小沉降量為14．78mm，現(xiàn)場施工之中對于橋墩展開監(jiān)測獲得的最為小沉降量為13．76mm。透過數(shù)值模擬計算結(jié)果與監(jiān)測數(shù)據(jù)測量獲得的橋梁坡度比較大，測量坡度為0．31‰，全然于容許范圍之內(nèi)。

圖2 地面測點沉降變形曲線

本文以此某城市地鐵X號線區(qū)間盾構(gòu)掘進時，自尾部穿越其下方高架橋的工程為分析背景。對于其使用了袖閥管注漿造成隔離墻的加固技術(shù)，以此達控制樁基礎(chǔ)的形變的目的。根據(jù)現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)的反饋，對于地層袖展開閥管注漿修繕之后，地表的下沉量及高架橋橋樁形變均遭嚴苛地掌控于設(shè)計規(guī)定范圍。