雙線隧道盾構(gòu)施工對鄰近樁基的影響分析

沈 杰

（柳州鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西 柳州 545616）

當(dāng)隧道近鄰橋梁時，開挖隧道會影響橋梁結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定進(jìn)而影響橋梁的運營安全。而盾構(gòu)隧道穿越鄰近橋梁時首先影響橋梁的樁基礎(chǔ)：隨著隧道的開挖，巖體原有的地應(yīng)力平衡狀態(tài)被打破，盾構(gòu)開挖面造成地層損失及應(yīng)力擾動，引起圍巖變形，并作用于橋梁樁基上，使得樁基產(chǎn)生了不利變形和內(nèi)力，降低了其安全穩(wěn)定性。

1 盾構(gòu)施工引起的地層變形規(guī)律及其對鄰近橋樁的影響

1.1 土體損失的影響

在地鐵盾構(gòu)掘進(jìn)的過程中，土體開挖使周圍土體卸載，同時由于地鐵盾構(gòu)掘進(jìn)機開挖面的直徑大于地鐵管道直徑，所以在地鐵管道外壁和土體間會產(chǎn)生2～4cm 的環(huán)形空隙，采用注漿填充這些空隙，減小土體損失量。導(dǎo)致地層損失的因素有很多，掘進(jìn)面土體的位移變形，使隧道斷面產(chǎn)生收斂，引起地層損失。采用盾構(gòu)開挖時，不及時注漿會使隧道管道土體擠入環(huán)形空隙，引起地層損失。土壓力使隧道襯砌產(chǎn)生的微量變形也同樣會導(dǎo)致地層損失。

1.2 盾構(gòu)掘進(jìn)速度的影響、隨著盾構(gòu)機開挖速度的加快，同時工程進(jìn)度也會得到加快。但盾構(gòu)機出土速度跟不上的話，盾構(gòu)機腹板的擠土壓力將增大，進(jìn)而會引起地面隆起變形，盾構(gòu)施工時應(yīng)避免上述情況的發(fā)生。地層條件以及盾構(gòu)機出土的能力決定開挖速度，開挖時應(yīng)始終保持腹板正面壓力略大于靜止側(cè)壓力。

1.3 盾構(gòu)施工對既有橋樁基礎(chǔ)的影響

摩擦型群樁是群樁作用的一種重要形式，它的受力機理是通過樁與樁身周圍的土體之間的摩擦力來承擔(dān)上部結(jié)構(gòu)的荷載，大部分的上部荷載被消耗在樁側(cè)摩阻力，只有小部分可以傳遞到樁端底部。與單樁作用稍有點不同，由于樁土之間的作用，群樁的沉降量會大于單樁作用時的沉降量。而且遇到特殊情況，如樁端土比較軟的時候，這時樁端就會產(chǎn)生刺入式變形，從而導(dǎo)致樁和承臺的沉降量不一致，以致樁土與承臺之間的作用力加大。

與摩擦型群樁類似，端承型群樁也是群樁作用的一種常見的形式，它的受力機理是通過樁身把上部的荷載直接傳遞到樁端，從而這種傳遞方式相對于摩擦型而言，樁身兩側(cè)所受的摩擦力發(fā)揮作用較小，主要是靠樁端來承受上部的荷載。

2 盾構(gòu)隧道引起的橋梁樁基礎(chǔ)變形現(xiàn)場監(jiān)測與防控措施

2.1 盾構(gòu)掘進(jìn)過程

盾構(gòu)掘進(jìn)通過時，嚴(yán)格控制盾構(gòu)正面土壓力，以理論土壓力及試驗段所獲得參數(shù)為依據(jù)、監(jiān)控量測數(shù)據(jù)為指導(dǎo)，適時調(diào)整，同時避免土壓力波動過大。通過測量組再次確定立交橋與隧道的關(guān)系，并計算出到達(dá)立交橋前的里程(ZDK21+025.076)和環(huán)號(383)，以便提前采取相應(yīng)措施。通過計算，確定375～390 環(huán)為盾構(gòu)穿越杏林北環(huán)橋區(qū)。

2.2 同步注漿量、壓力、速度

由于壓入襯砌背面的漿液會發(fā)生失水收縮固結(jié)、部分漿液會劈裂到周圍地層中、又受到小曲率半徑施工和超挖的影響，使得實際注漿量超過理論空隙。根據(jù)現(xiàn)場施工經(jīng)驗，每環(huán)的壓漿量一般是理論空隙體積的150%～200%。所以每推進(jìn)一環(huán)的同步注漿量為5.01m3～6.68m3。結(jié)合所處工程地質(zhì)情況和施工現(xiàn)場的實際情況，確定每環(huán)的注漿量為6m3。

2.3 監(jiān)測方案設(shè)計

2.3.1 監(jiān)測目的及監(jiān)測頻率

(1)在隧道施工過程中對周邊環(huán)境和工程自身關(guān)鍵部位實施獨立、公正的監(jiān)測，基本掌握周邊環(huán)境、隧道內(nèi)變形的動態(tài)，為合理組織施工提供可靠信息。(2)通過監(jiān)測、巡視和安全狀態(tài)預(yù)警，較全面的掌握施工安全控制，提供正確數(shù)據(jù)，對施工過程實施全面監(jiān)控和有效控制管理。(3)通過監(jiān)測了解該工程條件下所反映出來的一些地下工程特點和規(guī)律，收集資料并積累經(jīng)驗，為廈門市城市軌道交通以后同類設(shè)計和施工提供參考依據(jù)。

2.3.2 監(jiān)測信息反饋制度

監(jiān)測報告根據(jù)監(jiān)測的及時性和監(jiān)測的時間階段，將其分為日報、警情快報、階段性報告和總結(jié)報告。各類監(jiān)測報告均應(yīng)以表格、圖形等“形象化、直觀化”的表達(dá)形式表示出監(jiān)測對象的安全狀態(tài)變化情況，以便于相關(guān)人員及專家的分析與判斷。(1)日報是反映監(jiān)測對象變形變化的最直接簡單的報告方式，形成日報后，及時反饋給相關(guān)單位。(2)監(jiān)測工作持續(xù)一段時間以后，監(jiān)測人員應(yīng)對該階段的監(jiān)測工作進(jìn)行總結(jié)，形成階段性報告。

2.3.3 監(jiān)測點布置

監(jiān)測點的布設(shè)是開展監(jiān)測工作的基礎(chǔ)，是反應(yīng)工程自身和周邊環(huán)境安全的關(guān)鍵，監(jiān)測點布設(shè)時需要認(rèn)真分析工程支護(hù)結(jié)構(gòu)和周邊環(huán)境特點，確保工程支護(hù)結(jié)構(gòu)和周邊環(huán)境對象受力或位移變化較大的部位有監(jiān)測點控制，以真實地反映工程支護(hù)結(jié)構(gòu)和周邊環(huán)境對象安全狀態(tài)的變化情況。同時，還要兼顧監(jiān)測工作量及費用，達(dá)到既控制了安全監(jiān)測的目的，又節(jié)約了費用成本。

監(jiān)測點埋設(shè)質(zhì)量好壞對監(jiān)測成果的準(zhǔn)確性、可靠性有著較大影響，因此測點應(yīng)埋設(shè)牢固，并采取可靠方法避免監(jiān)測點受到破壞，若發(fā)現(xiàn)監(jiān)測點損壞，應(yīng)及時恢復(fù)或采取補救措施，以保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的連續(xù)性。

3 結(jié)語

隧道開挖導(dǎo)致地表產(chǎn)生沉降，主要原因是隧道在開挖過程中改變了隧道周邊土體的原始應(yīng)力，使土體中剪應(yīng)力增量產(chǎn)生增長、松弛或消除。在進(jìn)行施工方案設(shè)計時，需考慮土層的物理性質(zhì)、隧道埋深、施工工法、開挖速度和地下水等因素的影響，以此來優(yōu)化施工方案。