盾構側穿高壓塔群施工工法
——以武漢市軌道交通16號線工程為例

周 禾，詹業權

1.北京城建設計發展集團股份有限公司武漢分公司，湖北 武漢 430000

2.廣州大學土木工程學院，廣東 廣州 510006

隨著城市地鐵線路建設的增多，許多新建地鐵隧道盾構施工不可避免地出現了穿越重大既有建筑物的情況，這將直接影響建構筑物和隧道施工安全。李浩鵬等[1]以大澤隧道緊鄰高壓鐵塔為工程背景，提出了隔離和托換兩種加固方案，減少隧道開挖對鐵塔的影響。余德強等[2]以九景衢鐵路某隧道工程為背景，提出地表注漿加固后采用CD法可明顯控制鐵塔的沉降。李國峰[3]以廣州市朝陽站高壓電塔基礎保護為研究背景，介紹了在灰巖區施工中對高壓電塔的基礎加固施工方法，防止基坑開挖引起電塔周圍地面沉降。

文章以武漢市軌道交通16號線老關村車輛段站～老關村站盾構區間段側穿高壓塔群工程為背景，研究鋼管樁隔離及洞內注漿加固措施對高壓鐵塔進行加固，介紹了詳細的施工工藝流程及控制標準。

1 施工工藝

地面U型布置鋼管樁加固及隧道內深孔注漿加固方式，加固效果顯著，能降低盾構穿越過程中對高壓塔群的影響，有效降低施工風險，避免因盾構穿越高壓塔出現較大沉降及傾斜等變形，保證現有建構筑物的安全正常運營。

1.1 工藝原理

采用地面U型布置鋼管樁（見圖1）加固方式提前進行高壓塔保護，在高壓塔近隧道一側及左右兩側各3m范圍內用成孔直徑為400mm、鋼管樁直徑為299mm、壁厚12mm、管中心間距為600mm的微型鋼管樁隔離，有效隔斷盾構掘進地層擾動對高壓塔的影響。除了采用地面鋼管樁加固隔離，還在盾構穿越范圍內采用特制加強型配筋管片，并在管片上增設注漿孔進行洞內深孔注漿（見圖2），注漿范圍為隧道臨近高壓塔側方向180°范圍，通過強化高壓塔附近土體進而降低對土層的擾動，同時盾構掘進過程中控制掘進參數，確保掘進過程掌子面穩定，確保成型隧道質量。

圖1 鋼管樁加固U型布置示意圖

圖2 隧道內深孔注漿范圍示意圖

1.2 工藝流程

（1）地面鋼管樁加固施工工藝流程。①平整場地。根據施工要求平整施工場地，為鉆機安裝及成孔作業提供場地。②測量放線。根據現場需要調整樁孔位，使其軸線在一條直線上。采用全站儀放樣孔位點并記錄孔口高程，嚴格將鉆孔位置控制在同一軸線上。③孔距定位。根據設計的孔洞直徑、間距（成孔直徑為400mm，鋼管樁直徑為299mm，壁厚12mm，管中心間距為600mm）進行定位，現場做好標記。④鋼管樁定位。根據鋼管樁定位，在成孔位置上進行鉆機定位，確保其穩定。⑤鉆孔就位。將鉆機安放在指定位置，水平安放，防止傾斜；將鉆桿抬至鉆機旁，啟動鉆機，慢慢鉆進，直至達到設計有效深度。⑥鋼管加工下放。施工過程中按設計要求將鋼管接長，并應檢查鋼管的垂直度。接長的鋼管采用鉆機沉入鉆孔，注漿管沿鋼管樁一同沉入孔內。⑦灌注水泥砂漿。在現場指定位置固定注漿機，電源由指定的配電箱接入，把拌制的水泥漿放入相應的灰槽內，然后由注漿機注漿。注漿管裝設壓力表，注漿壓力為0.5MPa，水泥砂漿配合比為1∶3∶0.6（水泥∶砂∶水），直到水泥砂漿從管外流出才拔出注漿管，并密封鋼管端部，加壓數分鐘，待水泥砂漿再次從鋼管外流出為止。⑧多次加壓注漿。因一次注漿難以達到要求，需要多次間隙注漿，直至管口翻漿為止。

（2）隧道內深孔注漿施工流程。①洞內注漿方案。洞內加固段采用增加注漿孔特殊型管片的方式，在注漿孔內設注漿管，注漿管采用Φ32mm、壁厚3.5mm的鋼花管。袖閥管注漿壓力控制在0.3～0.5MPa，注漿擴散半徑不小于0.7m。施工過程中應控制好注漿壓力，嚴防因注漿壓力過大導致高壓塔變形過大。采用水泥漿注漿，根據實際情況，選用水灰比為1∶1的水泥單液漿，注漿過程中采用注漿自動記錄儀進行記錄。注漿過程中應兩側對稱注漿，防止盾構隧道發生偏移。注漿順序應現場統籌，不得有相鄰管片同時注漿的情況，應至少間隔一環注漿，防止壓力疊加，導致管片位移過大或破損。洞內注漿結束后，鋼花管無須拔出，所有注漿孔均應采用注漿管塞封堵密實，并做好施工記錄，為后續工程實施提供準確依據。②注漿材料及設備。第一，注漿材料及制漿。注漿漿液由注漿水泥、粗骨料、細骨料和水組成。其中，粗骨料選用級配良好、質地堅硬的碎石，粒徑為5～10mm；細骨料選用干燥、清潔、級配良好的砂料，粒徑不大于2mm；水泥采用強度等級不低于42.5的普通硅酸鹽水泥，細度要求通過80μm的方孔篩的篩余量小于5%[4]。第二，注漿及觀測設備。注漿設備包括注漿泵、注漿管、漿液攪拌器和注漿塞，其中注漿泵采用雙缸或多缸活塞式。注漿泵的允許工作壓力應大于最大設計注漿壓力的1.5倍，壓力擺動范圍小于設計注漿壓力的20%，并有足夠的排漿量和穩定的工作性能。注漿管路應采用鋼絲編織膠管，能承受1.5倍的最大注漿壓力，并保證漿液流動暢通。注漿塞應和注漿方式、注漿壓力及地質條件相適應，膠塞應具有良好的膨脹性能，在最大壓力下能可靠地封閉注漿孔段，并易于安裝與拆除。注漿施工應使用注漿自動記錄儀。注漿自動記錄儀經有關部門鑒定和校準，能自動、準確地測記注入率、漿液水灰比、注漿壓力等參數，保證數據的真實性和準確性。③施工工藝。注漿時需用機械設備對預留注漿孔進行鉆孔，擊穿50mm外側混凝土；鉆孔時應正對注漿孔圓心，鉆孔精度偏差不得超過1mm。鉆孔直徑應比注漿管直徑大1～2mm。鉆孔過程中應采取防斜措施，孔斜偏差值不大于0.5%孔深。實際注漿壓力根據生產性試驗調整在0.3～0.5MPa。當注漿施工過程中發現冒漿、嚴重串孔、漏漿不起壓等情況時，應根據具體情況采取濃漿、低壓、灌水泥砂漿、間歇注漿、加速凝劑等措施進行處理。

2 工程應用效果

武漢市軌道交通16號線老關村車輛段站～老關村站區間左線全長1739.269m，右線全長1738.975m，采用盾構法施工。在施工過程中采用上文所述的兩種加固方案對該區間段的高壓塔群進行了加固。

在盾構掘進之前，首先對該區間段中8座高壓輸電塔周圍地基進行鋼管樁加固處理，在穿越過程中采用隧道洞內深部注漿處理。在施工過程中，對高壓塔進行實時監測，穿越過程中高壓塔沉降變形量平均值為2.54mm，平均傾斜變形量為0.36%，遠遠低于高聳結構建設設計等相關規范對高壓塔地基變形的允許值[5-7]。

3 結束語

文章針對盾構法施工過程中穿越高壓塔群這種特殊工況，依托武漢市軌道交通16號線老關村車輛段站～老關村站盾構區間側穿高壓塔群工程實例，研究了地面U型布置鋼管樁加固和隧道內深孔注漿加固方法，可有效加強高壓塔群的地基強度，降低盾構穿越對塔群的擾動影響。