重疊隧道盾構(gòu)側(cè)穿高壓鐵塔施工技術(shù)研究

摘 要：隨著盾構(gòu)技術(shù)在地鐵建設(shè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，不可避免的出現(xiàn)許多新建地鐵隧道盾構(gòu)施工穿越既有建筑物的情況，這直接會(huì)影響建筑物和隧道施工安全。文章以成都地鐵2號(hào)線側(cè)穿高壓鐵搭為例，采用數(shù)值模擬和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)方法，深入研究分析采取加固措施對(duì)高壓鐵搭的影響，可為今后重疊隧道側(cè)穿類似情況提供經(jīng)驗(yàn)借鑒。

關(guān)鍵詞：地鐵隧道；高壓鐵塔；重疊隧道；數(shù)值計(jì)算；側(cè)穿

引言

隨著城市化發(fā)展，地下軌道交通建設(shè)日新月異。不少城市在地鐵建設(shè)期間遇到了一些非常復(fù)雜的地質(zhì)條件，給建設(shè)施工帶來很大的困難。成都地區(qū)的富水砂卵石地層，具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：在成都地鐵隧道中，部分區(qū)間隧道穿越市區(qū)繁華商業(yè)區(qū)、高層建筑物、居民區(qū)以及地下管線工程，地質(zhì)情況異常復(fù)雜，施工難度大。

1 工程概況

在成都地鐵2號(hào)線修建中，有4座高壓鐵塔電桿基礎(chǔ)與區(qū)間盾構(gòu)隧道距離較近，對(duì)此4座高壓鐵塔從小里程方向編號(hào)，依次為3#～6#，其中4#、5#距離盾構(gòu)隧道較遠(yuǎn)，其它2座均位于區(qū)間隧道不同程度影響范圍之內(nèi)。高壓鐵塔主管材質(zhì)為Q235鋼管，塔身采用法蘭連接，塔身高約37.5m，下部采用不同類型基礎(chǔ)，其中3#鐵塔基礎(chǔ)為樁基礎(chǔ)，其它基礎(chǔ)為鋼筋砼獨(dú)立基礎(chǔ)。根據(jù)高壓鐵塔于隧道的位置關(guān)系，3#、6#高壓鐵塔需要進(jìn)行加固，文章針對(duì)3#高壓鐵塔加固進(jìn)行施工分析。

2 3#高壓鐵塔加固方案

2.1 施工方案

對(duì)3#號(hào)電桿進(jìn)行隔斷樁保護(hù)，樁體采用人工挖孔樁，樁深為19.7m，樁徑1.2m護(hù)壁厚0.15m樁間距為2.5m或3m，樁間打入鋼花管進(jìn)行注漿加固。鋼花管根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況及加固效果布置。

圖1 隧道與3#電桿基礎(chǔ)剖面關(guān)系圖

施工前對(duì)電桿基礎(chǔ)與隧道鄰接一側(cè)地層進(jìn)行注漿加固，以防隔斷樁開挖對(duì)高壓鐵塔基礎(chǔ)造成不利影響，注漿深度至稍密卵石層，采用梅花形布置，間距2米。范圍從砂卵石層始，至右線隧道頂止，實(shí)際位置根據(jù)試現(xiàn)場(chǎng)情況及注漿效果進(jìn)行調(diào)整。隔斷樁施工過程中應(yīng)注意對(duì)電桿進(jìn)行臨時(shí)保護(hù)。

2.2 數(shù)值模擬

按照工程概況，由于3#高壓鐵塔相距較遠(yuǎn)且近接盾構(gòu)情況不同，故分別建立三維模型，模型縱向均取60m，橫向均為80m（約12D），地層視為理想彈塑性材料，服從Mohr-Coulomb屈服準(zhǔn)則；注漿層按彈性材料考慮，地層和注漿層均采用實(shí)體單元模擬；鐵塔、加固樁均用彈性實(shí)體單元模擬，鐵塔高度均為30m。

2.3 施工監(jiān)測(cè)

左線開挖過程中3#高壓鐵塔有小幅上浮，但上浮位移較小，均在毫米級(jí)以下，且在左線開挖完成后上浮量最大為0.6mm，而右線開挖對(duì)鐵塔影響較大，特別是當(dāng)掌子面開挖至3#鐵塔時(shí)，鐵塔開始下沉，掌子面開挖越過鐵塔后，豎向沉降開始少量增加，最大豎向沉降為3.3mm。即右線開挖至3#高壓鐵塔處開始對(duì)鐵塔沉降產(chǎn)生較大影響，直至超過掌子面16m處，不過最大沉降完全滿足建構(gòu)筑物沉降標(biāo)準(zhǔn)。

3#高壓鐵塔斷面處的地表橫向沉降如圖2所示。

可以看出，地表沉降主要由右線開挖引起，最大地表沉降為10.2mm，且沉降槽在隔斷樁處迅速上升，使鐵塔位置與隔斷樁位置處的地表沉降相差達(dá)2mm，即說明隔斷樁在盾構(gòu)穿越高壓鐵塔是沉降控制效果較好，有效減少了3#高壓鐵塔的沉降量。

3 結(jié)束語

（1）經(jīng)過隔斷樁和注漿加固措施，盾構(gòu)在穿越高壓鐵塔過程中沉降控制效果好，距離隧道越近的高壓鐵塔沉降值越大，但均控制的2mm以內(nèi)，完全滿足建構(gòu)筑物沉降標(biāo)準(zhǔn)。具體沉降值見表1：

（2）由此可見，盾構(gòu)穿越前須對(duì)沿線建構(gòu)筑物進(jìn)行調(diào)查，有針對(duì)性地制定施工應(yīng)對(duì)措施及應(yīng)急預(yù)案；對(duì)重要的建構(gòu)筑物宜采取預(yù)先加固的措施，并采取數(shù)值模擬手段對(duì)相應(yīng)工況和工程措施進(jìn)行充分分析，以確定設(shè)計(jì)和施工措施的有效性；在盾構(gòu)機(jī)穿越建構(gòu)筑物過程中，必須做好信息化施工，根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)調(diào)整掘進(jìn)參數(shù)。另一方面正是由于對(duì)富水砂卵石地層鄰近建構(gòu)筑物施工缺少工程經(jīng)驗(yàn)，目前僅是借鑒以往的其它工程經(jīng)驗(yàn)和近接劃分標(biāo)準(zhǔn)，以及針對(duì)性的數(shù)值模擬，預(yù)計(jì)隧道施工對(duì)建構(gòu)筑物的影響。建議對(duì)該地層近接影響劃分標(biāo)準(zhǔn)開展更大范圍更大深度的研究，本工程案例可為該標(biāo)準(zhǔn)提供支撐。

參考文獻(xiàn)

[1]孫鈞，劉洪洲.交疊隧道盾構(gòu)法施工土體變形的三維數(shù)值模擬[J].同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)，2002，30（4）：379-386.

[2]黃園園.砂卵石地層交叉重疊隧道盾構(gòu)施工結(jié)構(gòu)與環(huán)境控制研究[D].成都：西南交通大學(xué)，2013.

[3]楊書江，孫謀，洪 榮.富水砂卵石地層盾構(gòu)施工技術(shù)[M].人民交通出版社，2011.

[4]趙光.盾構(gòu)近距離穿越既有重疊隧道工程安全控制研究[D].北京：北京交通大學(xué)土木建筑工程學(xué)院，2011.

[5]仇文革，張志強(qiáng).深圳地鐵重疊隧道近接施工影響的數(shù)值模擬分析[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2000.

作者簡介：徐金鋒（1980，12-），男，籍貫：陜西省，蘭州交通大學(xué)研究生畢業(yè)，講師，工作于西安鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，研究方向：高速鐵路測(cè)量、軌道維修、隧道施工。