盾構(gòu)下穿滬杭高速鐵路高架橋的施工技術(shù)

楊國(guó)寶 吳義明 李 強(qiáng)

（浙江象山宏潤(rùn)建設(shè)集團(tuán)股份有限公司，310004，杭州∥第一作者，工程師）

杭州地鐵1號(hào)線的盾構(gòu)施工經(jīng)驗(yàn)為杭州地鐵后續(xù)施工奠定了實(shí)踐基礎(chǔ)。在杭州軟土地層中，1號(hào)線盾構(gòu)順利穿越了大量建筑物，其中，在杭州地鐵1號(hào)線喬司北站—臨平高速鐵路站區(qū)間，盾構(gòu)下穿高速鐵路高架橋施工是工程的一大難點(diǎn)。高速鐵路高架橋橋墩沉降、水平位移的允許值僅為3mm。經(jīng)同濟(jì)大學(xué)專(zhuān)家通過(guò)建模分析研究，最終采取了預(yù)先對(duì)盾構(gòu)下穿高速鐵路段進(jìn)行圍護(hù)樁加固，并在圍護(hù)樁頂部設(shè)置圈梁、系梁支撐等措施，以降低盾構(gòu)施工對(duì)周邊高速鐵路橋墩樁基的影響。

1 工程概況

杭州地鐵1號(hào)線18號(hào)盾構(gòu)，在喬司北站—臨平高速鐵路站區(qū)間，右線、左線盾構(gòu)先后于樁號(hào)右K37＋423.16～右 K37＋468.16、左 K37＋410.91～左K37＋455.91旁側(cè)穿越滬杭高速鐵路高架橋橋墩。該區(qū)間左右線盾構(gòu)下穿段隧道中心埋深為11.7m，線間距15m，隧道外徑6.2m、內(nèi)徑5.5m，管片襯砌厚0.35m；下穿段盾構(gòu)主要穿越土層為③2粉砂層、③5砂性粉土。地鐵隧道左線距離滬杭高速鐵路西側(cè)承臺(tái)樁基最近凈距為6.16m；隧道右線距離滬杭高速鐵路東側(cè)承臺(tái)樁基最近凈距為5.19m。為減少盾構(gòu)掘進(jìn)施工對(duì)高速鐵路橋墩的影響，預(yù)先在盾構(gòu)穿越段兩側(cè)（即地鐵隧道與高速鐵路橋墩間）各打設(shè)1排φ800mm鉆孔樁和1排φ600mm旋噴加固樁；旋噴加固樁與隧道間凈距為1m，并在圍護(hù)樁樁頂設(shè)置圈梁，兩排圈梁間設(shè)置混凝土系梁支撐。盾構(gòu)穿越高速鐵路段的地鐵隧道與滬杭高速鐵路橋墩關(guān)系如圖1所示。

2 高速鐵路橋墩基礎(chǔ)形式及上部結(jié)構(gòu)概述

盾構(gòu)下穿段高速鐵路橋墩基礎(chǔ)為承臺(tái)樁基形式。樁基采用φ1.25m鉆孔樁，左、右樁底標(biāo)高分別為－67.663m、－67.163m，左、右承臺(tái)標(biāo)高分別為0.337m、0.837m?；A(chǔ)、上部結(jié)構(gòu)形式及剖面關(guān)系如圖2及圖3所示。

3 圍護(hù)樁對(duì)橋墩沉降控制的理論分析

圖1 杭州地鐵1號(hào)線隧道與滬杭高速鐵路高架橋橋墩的位置關(guān)系圖

高架橋①號(hào)承臺(tái)的1號(hào)樁距地鐵隧道的左線最近，④號(hào)承臺(tái)的2號(hào)樁距地鐵隧道的右線最近?，F(xiàn)對(duì)處于最不利位置的1號(hào)樁（①號(hào)承臺(tái)）和2號(hào)樁（④號(hào)承臺(tái)）的沉降和水平位移進(jìn)行理論分析。經(jīng)同濟(jì)大學(xué)專(zhuān)家通過(guò)建模分析研究（見(jiàn)圖4、圖5），由圖5的變形云圖得出，左右線盾構(gòu)旁側(cè)穿越高速鐵路橋墩時(shí)，樁基主要產(chǎn)生向隧道方向的水平位移，而由于橋墩樁基形式為端承樁，使樁基沉降相對(duì)較小。以距離隧道最近的高架橋1、2號(hào)樁作為分析對(duì)象，在未設(shè)置圍護(hù)樁及設(shè)置圍護(hù)樁的情況下，分別對(duì)1、2號(hào)樁的沉降值、水平位移值進(jìn)行了計(jì)算，結(jié)果如表1所示。

圖2 地鐵盾構(gòu)隧道下穿段的滬杭高速鐵路高架橋承臺(tái)及上部結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 地鐵盾構(gòu)隧道下穿段的滬杭高速鐵路高架橋承臺(tái)樁位示意圖

圖4 計(jì)算模型局部示意圖

表1 高架橋1、2號(hào)樁的沉降值和水平位移值理論計(jì)算結(jié)果

4 地鐵盾構(gòu)下穿段施工時(shí)高速鐵路橋墩變形實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)

實(shí)際施工時(shí)橋墩的沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)和水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置如圖6及圖7所示。

4.1 盾構(gòu)正常推進(jìn)時(shí)對(duì)橋墩變形的監(jiān)測(cè)

本工程左線盾構(gòu)在旁側(cè)穿越高速鐵路橋墩時(shí)盾構(gòu)各項(xiàng)參數(shù)設(shè)定均正常，在盾構(gòu)穿越的不同階段橋墩實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)如表2所示。

當(dāng)盾構(gòu)正常推進(jìn)時(shí)，在圍護(hù)樁結(jié)構(gòu)作用下，盾構(gòu)旁側(cè)穿越高速鐵路橋墩施工對(duì)樁基沉降、水平位移影響較小。

圖5 地鐵盾構(gòu)隧道貫穿時(shí)高速鐵路橋梁樁基總變形和水平變形云圖

圖6 橋墩沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置圖

圖7 橋墩水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置圖

表2 橋墩沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)、水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)總表

當(dāng)盾構(gòu)推進(jìn)速度一定時(shí)，在盾構(gòu)切口未到橋墩位置時(shí)，橋墩沉降、水平位移主要受盾構(gòu)切口土壓設(shè)定的影響：土壓設(shè)定值偏高時(shí)，將出現(xiàn)盾構(gòu)切口前方隆起，橋墩發(fā)生向外水平位移現(xiàn)象；土壓設(shè)定值偏低時(shí)，將出現(xiàn)盾構(gòu)切口前方橋墩沉降及橋墩向內(nèi)水平位移現(xiàn)象。當(dāng)盾構(gòu)到達(dá)橋墩位置時(shí)，橋墩受盾構(gòu)擾動(dòng)的影響較大，如盾構(gòu)到達(dá)橋墩位置時(shí)大幅度進(jìn)行糾偏調(diào)整盾構(gòu)姿態(tài)將會(huì)直接影響橋墩的沉降和水平位移。當(dāng)盾尾脫離橋墩位置時(shí)，受同步注漿尚未固結(jié)影響，地面沉降相對(duì)較大，并影響橋墩的水平位移和沉降，但在短時(shí)間內(nèi)將趨于穩(wěn)定。

因此，如何合理設(shè)定盾構(gòu)土壓等施工參數(shù)，避免盾構(gòu)推進(jìn)中的大幅度糾偏，及時(shí)進(jìn)行同步注漿的壓注是盾構(gòu)旁側(cè)穿越高速鐵路橋墩的關(guān)鍵所在。

4.2 盾構(gòu)在非正常推進(jìn)時(shí)對(duì)橋墩變形的監(jiān)測(cè)

在盾構(gòu)穿越前預(yù)先設(shè)置圍護(hù)隔斷樁將大大減少盾構(gòu)掘進(jìn)對(duì)高速鐵路樁基的影響，特別在非正常掘進(jìn)過(guò)程中，圍護(hù)隔斷樁將對(duì)周邊土體起到有效的支護(hù)作用。由于本區(qū)間主要穿越粉砂層，含水量較大，易出現(xiàn)螺旋機(jī)噴涌現(xiàn)象。這一現(xiàn)象會(huì)對(duì)地面沉降造成很大影響。

在右線穿越高速鐵路施工過(guò)程中，當(dāng)盾構(gòu)切口靠近加固區(qū)時(shí)曾出現(xiàn)螺旋機(jī)噴涌現(xiàn)象（噴涌時(shí)間為2012年1月1日），無(wú)法有效保證盾構(gòu)正面的土壓平衡和盾構(gòu)的出土量控制。在這異常條件下，造成盾構(gòu)周邊地面沉降累計(jì)達(dá)－16.62mm，但由于圍護(hù)隔斷樁的作用及高速鐵路端承樁本身的受力特性，橋墩樁基變形較小，樁基最大沉降僅為－0.63mm，最大位移僅為－0.93mm。地面沉降及橋墩樁基的變形情況如圖8、圖9所示。

圖8 地面與橋墩沉降監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)曲線圖

圖9 橋墩水平位移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)曲線圖

5 結(jié)語(yǔ)

本文所介紹的盾構(gòu)旁側(cè)穿越高速鐵路高架橋墩的施工經(jīng)驗(yàn)，有助于今后的地鐵盾構(gòu)穿越施工工程。本文總結(jié)了盾構(gòu)在粉砂性地層中下穿高速鐵路的重點(diǎn)技術(shù)措施，并對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，預(yù)設(shè)圍護(hù)樁能有效地減少盾構(gòu)掘進(jìn)對(duì)高速鐵路橋墩的影響。

［1］同濟(jì)大學(xué).杭州地鐵1號(hào)線盾構(gòu)隧道下穿滬杭高速鐵路滬杭南站技術(shù)方案研究［R］.上海：同濟(jì)大學(xué)，2011.

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［4］王夢(mèng)恕.中國(guó)隧道及地下工程修建技術(shù)［M］.北京：人民交通出版社，2010.

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