地鐵盾構(gòu)施工對鄰近橋梁樁基的影響及防護(hù)研究

王金剛

（中鐵七局集團(tuán)第五工程有限公司 河南省鄭州市 450001）

在地鐵施工中，想要更好的維護(hù)周圍的建筑與橋梁穩(wěn)定性，應(yīng)當(dāng)積極探究地鐵隨隧道挖掘過程中，對附近建筑與喬裝的影響，遵循土質(zhì)遷移變化規(guī)律，在明確的橋梁遷移基礎(chǔ)上，制定合理的下降掌控措施。現(xiàn)階段，我國地鐵施工急需解決的問題主要包括，明確橋梁變形的影響要素，合理掌控橋梁變形策略，保障地鐵施工的安全性與合理性，推動我國交通事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1 地鐵盾構(gòu)施工對鄰近橋梁樁基的影響

1.1 地鐵工程影響

通過對比橋梁樁基底部硬度與施工現(xiàn)場土壤硬度，能夠發(fā)現(xiàn)橋梁樁基底部的土壤硬度較高，由此可將樁基視作一個剛性體，一旦橋梁樁基底部產(chǎn)生一些遷移力，將會導(dǎo)致土層的應(yīng)力被分散，使得橋梁樁基底部的阻力與樁基側(cè)面阻力產(chǎn)生變化，影響地基的縱向負(fù)荷力。

在地鐵工程施工過程中，盾構(gòu)施工階段對鄰近橋梁樁基的影響規(guī)律主要包括：①在豎直方向?qū)Ρ葮痘c土壤，發(fā)現(xiàn)可將樁基視作一個剛形體。②盾構(gòu)施工過程中橋梁樁基形成的附屬力，會隨著土壤傳遞到樁基頂部，影響樁基及其底部的負(fù)荷能力，這就需要相關(guān)人員在工作開展中引發(fā)關(guān)注。③地鐵隧道施工會導(dǎo)致地層縱向遷移，從而減弱了對橋梁樁基垂直方向上的干擾力。

1.2 隧道工程影響

就鄰近的橋梁樁基樁底，在地鐵盾構(gòu)施工方法應(yīng)用過程中，掘進(jìn)階段促使土壤產(chǎn)生的橫向力與相鄰橋梁底部產(chǎn)生的縱向力沒有差別，會導(dǎo)致橋梁樁基與挖掘隧道產(chǎn)生同一方力遷移。土壤橫力會影響鄰近橋梁樁基，導(dǎo)致樁基出現(xiàn)變形與傾斜。地鐵盾構(gòu)施工方式在應(yīng)用過程中，還會導(dǎo)致樁基地點(diǎn)發(fā)生轉(zhuǎn)變，一旦周圍土壤疏松，樁基會呈現(xiàn)彎曲現(xiàn)象。

在地鐵隧道施工階段，土層橫向遷移對附近橋梁的干擾規(guī)律主要為：①基地直徑越大，橋梁樁基的硬度就越高，也會增加樁基橫向變形效果，進(jìn)而降低地鐵盾構(gòu)施工對橋梁樁基、基底造成的影響。②地鐵盾構(gòu)施工會導(dǎo)致地鐵附近的土壤橫向遷移與變形，順著隧道產(chǎn)生位移現(xiàn)象，樁基變形主要集中在橋拱位置。③地鐵盾構(gòu)隧道施工會增加土層遷移深度與范圍，橋梁地基底側(cè)轉(zhuǎn)變會隨著深度的加深逐步減少，迅速恢復(fù)“0”值。

2 地鐵盾構(gòu)施工對鄰近橋梁樁基影響的防護(hù)措施

地鐵施工本身屬于一項(xiàng)利國利民的工程，只有在地鐵施工階段，強(qiáng)化鄰近橋梁樁基、建筑的防護(hù)，將地鐵施工影響降到最低，才可保障施工的有序性，地鐵盾構(gòu)施工對鄰近橋梁樁基影響的防護(hù)措施主要如下：

2.1 橋梁樁基表型防護(hù)措施

橋梁樁基表型防護(hù)，必須要合理掌控橋梁樁基變形策略，合理應(yīng)用各種手段，強(qiáng)化指數(shù)的改善。在施工初期，工作人員需要依據(jù)自身閱歷與工作經(jīng)驗(yàn)，合理挑選施工指數(shù)，正確改善工程開展情況。在施工過程中，要依據(jù)實(shí)際的變形情況，改善盾構(gòu)機(jī)械設(shè)備指數(shù)，降低其對附近橋梁樁基的干擾。橋梁樁基表型防護(hù)措施主要包括：掌控挖掘面，這也是地鐵隧道施工中的核心步驟，此階段需要采取有效措施，將土壓值與工作壓力維持在一定的范圍內(nèi)。不管土壓值過大還是過小，均會影響隧道施工。一旦壓力值超出規(guī)定范圍，將會導(dǎo)致地面凸起，不僅影響美觀還會增加交通事故發(fā)生的記錄。若壓力值較小，會導(dǎo)致地表沉降，影響地面交通結(jié)構(gòu)。

2.2 地鐵盾構(gòu)工程施工策略

想要實(shí)現(xiàn)安全防護(hù)的最終策略，不僅要依據(jù)實(shí)際情況，合理改善地鐵盾構(gòu)施工設(shè)備指數(shù)，還需要合理優(yōu)化地鐵工程施工，針對不同的施工工序，采取針對性的解決對策。地鐵盾構(gòu)施工策略主要包括：①合理應(yīng)用阻隔墻，在工程施工中阻隔墻防范技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用，在施工過程要求具備一定的工作空間。在地鐵施工過程中，是在挖掘過程中添加阻隔墻，其目的是為防止挖掘設(shè)備對地鐵鄰近橋梁的威脅與影響，在樁基與隧道之間增加一道阻隔墻。在實(shí)際應(yīng)用中，阻隔墻能夠在地表、地下開展施工，借助密排打孔灌注樁，袖閥灌注漿等開展作用。②科學(xué)應(yīng)用樁基托換技術(shù)，針對陳舊的樁基需要及時將其替換，將新樁基作為地鐵隧道上層構(gòu)造物的負(fù)荷樁，促使樁基與工程地基基底構(gòu)成全新的樁基系統(tǒng)，兩者相互協(xié)作，共同承受上層荷載力，不斷完善與優(yōu)化原本的地鐵工程地基應(yīng)力，確保將橋梁下沉掌控在合理范圍內(nèi)。在地鐵盾構(gòu)施工中常用的樁基托換技術(shù)主要包括：樁基轉(zhuǎn)變層技術(shù)、張繼負(fù)壓板技術(shù)。③提升土地牢固度，土體牢固在工程安全防范策略中屬于關(guān)鍵性步驟，提升土地牢固度技術(shù)主要包括：噴射攪拌與化學(xué)注漿。噴射攪拌是借助樁基附近土壤的硬度，提升附近土壤的健全性，全面降低地鐵施工過程中對周圍橋梁樁基的干擾?；瘜W(xué)注漿，是針對土壤開展相應(yīng)的化學(xué)灌漿，提升土壤的硬度與剛性，以此降低地鐵施工對周圍橋梁樁基的影響。

比如：在某地鐵工程地質(zhì)狀況監(jiān)測過程中，工作人員在鄰近橋梁與隧道位置基礎(chǔ)上，構(gòu)建相應(yīng)的有限元分析軟件模型，依次開展模擬運(yùn)算，強(qiáng)化袖閥注漿的牢固性，更好的開展各項(xiàng)防范工作。在運(yùn)算數(shù)值基礎(chǔ)上，判斷是否采取加固手段。針對隧道附近地層與橋樁變形較大的情況，經(jīng)過對比之后，選擇袖閥注漿加固手段，經(jīng)過應(yīng)用之后，未發(fā)現(xiàn)變形，應(yīng)用效果顯著。為全面保障橋梁安全，需要積極調(diào)節(jié)地鐵盾構(gòu)指數(shù)，提升施工監(jiān)控頻率，強(qiáng)化同時注漿與二次填補(bǔ)注漿，實(shí)時整理設(shè)備反映回來的數(shù)據(jù)。

2.3 盾構(gòu)施工現(xiàn)場監(jiān)測工作

在地鐵盾構(gòu)施工中，對鄰近橋墩的影響較大，因此必須要深入分析橋墩掘進(jìn)施工得到的監(jiān)測數(shù)據(jù)，計算、分析地層沉降數(shù)據(jù)。在實(shí)際工程案例基礎(chǔ)上，設(shè)計相應(yīng)的監(jiān)測案例，計算出鄰近橋梁的累計沉降量，合理安排相應(yīng)的工作。就實(shí)際情況而言，在地鐵盾構(gòu)施工過程中，只有強(qiáng)化現(xiàn)場監(jiān)測工作，完善管理制度，更新管理理念，才可確保地鐵盾構(gòu)施工工作的有序開展。

3 實(shí)用案例

以某城市地鐵某一區(qū)間隧道為例，隧道埋深范圍為9.87～14.0m，左線長度為3.356m，隧道區(qū)間全場為665.89m，此區(qū)間中間設(shè)置有一處聯(lián)絡(luò)通道。采取盾構(gòu)施工手段，以掘進(jìn)的方式從側(cè)面的橋墩基礎(chǔ)穿過，這無疑會對橋墩產(chǎn)生影響，使得沉降情況發(fā)生，嚴(yán)重的話還會導(dǎo)致橋體傾斜。

針對這類情況，在盾構(gòu)施工過程中，必須要強(qiáng)化現(xiàn)場檢測，同時采取有效的防控措施，主要包括：①加固袖閥管注漿，保障隧道與高架橋之間水泥土的穩(wěn)定性。在案例中，掘進(jìn)工程施工前，在橋墩周圍預(yù)埋10～15根袖閥管，在隧道與高架橋樁基之間的土地內(nèi)開展注漿加固施工，現(xiàn)場施工的注漿漿液為42.5級以上的普通硅酸鹽水泥，在橋墩周邊1.5m位置預(yù)埋袖閥管，注漿深度為隧道管底下3.5m以上。②現(xiàn)場注漿時，袖閥管加固深度為底部3.50m位置。水泥注漿必須要與42.5級的水玻璃雙液注漿一致。③減小掘進(jìn)過程對周圍樁基、土地的影響，依據(jù)實(shí)際情況，合理調(diào)整盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)，強(qiáng)化同步注漿與二次補(bǔ)漿，提升施工檢測效率。在地鐵盾構(gòu)施工經(jīng)過橋墩時，需要強(qiáng)化地下水的關(guān)注，避免出現(xiàn)超挖現(xiàn)象，保障上部橋梁使用的安全性。就地鐵盾構(gòu)施工的橋墩，需要強(qiáng)化盾構(gòu)正面壓力，采取合理的控制手段，合理調(diào)整盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)，避免出現(xiàn)土壓力波動較大的情況。在盾構(gòu)掘進(jìn)期間，應(yīng)當(dāng)保證材料配比的科學(xué)性，開展同步注漿，在推進(jìn)環(huán)節(jié)需要將注漿量控制在1.4～1.6倍，注漿量為5.03～7.81m3。④設(shè)計專門的監(jiān)測方案，監(jiān)測點(diǎn)布置應(yīng)當(dāng)依據(jù)監(jiān)測方案、工程圖紙，在相關(guān)資料的基礎(chǔ)上，合理布設(shè)地表監(jiān)控點(diǎn)，劃分為橋墩、隧道軸線、地表三部分。⑤分析盾構(gòu)施工現(xiàn)場監(jiān)測工作，在各項(xiàng)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，合理控制高架橋橋墩的沉降量。依據(jù)監(jiān)測方案，計算出高架橋橋墩傾斜度。

最終結(jié)果顯示，在地鐵盾構(gòu)施工過程中，強(qiáng)化鄰近橋梁樁基的防護(hù)，可保障施工的有序性，避免地鐵施工對周圍橋梁的影響。在數(shù)值模擬軟件基礎(chǔ)上，高架橋橋墩最大沉降量為14.78mm，現(xiàn)場橋墩最大沉降量為13.89mm。數(shù)值模擬計算結(jié)果，監(jiān)測數(shù)據(jù)計算結(jié)果得到的橋墩傾斜度較小，本文現(xiàn)場計算出的傾斜度為0.31%，在允許數(shù)值范圍內(nèi)。

4 結(jié)束語

綜上所述，在地鐵施工過程中，一旦掌控不合理，將會導(dǎo)致鄰近橋梁、建筑物下降，使得道路大面積沉降、變形，這些問題會嚴(yán)重影響著人們的生活，無法將地鐵施工的作用發(fā)揮出來。地鐵盾構(gòu)施工過程中，應(yīng)當(dāng)合理分析對周圍橋梁樁基造成的影響，依據(jù)實(shí)際情況，制定有效的應(yīng)對措施，加速我國交通行業(yè)的發(fā)展。