盾構(gòu)下穿立交群沉降控制技術(shù)

張哲寧 祁海峰

(中國水利水電第十四工程局有限公司，云南 昆明 650041)

0 引言

隨著國內(nèi)地鐵建設(shè)步伐的加快，盾構(gòu)法作為一種修建地鐵區(qū)間隧道安全、快速、對周邊影響小、較高適應(yīng)性的施工方法，被廣泛采用。在實際盾構(gòu)施工掘進(jìn)中，盾構(gòu)下穿市政立交群的情況時有發(fā)生，針對盾構(gòu)下穿大型立交橋的安全控制技術(shù)進(jìn)行總結(jié)，以期對今后類似工程施工提供借鑒。

1 工程概況

成都地鐵4號線萬年場站—東三環(huán)站區(qū)間在里程YDK39+250～YDK39+620,ZDK39+258～ZDK39+630范圍內(nèi)下穿三環(huán)路十陵立交橋，該大型立交橋共有3層立體交叉線路，盾構(gòu)掘進(jìn)方向與上跨橋長邊方向平行,上跨橋為8跨簡支板橋，橋板為預(yù)制先張空心板，跨徑20 m?；A(chǔ)為樁基礎(chǔ)，樁徑為1.8 m。立交橋樁基礎(chǔ)按端承樁設(shè)計，右線區(qū)間隧道管片外邊緣與樁基礎(chǔ)外邊緣水平最小凈距約為1.4 m。全橋跨既有十陵立交跨線橋及三環(huán)路均采用鋼箱梁結(jié)構(gòu)，其余部位均采用預(yù)應(yīng)力混凝土連續(xù)箱梁。盾構(gòu)下穿立交橋部位隧道覆土厚度約10.8 m～14.2 m，主要穿越⑤-1-2強(qiáng)風(fēng)化泥巖和⑤-1-3中風(fēng)化泥巖地層。

2 沉降控制技術(shù)

盾構(gòu)通過引起隧道周圍土體擾動，可能會造成橋體產(chǎn)生有害性沉降和位移變形。為保障橋梁及道路安全，盾構(gòu)通過橋墩時必須采取嚴(yán)格有效的措施，避免橋墩沉降、位移。

2.1 掘進(jìn)控制

在盾構(gòu)通過時，必須要做好掘進(jìn)控制，采用控制性掘進(jìn)措施平穩(wěn)通過。

1)盾構(gòu)隧道通過三環(huán)路十陵立交橋橋臺時，左右線ZDK39+615～ZDK39+635,YDK39+600～YDK39+620段采用C型配筋的加強(qiáng)管片。提前預(yù)備好穿越時采用的C型加強(qiáng)管片。

2)盾構(gòu)將要進(jìn)入該段前，必須提前調(diào)整好各類參數(shù)，調(diào)整好渣土流態(tài)，建立良好的土壓平衡狀態(tài)。

3)進(jìn)入該段進(jìn)行盾構(gòu)掘進(jìn)時，必須嚴(yán)格控制好出渣量，嚴(yán)格進(jìn)行渣土方量和渣土稱重比對。對左右線ZDK39+615～ZDK39+635,YDK39+600～YDK39+620段采用吊裝孔及增設(shè)注漿孔對隧道周邊地層進(jìn)行同步注漿加固，注漿加固范圍為管片四周2 m。并選點進(jìn)行洞內(nèi)二次補(bǔ)漿、分次補(bǔ)漿。

4)掘進(jìn)中參數(shù)調(diào)整要及時，做好掘進(jìn)狀態(tài)與地層產(chǎn)狀相匹配?？刂频侗P低轉(zhuǎn)速、保持均勻出渣，盡量減少對地層的各類擾動。

5)盾構(gòu)機(jī)通過時由地面注漿管進(jìn)行補(bǔ)漿。

6)做好各類監(jiān)測、測量工作。施工期間實行全天候24 h不間斷監(jiān)測，控制好橋體及周邊地面的變化情況，及時掌握地層動態(tài)，反饋施工。

7)配備各類通訊措施，保持好洞內(nèi)和地面的良好溝通，確保指令和各類反饋信息暢通無阻。

8)盾構(gòu)通過三環(huán)路十陵立交橋時，隧道開挖斷面基本位于③-2-1黏土、⑤-1-1全風(fēng)化泥巖、⑤-1-2強(qiáng)風(fēng)化泥巖地層中，隧道埋深為10.8 m～14.2 m，結(jié)合本區(qū)段內(nèi)地質(zhì)水文情況及以往施工經(jīng)驗，盾構(gòu)機(jī)在下穿三環(huán)路十陵立交橋時，施工參數(shù)如表1所示。

表1 盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)表

2.2 后期加固補(bǔ)強(qiáng)

1)掘進(jìn)順利通過后，根據(jù)施工記錄和監(jiān)測資料，利用在管片上增設(shè)的注漿孔、預(yù)埋注漿管對橋基礎(chǔ)進(jìn)行洞內(nèi)跟蹤注漿加固。必要時，進(jìn)行地面注漿加固。加固時，繼續(xù)做好相應(yīng)監(jiān)測和信息反饋工作。

2)洞內(nèi)后期補(bǔ)注漿施工將實行洞內(nèi)深層次注漿，可有效防止墩體沉降。施工擬采用頂管注漿法施作。

2.3 布置監(jiān)測點

進(jìn)入橋梁范圍前后15 m增布監(jiān)測點。沿隧道中線每5 m布置一個監(jiān)測點,在每個監(jiān)測點左右各5 m再布設(shè)兩個監(jiān)測點。對施工影響范圍內(nèi)的每個橋墩墩身增設(shè)沉降監(jiān)測點，施工前對各橋墩及地面現(xiàn)狀做詳細(xì)記錄，施工期間加強(qiáng)監(jiān)測，數(shù)據(jù)對比，指導(dǎo)施工。

2.4 前期基礎(chǔ)加固

如監(jiān)測值超過設(shè)計控制值，需針對橋墩基礎(chǔ)為門形并排樁基礎(chǔ)、盾構(gòu)從并排樁中間下穿的特點進(jìn)行前期地層深層注漿加固，確保橋墩基礎(chǔ)牢固，增強(qiáng)橋梁自穩(wěn)性。

注漿地段基本均處于三環(huán)路十陵立交橋內(nèi)外側(cè)綠化帶內(nèi)，注漿前做好施工期間圍蔽，對橋墩范圍內(nèi)實行分期圍蔽、分批加固。

加固采用φ50 mm袖閥管注漿，對盾構(gòu)下穿的并排樁基礎(chǔ)四周進(jìn)行預(yù)注漿加固。注漿固結(jié)區(qū)域參考設(shè)計建議，沿樁基礎(chǔ)四周方向不小于2 m；沿樁基礎(chǔ)深度方向為10 m，注漿范圍為隧道頂標(biāo)高以上2 m到隧道底標(biāo)高以下2 m。注漿將嚴(yán)格遵循飽和注漿原則，注漿壓力一般控制在0.3 MPa～0.4 MPa之間，注漿量為12 L/min～15 L/min，不達(dá)標(biāo)不停注，切實加固好范圍內(nèi)潛在的松散、軟弱地層，確保注漿加固飽滿。

注漿前，清理平整場地，清除地下障礙物，按方案測定樁位后就位。鉆機(jī)就位后按以下工序?qū)嵭凶{作業(yè)：

1)鉆孔：孔徑為80 mm，鉆孔采用回轉(zhuǎn)鉆機(jī)，孔距3.0 m，鉆孔深度為地面下至盾構(gòu)通過面中心處高度，成孔檢驗合格后鉆機(jī)移至下一樁位。

2)插入袖閥管：袖閥管采用內(nèi)徑50 mm的塑料管，每隔30 cm鉆一組射漿孔，外包橡皮套，插入鉆孔，管端封閉，管內(nèi)充滿水下管。為使套殼料的厚度均勻，盡量使袖閥管置于鉆孔的中心。

3)澆筑套殼料:套殼料為泥漿，要求收縮性小，脆性較高，早期強(qiáng)度高。套殼料的作用是封閉袖閥管與鉆孔壁之間的環(huán)狀空間，防止灌漿時漿液流竄，套殼在規(guī)定的灌漿段范圍內(nèi)受到破碎而開環(huán)，使灌漿漿液在一個灌漿段范圍內(nèi)進(jìn)入地層。

4)灌漿：待套殼料有一定強(qiáng)度后，在袖閥管內(nèi)放入帶雙塞的灌漿芯管進(jìn)行分段灌漿。采用水泥單漿液，水灰比為1.05。每段注漿時，首先加大壓力使?jié){液頂開橡皮管，擠破套殼料，即開環(huán)，然后漿液再進(jìn)入地層。

灌漿初期，可先憑經(jīng)驗預(yù)估的壓力灌漿，然后根據(jù)吸漿情況以及對地表的觀察，視有無冒漿或抬動變形情況，再做壓力調(diào)整。灌漿的施工機(jī)具采用專用灌漿泵。

3 結(jié)語

總結(jié)、分析盾構(gòu)掘進(jìn)前對立交橋樁基進(jìn)行袖閥管注漿預(yù)加固及工后補(bǔ)注漿加固；在管片上增設(shè)注漿孔，盾構(gòu)掘進(jìn)過程中進(jìn)行同步注漿，盾構(gòu)通過后進(jìn)行二次注漿，注漿范圍為管片周圍2 m；管片采用加強(qiáng)型管片；施工全過程實行信息化監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測結(jié)果，及時調(diào)整掘進(jìn)參數(shù)，通過以上措施進(jìn)行沉降控制，該大型立交橋樁基沉降最大值為-0.6 mm，穿越方法其他工程借鑒。