小半徑土壓平衡盾構(gòu)超近距離下穿橋梁施工技術(shù)

曹亞奇，李文龍，肖友柯，鄭 云，歐陽(yáng)天一

（中建隧道建設(shè)有限公司，重慶 401320）

1 工程概況

如圖1 所示，南寧市軌道交通5 號(hào)線降金區(qū)間盾構(gòu)在左線ZDK31+426.1～ZDK31+429.1（89環(huán)、90 環(huán)），右線YDK31+426.1～YDK31+429.1（89 環(huán)、90 環(huán)）下穿降橋市場(chǎng)人行天橋。左線隧道與樁底豎向凈距約1.0m，右線隧道與樁底豎向凈距約0.6m，下穿地質(zhì)條件為泥巖、粉砂質(zhì)泥巖，且下穿段處于右轉(zhuǎn)450m 的小半徑曲線上，施工風(fēng)險(xiǎn)極大。

圖1 天橋與隧道位置關(guān)系圖

2 施工難點(diǎn)分析

由調(diào)查顯示，天橋?yàn)樗目绲冉孛孢B續(xù)鋼箱梁，天橋橋墩采用異形橋墩造型，主梁基礎(chǔ)采用1.2m 鉆孔灌注樁，樁長(zhǎng)14m，梯道基礎(chǔ)則采用直徑為0.8m 的鉆孔灌注樁，樁長(zhǎng)10m。

現(xiàn)場(chǎng)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)橋梁伸縮縫滲水嚴(yán)重，上部結(jié)構(gòu)混凝土構(gòu)件及墩臺(tái)底部混凝土剝落嚴(yán)重，鋼筋露出、銹蝕嚴(yán)重。右線隧道盾構(gòu)穿越時(shí)距天橋樁基底部?jī)H0.6m（刀盤(pán)約0.46m），且處于450m小半徑的曲線上，如果盾構(gòu)穿越過(guò)程中控制不當(dāng)，那就有可能造成天橋發(fā)生不均勻沉降，導(dǎo)致天橋裂縫發(fā)育，危及天橋及盾構(gòu)。

3 關(guān)鍵施工技術(shù)措施

3.1 超前控制措施

3.1.1 斜管注漿

如圖2 所示，對(duì)天橋樁側(cè)土體采用袖閥管進(jìn)行斜管預(yù)注漿加固。注漿采用低壓慢注，于樁基兩側(cè)對(duì)稱(chēng)同步注漿。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)周邊管線情況布設(shè)袖閥管并調(diào)整埋設(shè)角度。注漿過(guò)程中對(duì)天橋及周邊重要管線進(jìn)行直接監(jiān)測(cè)，嚴(yán)格控制注漿對(duì)天橋及管線的影響。

圖2 天橋地面加固圖

3.1.2 型鋼支撐

盾構(gòu)穿越過(guò)程臨時(shí)封閉天橋，對(duì)盾構(gòu)下穿橋墩處采用型鋼支架支托措施，型鋼支架頂部安裝千斤頂，如盾構(gòu)穿越天橋時(shí)不均勻沉降超過(guò)5mm，應(yīng)采用千斤頂于天橋支座處對(duì)橋梁主體進(jìn)行頂升至不均勻沉降小于5mm，并在其支座處加人橡膠支座墊片。型鋼支架待天橋樁基沉降穩(wěn)定且結(jié)構(gòu)確認(rèn)安全后方可拆除。

3.1.3 特殊管片

盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)，將在橋樁位于橋樁下方位置安裝預(yù)制鋼管片，為天橋的結(jié)構(gòu)安全及盾構(gòu)的順利施工創(chuàng)造條件。

3.1.4 監(jiān)控量測(cè)

盾構(gòu)掘進(jìn)距離人行天橋樁基礎(chǔ)20m 前，即對(duì)人行天橋樁基礎(chǔ)及周邊土體進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測(cè)。

1）施工全過(guò)程 安排測(cè)量人員24h監(jiān)測(cè)巡視。

2）沉降監(jiān)測(cè) 橋墩沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)直接設(shè)置于橋墩上并進(jìn)行保護(hù)，具體布置位置及數(shù)量由現(xiàn)場(chǎng)確定。

3）傾斜監(jiān)測(cè) 使用投影法計(jì)算傾斜角進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

4）裂縫監(jiān)測(cè) 在監(jiān)測(cè)建筑物上設(shè)置裂縫監(jiān)測(cè)點(diǎn)，對(duì)裂縫使用布設(shè)鐵皮的方法進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

3.2 掘進(jìn)過(guò)程控制

3.2.1 參數(shù)控制

1）嚴(yán)格控制盾構(gòu)姿態(tài)，在盾構(gòu)到達(dá)下穿天橋前10 環(huán)內(nèi)將姿態(tài)控制在適宜范圍內(nèi)。

2）嚴(yán)格控制土倉(cāng)土壓，防治土體因超挖量過(guò)大造成的塌陷。

3）控制驅(qū)動(dòng)速度控制在30～40mm/min，刀盤(pán)轉(zhuǎn)數(shù)1.2～1.6r/min。

4）同步注漿壓力小于0.3MPa，注漿量至少保證理論注漿量的120%～150%。

3.2.2 盾構(gòu)姿態(tài)控制

下穿人行天橋時(shí)，盾構(gòu)處在右轉(zhuǎn)450m 小半徑曲線段，為了確保隧道的最終控制軸線在技術(shù)規(guī)范允許的范圍內(nèi)的偏差，同時(shí)保證天橋的安全，提前將盾體前端水平姿態(tài)控制在+10～30mm，前點(diǎn)姿態(tài)控制在-20～0mm。

4 參數(shù)現(xiàn)場(chǎng)施工控制措施

4.1 掘進(jìn)參數(shù)

為保安全快速的下穿天橋；根據(jù)以往掘進(jìn)經(jīng)驗(yàn)及該段的相關(guān)理論依據(jù)。盾構(gòu)在實(shí)際掘進(jìn)過(guò)程中，速度控制在20～40mm/min，推力控制在1 200～1 500t，刀盤(pán)轉(zhuǎn)速控制在1.3～1.5rpm，扭矩控制在2 600～3 200kNm，螺旋機(jī)的轉(zhuǎn)速根據(jù)掘進(jìn)速度與土倉(cāng)壓力的變化來(lái)控制；由于該段轉(zhuǎn)彎半徑較小，采用短行程多循環(huán)的駕駛方法，也就是說(shuō)，在推進(jìn)過(guò)程中，每隔400～500mm 適當(dāng)收縮千斤頂，不但可以釋放千斤頂與管片的不均勻應(yīng)力，而且有助于調(diào)整盾構(gòu)掘進(jìn)的方向，同時(shí)水平油缸壓力差值不宜過(guò)大，差值應(yīng)不大于40bar，以避免推進(jìn)時(shí)壓力過(guò)大對(duì)管片造成損傷。

4.2 渣土改良

盾構(gòu)在掘進(jìn)過(guò)程中向掌子面和土倉(cāng)內(nèi)適當(dāng)注入泡沫劑能有效降低泥巖強(qiáng)度以利于開(kāi)挖，降低了刀盤(pán)扭矩，減小了刀具磨損，同時(shí)減小了渣土透水性。

發(fā)泡劑的使用量參數(shù)主要取決于3 個(gè)參數(shù)：稀釋液濃度（x)、發(fā)泡倍率（FER)和注入率（FIR)，根據(jù)計(jì)算每環(huán)泡沫劑用量為48L。實(shí)際施工過(guò)程中根據(jù)出土的流塑性、刀盤(pán)扭矩、推力來(lái)調(diào)整泡沫劑的比值和注入量，實(shí)際用量約為60～70L/環(huán)。

4.3 出土量控制

對(duì)出土量進(jìn)行三控，即體積、重量、實(shí)測(cè)。

1）體積 根據(jù)土箱體積計(jì)算。

2）重量 根據(jù)龍門(mén)吊稱(chēng)重系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算。

3）實(shí)測(cè) 根據(jù)天然狀態(tài)下泥巖地質(zhì)密度及每環(huán)加水量然后經(jīng)過(guò)實(shí)測(cè)出渣土的密度反算出每環(huán)出土量是否與實(shí)際匹配來(lái)判斷超挖并采取相應(yīng)措施。掘進(jìn)過(guò)程中可通過(guò)掘進(jìn)300mm 出渣0.7 車(chē)來(lái)控制。

4.4 注漿控制

根據(jù)下穿天橋處地質(zhì)情況，在實(shí)際施工過(guò)程中，同步注漿方量按照理論注漿方量的130%～150%控制，即5.3～6.0m3/環(huán)。同時(shí)，在隧道與天橋樁基礎(chǔ)交匯區(qū)及前后10m 范圍進(jìn)行洞內(nèi)二次注漿，充填管片背后的空腔。注漿過(guò)程中根據(jù)監(jiān)控的數(shù)據(jù)反饋，實(shí)時(shí)調(diào)整注漿參數(shù)。

5 結(jié)語(yǔ)

本工程小曲線半徑土壓平衡盾構(gòu)超近距離下穿橋梁施工難點(diǎn)及特點(diǎn)鮮明，技術(shù)措施效果明顯，可參考性強(qiáng)，對(duì)其它類(lèi)似工程可以起到參考和借鑒作用。