穿越復(fù)雜構(gòu)筑物的地鐵隧道施工技術(shù)

摘要：闡述穿越復(fù)雜構(gòu)筑物的綜合技術(shù)手段，并結(jié)合某地鐵工程實(shí)際情況，從基礎(chǔ)調(diào)查工作，介紹隧道下穿過程中構(gòu)筑物的保護(hù)方案，并提出了施工技術(shù)要點(diǎn)，希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)單位與人員提供參考。

關(guān)鍵詞：復(fù)雜構(gòu)筑物;地鐵隧道;施工技術(shù)

0" "引言

隧道穿越構(gòu)筑物時(shí)，如果造成地層出現(xiàn)較大變形問題，將會(huì)導(dǎo)致地表出現(xiàn)塌陷，附近構(gòu)筑物出現(xiàn)傾斜以及破損，造成嚴(yán)重后果。因此，對(duì)穿越構(gòu)筑物的隧道施工技術(shù)進(jìn)行研究，減少施工活動(dòng)對(duì)構(gòu)筑物穩(wěn)定性造成影響，提高構(gòu)筑物安全性具有重要的意義[1]。

1" "穿越復(fù)雜構(gòu)筑物的綜合技術(shù)手段

1.1" 盾構(gòu)側(cè)穿與下穿構(gòu)筑物

需要對(duì)土倉壓力進(jìn)行嚴(yán)格控制，結(jié)合地層情況對(duì)出土量與土壓進(jìn)行合理設(shè)定，確保掘進(jìn)過程土壓保持平衡狀態(tài)。在各環(huán)掘進(jìn)過程中，應(yīng)該對(duì)出土量進(jìn)行嚴(yán)格控制，避免超挖導(dǎo)致地層損失。開展掘進(jìn)作業(yè)時(shí)，應(yīng)該對(duì)推進(jìn)速度進(jìn)行合理控制，確保施工的均衡性與連續(xù)性，以降低土壓波動(dòng)影響地面質(zhì)量。

積極開展同步注漿作業(yè)，嚴(yán)格控制注漿量以及注漿壓力，以提高環(huán)形間隙的填充質(zhì)量。對(duì)于特殊地段的漿液應(yīng)該選擇硬性漿料，保證管片襯砌能夠充分支撐地層，降低施工環(huán)節(jié)中土體變形情況。如果需要對(duì)距離隧道較近的側(cè)穿構(gòu)筑物進(jìn)行跟蹤注漿處理，需開展隧道附近基礎(chǔ)與注漿管加固施工作業(yè)。

1.2" "既有線路的盾構(gòu)下穿

1.2.1" "穿越前控制

對(duì)新建線路和既有線路的幾何關(guān)系進(jìn)行勘察，合理調(diào)查既有線路運(yùn)營(yíng)現(xiàn)狀，涵蓋結(jié)構(gòu)表面維修狀況等。在適合部位事先開展地層加固處理，開展盾構(gòu)下穿作業(yè)前，對(duì)盾構(gòu)展開全面檢查以及保養(yǎng)，保證順利穿過相關(guān)線路。展開試掘進(jìn)作業(yè)，深度為15m，結(jié)合掘進(jìn)效果對(duì)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，結(jié)合掘進(jìn)效果對(duì)掘進(jìn)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，提供下穿作業(yè)參考數(shù)值。盾構(gòu)與構(gòu)邊相距12m時(shí)，全面檢查、維修盾構(gòu)，保證盾構(gòu)能夠穩(wěn)定運(yùn)行。

1.2.2" "穿越環(huán)節(jié)控制

積極開展盾構(gòu)控制工作，合理調(diào)整其姿態(tài)，對(duì)掘進(jìn)偏差及時(shí)予以糾正，盡可能控制土體擾動(dòng)問題。對(duì)掘進(jìn)速度進(jìn)行充分控制，監(jiān)控出土量，進(jìn)而提高注漿作業(yè)及時(shí)性與正面土壓合理性。借助強(qiáng)化同步，開展二次注漿處理，以控制地層損失。

襯砌環(huán)在脫出盾尾過程中，進(jìn)行同步壓漿處理，同時(shí)合理提高壓漿量，對(duì)開挖輪廓和管片的建筑間隙進(jìn)行填充處理。保證盾尾密封效果，基于盾構(gòu)后方的10環(huán)位置對(duì)管片背后展開二次注漿處理，保證同步注漿量充足。

2" "工程概況

某地鐵工程位于HZ區(qū)，其中涵蓋FT、TX、TW隧道工程。FT隧道長(zhǎng)度約為700m，選擇礦山法開展施工活動(dòng)。TX隧道約為350m，TW隧道約為1400m，選擇盾構(gòu)法開展施工活動(dòng)。G地鐵工程開展隧道工程時(shí)，穿越住宅、橋梁等構(gòu)筑物。

3" "前期調(diào)查工作

開展下穿施工活動(dòng)前，對(duì)周邊構(gòu)筑物進(jìn)行全面調(diào)查。內(nèi)容主要涵蓋：對(duì)線路沿線構(gòu)筑物狀況進(jìn)行攝影以及記錄?？茖W(xué)編制調(diào)查表，其內(nèi)容主要涵蓋構(gòu)筑物狀況、構(gòu)筑物記錄號(hào)等信息。

采用目測(cè)方式對(duì)構(gòu)筑物表面修整以及保養(yǎng)維修等情況進(jìn)行調(diào)查。對(duì)構(gòu)筑物傾斜度進(jìn)行調(diào)查，豎向誤差控制在10mm以內(nèi)[2]。

4" "構(gòu)筑物的保護(hù)方案

對(duì)于隧道穿越的構(gòu)筑物詳細(xì)制定保護(hù)方案，按照沿線構(gòu)筑物調(diào)查結(jié)構(gòu)，與地方管理部門、設(shè)計(jì)單位等參建方制定科學(xué)制定可行、合理方案[3]。按照隧道與沿線構(gòu)筑物之間位置關(guān)系，將方案劃分為一些類型。先進(jìn)行樁基托換，再對(duì)暗挖隧道穿越構(gòu)筑物基樁的10m外位置，進(jìn)行超前鉆探處理獲取地質(zhì)信息，然后對(duì)洞內(nèi)開展注漿處理，將五榀鋼格柵密布在樁基下方。

強(qiáng)化初期指揮，積極開展監(jiān)測(cè)工作，定期開展加固注漿處理。開展施工活動(dòng)前，應(yīng)該對(duì)構(gòu)筑物開展地層預(yù)加固處理。

選擇洞內(nèi)注漿方法對(duì)拱頂90°×6m區(qū)域內(nèi)的土層進(jìn)行加固處理，沿著線路方向開展角度作業(yè)，長(zhǎng)度設(shè)計(jì)為19.31m。選擇1：0.9的M30水泥開展注漿作業(yè)。

5" "穿越復(fù)雜構(gòu)筑物的地鐵隧道施工關(guān)鍵技術(shù)

5.1" "盾構(gòu)穿越構(gòu)筑物施工

TW隧道穿越既有構(gòu)筑物，盾構(gòu)的掘進(jìn)參數(shù)會(huì)嚴(yán)重影響地層沉降度與變形情況。為了確保構(gòu)筑物的安全性，需要積極遵循相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，具體要求如下：

對(duì)施工沉降量最大允許值、水平位移以及不均勻沉降標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)定。對(duì)盾構(gòu)壓力進(jìn)行嚴(yán)格控制，按照隧道土層與埋深情況對(duì)土倉中心壓力值進(jìn)行設(shè)定，保證壓力波動(dòng)不超出±0.02MPa。開展施工活動(dòng)時(shí)，結(jié)合監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)以及施工經(jīng)驗(yàn)，對(duì)盾構(gòu)穿越構(gòu)筑物過程中土壓力進(jìn)行確定。

推進(jìn)速度保持在3cm/min左右，確保刀盤轉(zhuǎn)速、推進(jìn)速度以及出土速度等滿足注漿速度要求，日推進(jìn)5環(huán)。盾構(gòu)機(jī)在穿越構(gòu)筑物過程中，保證出土量保持在98%左右，確保東溝機(jī)切口的上方土體微量隆起在1mm以內(nèi)。開展施工活動(dòng)時(shí)，對(duì)同步注漿壓力、配比、漿液質(zhì)量以及注漿量進(jìn)行有效控制。及時(shí)充填環(huán)形空隙，注漿量應(yīng)該是200%的理論注漿值。

對(duì)盾構(gòu)糾偏量進(jìn)行嚴(yán)格控制，盾構(gòu)機(jī)在進(jìn)入構(gòu)筑物的影響范圍之前，需要進(jìn)行調(diào)整姿態(tài)。若構(gòu)筑物沉降量比沉降允許值大，應(yīng)該開展跟蹤注漿處理。構(gòu)筑物若屬于天然淺基礎(chǔ)，則需要對(duì)構(gòu)筑物變形問題進(jìn)行深入監(jiān)測(cè)分析。結(jié)合地表隆陷情況，及時(shí)注漿填充環(huán)形間隙，盡量減少地層損失。選擇布點(diǎn)方式對(duì)受影響的構(gòu)筑物進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并以此為基礎(chǔ)進(jìn)行預(yù)測(cè)[4]。

5.2" "樁基托換

5.2.1" "樁基托換的調(diào)查與處理

對(duì)隧道穿過的樁基來講，隧道施工會(huì)對(duì)構(gòu)筑物傳力體系造成破壞，為此應(yīng)該采用托換方式為既有構(gòu)筑物提供安全保障。借助托換梁以及樁基對(duì)原傳力體系進(jìn)行替換[5]，樁基托換的調(diào)查與處理措施如表1所示。

從表1可知，HD路線橋的3#橋墩與4#橋墩選擇主動(dòng)托換方式。維護(hù)結(jié)構(gòu)為人工挖孔樁，選擇雙管旋噴樁對(duì)內(nèi)外進(jìn)行加固處理，選擇樁梁托換方式。

托換樁選擇鉆孔灌注樁，規(guī)格為4×Φ1200mm，和隧道之間凈距為1.2m。確保樁端高出隧道底2m以上，對(duì)于侵入樁基進(jìn)行破除處理。

HD路天橋樁基的樁基礎(chǔ)總計(jì)6根，有5根侵入了FT隧道，選擇洞內(nèi)被動(dòng)托換方式。托換梁選擇曲梁，厚度為800mm，寬度為2400mm。在托換梁滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求之后開展截樁處理，進(jìn)行托換處理時(shí)積極進(jìn)行監(jiān)測(cè)。一些托換樁相比于隧道拱底埋深更淺，要想保證托換施工時(shí)天橋足夠安全，需將滿堂支架設(shè)置于地面，對(duì)天橋結(jié)構(gòu)進(jìn)行臨時(shí)支撐處理[6]。

5.2.2" "主動(dòng)托換方施工流程

對(duì)托換樁、施工圍護(hù)樁以及樁間旋噴樁，開展基底旋噴處理。進(jìn)行托換樁與冠梁承臺(tái)施工，對(duì)托換梁底部模板與腳手架進(jìn)行架設(shè)，開展托換梁混凝土澆筑作業(yè)。加載千斤頂，拆除腳手架，截?cái)鄻痘瑢?duì)托換連接部位開展混凝土施工作業(yè)。將托換梁下的腳手架拆除，并進(jìn)行素混凝土回填。選擇粘性土對(duì)托換梁上部進(jìn)行回填壓實(shí)處理，之后將冠梁鑿除。

5.2.3" "樁基托換施工要點(diǎn)

選擇人工方式，借助釬錘向企口鑿入樁表面，構(gòu)建齒槽。在樁基表面進(jìn)行放樣處理，對(duì)選定位置進(jìn)行鉆孔處理，規(guī)格為Φ30，之后將Φ25消栓鋼筋植入其中，最后借助環(huán)氧乳液粘結(jié)劑進(jìn)行粘結(jié)處理。

積極根據(jù)設(shè)計(jì)要求開展鋼筋綁扎作業(yè)，安裝托換梁兩端的側(cè)模，之后開展梁體混凝土澆筑作業(yè)。安裝安全自鎖設(shè)備與千斤頂。結(jié)合新樁與托換梁之間位置關(guān)系，將500t自鎖千斤頂對(duì)稱布置于新樁上，同時(shí)將永久鋼支座設(shè)置于各個(gè)新樁上。

對(duì)于托換預(yù)頂來講，選擇分級(jí)加載方式，共分為10級(jí)，各級(jí)荷載量10%的千斤頂上限值。各級(jí)加載時(shí)間應(yīng)該在10min以上，在結(jié)構(gòu)穩(wěn)定之后開展下級(jí)加載作業(yè)，對(duì)托換柱上抬量進(jìn)行嚴(yán)格控制，對(duì)托換梁發(fā)展情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，出現(xiàn)異常問題時(shí)停止加載作業(yè)[6]。鋼筋連接選擇兩道螺釘套筒鋼筋，模板選擇木質(zhì)定型模板，選擇鋼箍進(jìn)行固定處理。在微膨脹混凝土滿足設(shè)計(jì)要求之后，將千斤頂頂力卸除，將千斤頂裝置拆除。

5.3" "盾構(gòu)穿越侵入樁基的施工

地面開展注漿加固處理。進(jìn)入加固區(qū)域之后開展整機(jī)檢修處理。刀盤達(dá)到樁基位置之后選擇停機(jī)推進(jìn)方式，將1/3渣土保留在土艙中。開倉作業(yè)，對(duì)有害氣體進(jìn)行檢測(cè)，若檢測(cè)結(jié)果滿足要求，工作人員可以進(jìn)入艙中。滿足安全之后，進(jìn)行開艙破除處理[7]。

破除樁基時(shí)，選擇人工風(fēng)鎬進(jìn)行分層破除，選擇砂輪切割機(jī)對(duì)鋼筋進(jìn)行切割處理。盾構(gòu)施工范圍與施工范圍外10cm設(shè)定為破除范圍。

破除樁基之后將土艙門關(guān)閉，土壓滿足地層的埋深要求。保證掘進(jìn)速度在10～20mm/min范圍內(nèi)。開展掘進(jìn)處理時(shí)對(duì)同步注漿量進(jìn)行控制。對(duì)地面沉降的監(jiān)測(cè)力度進(jìn)行強(qiáng)化，對(duì)信息及時(shí)進(jìn)行反饋。

5.4" 隧道下穿以及近距離旁過構(gòu)筑物施工

FT隧道沿線的構(gòu)筑物較為密集，若施工方法缺乏合理性，則會(huì)導(dǎo)致附近構(gòu)筑物出現(xiàn)開裂以及沉降問題，造成一定不良影響。下穿施工需要選擇以下措施：

積極遵循“勤量測(cè)、快封閉、強(qiáng)支護(hù)、短開挖、嚴(yán)注漿、管超前”原則開展施工活動(dòng)，降低地層沉降量。隧道下穿FA橋、YF大廈，通過HD路立交橋的F匝道等構(gòu)筑物時(shí)，選擇液壓破碎錘進(jìn)行開挖處理，控制爆破振動(dòng)施工對(duì)于構(gòu)筑物產(chǎn)生的影響。開挖之前，應(yīng)該針對(duì)超前小導(dǎo)管開展注漿處理，對(duì)地層進(jìn)行有效加固。減少開挖步距，使其低于0.5m。

開挖強(qiáng)風(fēng)化地層過程中，對(duì)于核心土預(yù)留面加以處理，進(jìn)而保證掌子面土體不會(huì)出現(xiàn)位移問題。認(rèn)真開展工序銜接，保證開挖與封閉作業(yè)速度，防止由于長(zhǎng)期暴露而造成塌方問題。

提高監(jiān)測(cè)頻率，保持2次/d以上，若發(fā)現(xiàn)沉降速率增加，應(yīng)將掌子面封閉，對(duì)其原因進(jìn)行分析，并科學(xué)制定有效措施。結(jié)合監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)施工方法合理性進(jìn)行分析，如通過上述措施還無法控制沉降，應(yīng)該進(jìn)行臨時(shí)仰拱設(shè)置。

6" "結(jié)語

綜上所述，隨著城市不斷發(fā)展，人口數(shù)量不斷增多，城市交通日益擁擠，為了緩解交通問題，各個(gè)城市開始不斷建設(shè)地下工程。然而若缺乏合理、科學(xué)的技術(shù)提供支撐，則地下工程會(huì)嚴(yán)重影響當(dāng)?shù)丨h(huán)境。開展地下隧道施工活動(dòng)時(shí)，不僅需要充分保障地表構(gòu)筑物注漿施工，還需要對(duì)其他施工技術(shù)加以重視，結(jié)合建筑技術(shù)以及城市發(fā)展需求，積極探索科學(xué)合理的施工工藝，進(jìn)而為隧道施工安全提供保障。

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