盾構(gòu)下（側(cè)）穿建構(gòu)筑物施工關(guān)鍵技術(shù)研究

張瑩，劉克強(qiáng)

（中交一公局第八工程有限公司，天津 300171）

1 工程概況

1.1 區(qū)間與硚孝高速關(guān)系

金銀湖停車場(chǎng)站—二雅路站區(qū)間從金銀湖停車場(chǎng)站沿金山大道鋪設(shè)，在金山大道與張柏路交叉口處側(cè)穿硚孝高速主橋及匝道橋的橋樁，與橋樁最近處距離約2.3m。

（1）盾構(gòu)區(qū)間側(cè)穿硚孝高速主橋橋樁

硚孝高速橫跨金山大道處臨近盾構(gòu)隧道的橋樁樁樁徑D=1.8m，樁長(zhǎng)約50m，樁底已入巖且計(jì)算樁承載力時(shí)已扣除盾構(gòu)范圍內(nèi)的側(cè)摩阻力損失；橋樁距離盾構(gòu)隧道最近處約3.0m，隧道覆土16.97m，位于（7-2）黏土層中（圖1）。

（2）盾構(gòu)區(qū)間側(cè)穿硚孝高速B匝道橋樁

硚孝高速B匝道橋樁的樁徑D=1.2m，樁長(zhǎng)約45m，樁底已入巖且計(jì)算樁承載力時(shí)已扣除盾構(gòu)范圍內(nèi)的側(cè)摩阻力損失；橋樁距離盾構(gòu)隧道最近處約2.3m，此處隧道覆土17.68m，位于（7-2）黏土、（7-2a）粉質(zhì)黏土層中。

（3）盾構(gòu)區(qū)間在二雅路站右線小里程端接收位置。

右K38+279.047—右K38+236.547側(cè)穿硚孝高速匝道路基基礎(chǔ)處理預(yù)應(yīng)力管樁，最近處約2.5m，管樁直徑300mm，樁長(zhǎng)約22m，路基段采用泡沫混凝土填充，路基段最高約3.5m。此處隧道覆土11m，穿越地層為10-2黏土和10-2a粉質(zhì)黏土層。

1.2 區(qū)間與既有6號(hào)線一期出入線明挖區(qū)間關(guān)系

（1）下穿既有6號(hào)線一期出入線明挖區(qū)間

區(qū)間右線隧道在進(jìn)入金銀湖公園站前斜下穿既有6號(hào)線一期出入線明挖區(qū)間，下穿范圍為右K36+136.978—右K36+235.747，隧道與既有明挖區(qū)間最小豎向凈距約3.37m，隧道與明挖區(qū)間圍護(hù)樁最小平面凈距0.6m（圖1右）。

圖1 區(qū)間隧道與硚孝高速匝道橋樁關(guān)系剖面圖（單位：mm）

（2）側(cè)穿既有6號(hào)線一期出入線明挖區(qū)間

區(qū)間左右線隧道進(jìn)入金銀湖公園站前側(cè)穿既有6號(hào)線一期出入線明挖區(qū)間，最小平面凈距為2.6m。

2 穿越前準(zhǔn)備工作

2.1 確定側(cè)穿橋樁施工范圍

在硚孝高速盾構(gòu)側(cè)穿樁基的覆土深度和地層狀況，盾構(gòu)施工影響范圍在盾構(gòu)刀盤距離出入場(chǎng)線和盾尾穿過出入場(chǎng)線后30m范圍作為盾構(gòu)穿越范圍。盾構(gòu)機(jī)進(jìn)入穿越點(diǎn)前，將盾構(gòu)姿態(tài)調(diào)整至最佳狀態(tài)，并做好盾構(gòu)機(jī)自動(dòng)導(dǎo)向系統(tǒng)的復(fù)核以及人工測(cè)量。

2.2 穿越前技術(shù)準(zhǔn)備

（1）在穿越硚孝高速橋樁時(shí)，施工監(jiān)測(cè)單位要加密監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布置，監(jiān)測(cè)次數(shù)初步確定為每天兩次。

（2）在穿越硚孝高速時(shí)，考慮在適當(dāng)時(shí)間啟動(dòng)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)設(shè)備，自動(dòng)化設(shè)備能更好地保證監(jiān)測(cè)的頻率，為盾構(gòu)掘進(jìn)提供充分的技術(shù)參考。

（3）落實(shí)盾構(gòu)穿越重大危險(xiǎn)源的監(jiān)測(cè)信息報(bào)送機(jī)制。

圖2 金銀湖停車場(chǎng)站-—銀湖公園站區(qū)間與既有出入線明挖區(qū)間剖面關(guān)系圖（單位：mm）

3 施工措施

3.1 盾構(gòu)推進(jìn)和地層變形的控制

盾構(gòu)區(qū)間采用土壓平衡式盾構(gòu)，其應(yīng)用土壓來平衡開挖面的土體，達(dá)到對(duì)盾構(gòu)開挖面的支護(hù)。同時(shí)根據(jù)推進(jìn)的參數(shù)調(diào)整其注漿，將地層變形和軸線控制在要求的范圍之內(nèi)。

3.2 主要參數(shù)設(shè)定

（1）設(shè)置合理的土壓力，防止超挖

在盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)的過程中，根據(jù)計(jì)算和掘進(jìn)數(shù)據(jù)及時(shí)調(diào)整土壓力值，設(shè)置合理的土壓力值及相宜的推進(jìn)參數(shù)，避免超挖，以減少對(duì)土體的擾動(dòng)。實(shí)際土倉(cāng)壓力的設(shè)定值=計(jì)算土壓力+土壓力修訂值，修訂值應(yīng)根據(jù)盾構(gòu)穿越前100環(huán)的試驗(yàn)段掘進(jìn)參數(shù)確定。

（2）嚴(yán)格控制出土量

掘進(jìn)每環(huán)管片的出土量影響土壓的均衡及地面沉降，掘進(jìn)出土損失量應(yīng)控制在0.5%以內(nèi)，一旦盾構(gòu)掘進(jìn)出土量沒有控制好，易呈現(xiàn)超挖現(xiàn)象，導(dǎo)致正面巖土失穩(wěn)、坍塌，所以此段施工，務(wù)必在土壓平衡姿態(tài)進(jìn)行掘進(jìn)，過程中嚴(yán)格控制出土量。

（3）渣土改良

為保證一個(gè)合理的施工范圍，降低刀盤的磨損，在盾構(gòu)施工過程預(yù)先對(duì)土體進(jìn)行改良，通過渣土改良，以減小刀盤的扭矩，降低油壓，使土體具良好的和易性。通過泡沫+水進(jìn)行渣土改良，泡沫組成：壓縮空氣和泡沫溶液混合而成。施工過程中按照實(shí)際土層及出土情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。

（4）同步注漿

嚴(yán)格控制漿液質(zhì)量，盾構(gòu)側(cè)穿硚孝高速施工期間同步注漿要做到及時(shí)、足量、均勻，確保及時(shí)、充分地填補(bǔ)建筑物的空隙，最大限度地減少地面變形和分段位移。盾構(gòu)隧道施工中加強(qiáng)掘進(jìn)參數(shù)控制和及時(shí)同步注漿，加強(qiáng)二次注漿，下穿范圍及平面凈距6m范圍管片配筋加強(qiáng)并增設(shè)注漿孔。同時(shí)對(duì)明挖隧道進(jìn)行自動(dòng)化監(jiān)測(cè)，嚴(yán)格按照三級(jí)預(yù)警體制執(zhí)行。

（5）嚴(yán)格控制盾構(gòu)掘進(jìn)軸線

根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，為了減少地面沉降，在高速行駛的過程中，嚴(yán)禁糾正大量的偏差，左右面積千斤頂力差和相鄰兩面積千斤頂力差不應(yīng)過大。施工管理過程中可以確保盾構(gòu)機(jī)均衡勻速施工，盾構(gòu)姿態(tài)不斷變化具有不可過大、過頻。避免盾構(gòu)與管片之間夾角過大造成水土流失。

4 盾構(gòu)下穿建筑物過后的技術(shù)措施

4.1 二次補(bǔ)漿措施

為盡量確保地面沉降在控制范圍內(nèi)，穿越過程中，在同步注漿的基礎(chǔ)上，進(jìn)行跟蹤二次注漿輔以環(huán)箍注漿，根據(jù)實(shí)際底邊監(jiān)測(cè)情況及測(cè)量情況選擇在脫出盾尾的第4環(huán)～第8環(huán)管片，采用雙液漿每間隔5環(huán)打好環(huán)箍，使隧道縱向形成間斷的止水隔離帶，注漿順序由下至上。

4.2 盾構(gòu)穿越硚孝高速洞內(nèi)加固措施

在右K38+236.547—右K38+102.607、左K37+850.000—左K37+864.000、左K37+675.500—左K37+689.500、右K37+745.000—右K37+780.000左K37+743.000—右K37+778.000范圍內(nèi)使用加強(qiáng)管片（Ⅱ型管片），盾構(gòu)側(cè)穿硚孝高速時(shí)，利用加強(qiáng)管片吊裝孔為注漿孔對(duì)周圍2～3m的范圍進(jìn)行注漿加固。

4.3 徑向注漿施工工藝

（1）鉆孔位置確定

依據(jù)施工設(shè)計(jì)圖，針對(duì)不同部位進(jìn)行洞內(nèi)徑向注漿。

（2）施工流程

①開孔

利用隧道管片增設(shè)的注漿孔進(jìn)行開孔，安裝單向止水閥，用手持鉆機(jī)進(jìn)行開孔安裝注漿管。

②鉆孔注漿

I.注漿管處理

采用直徑42mm的無縫鋼管，壁厚3.5mm，長(zhǎng)度3m。長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)鉆探情況適當(dāng)調(diào)整。排水孔應(yīng)設(shè)置在距管底不小于2.2m的范圍內(nèi)，孔間距為10～15cm，溢流孔布置為4mm的梅花形。在將花管放入管中之前，用貼片或膠帶粘貼并密封漿液孔。

II.注漿管安裝

風(fēng)洞鑿巖機(jī)是用來在打開的地方鉆孔的。然后安裝注漿頭進(jìn)行注漿，注漿結(jié)束之后拆除注漿管，用微膨脹水泥進(jìn)行封堵。

5 施工監(jiān)測(cè)

5.1 監(jiān)測(cè)目的以及范圍

（1）及時(shí)掌握和提供硚孝高速對(duì)應(yīng)區(qū)域在盾構(gòu)施工期變形信息和安全狀態(tài)；

（2）指導(dǎo)盾構(gòu)掘進(jìn)安全施工，保證硚孝高速運(yùn)營(yíng)安全；

（3）積累工程監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，為后續(xù)相似工程施工積累資料；

（4）盾構(gòu)側(cè)穿隧道側(cè)穿匝道橋樁，最近處距離樁基約2.3m；聯(lián)絡(luò)通道兼泵房側(cè)穿橋樁，距離橋樁外邊3.0m，隧道側(cè)穿主橋橋樁。最近處距離樁基約3.0m，監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)均布置在監(jiān)測(cè)范圍30m以外。

5.2 測(cè)點(diǎn)保護(hù)和修復(fù)及數(shù)據(jù)連接

測(cè)點(diǎn)位置旁邊均用醒目材料進(jìn)行標(biāo)識(shí)，以此來提醒注意保護(hù)。

測(cè)量點(diǎn)損壞后，應(yīng)立即掩埋在原位置。

5.3 監(jiān)測(cè)周期及頻率

在盾構(gòu)穿越過程中，對(duì)位移變化異常的特殊工況的觀測(cè)次數(shù)應(yīng)進(jìn)行適當(dāng)加密。必要時(shí)進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤監(jiān)測(cè)并及時(shí)反饋。在盾構(gòu)穿越期間，由專職人員全天候穿越周圍環(huán)境巡查，及時(shí)觀察異常信息。

6 結(jié)語

穿越既有運(yùn)營(yíng)線路出入場(chǎng)線明挖區(qū)間隧道施工具有下穿越距離近、側(cè)穿距離長(zhǎng)的特點(diǎn)，采用了渣改良及自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)，總體上能夠達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，具有一定創(chuàng)新性。采用渣土改良技術(shù)及隧道內(nèi)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)，做到了全天候監(jiān)測(cè)，保障了既有線的正常運(yùn)營(yíng)，降低了施工風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)節(jié)約。