地鐵隧道穿越城市立交橋施工技術(shù)

【摘 要】隨著社會的不斷進(jìn)步，城市的不斷發(fā)展地鐵軌道交通呈現(xiàn)快速發(fā)展的趨勢，但由于城市的現(xiàn)有建筑物、構(gòu)筑物存在，在地鐵隧道建設(shè)施工中在所難免會穿越現(xiàn)有建筑物、構(gòu)筑物。本文以長沙地鐵二號線盾構(gòu)區(qū)間某立交橋?yàn)槔?，對樁基托換設(shè)計、施工工藝及其關(guān)鍵工作等做了詳細(xì)論述，為在以后城市地鐵隧道穿越構(gòu)筑物進(jìn)行樁基托換積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

【關(guān)鍵詞】地鐵隧道；穿越；立交橋；施工技術(shù)

1、工程概況

1.1 芙蓉立交橋概況

芙蓉路中心立交橋?yàn)槿龑咏Y(jié)構(gòu)，芙蓉路為下沉式車行通道，其上為跨越芙蓉路的五一大道立交橋，橋梁周邊中部為地道和人行天橋。其中，主橋基礎(chǔ)采用直徑1000㎜的人工挖孔樁，樁長：14.6m；1、3和5號地道、人行天橋基礎(chǔ)為直徑700㎜的鉆孔樁，樁長度為18.6 m，其樁基上部7米配鋼筋、，下部11.6 m為素混凝土；2、4和6號地道條形基礎(chǔ)。

1.2 區(qū)間隧道與芙蓉立交橋的關(guān)系

根據(jù)區(qū)間線路平面和縱斷面設(shè)計，2號線芙蓉廣場站～迎賓路口站區(qū)間線路下穿了3、4、5和6號地道、3、4號天橋及主橋，根據(jù)標(biāo)高關(guān)系，3、5號地道和3、4號天橋樁基礎(chǔ)侵入2號線區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)約為1.556米，與主橋樁基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的豎向凈距為5.110米。

2、施工方法

2.1施工原理

該立交橋加固方案原理是將原單獨(dú)基礎(chǔ)連成整體式的片筏基礎(chǔ)，設(shè)置結(jié)構(gòu)連體構(gòu)成組合結(jié)構(gòu)，以增加結(jié)構(gòu)剛度，克服不均勻沉降；袖閥管注漿托換法采用液壓將水泥漿液注入地層中，漿液以填充或滲透等方式排出地層中的水和空氣，起到地基土固化，提高地基土的強(qiáng)度，消除地基不均勻沉降的一種加固方法。

該立交橋加固主要分為橋底地表面下澆筑鋼筋混凝土筏板和深層地層袖閥注漿加固。該立交橋加固施工方法：基坑開挖采用小挖掘機(jī)開挖，出渣車運(yùn)輸，混凝土筏板施工完成后，進(jìn)行上部結(jié)構(gòu)鋼支撐施工。

2.2施工準(zhǔn)備

施工前用統(tǒng)一的圍擋把施工現(xiàn)場封閉，進(jìn)行交通疏解；并將施工范圍的地下管線探明，進(jìn)行遷改。

2.3施工工藝

施工工藝流程圖見圖。

3、施工方案

3.1 測量放樣

根據(jù)施工設(shè)計圖紙所給的各點(diǎn)的設(shè)計坐標(biāo)，由測量隊(duì)對各點(diǎn)進(jìn)行測量放樣為1.5*1.5m，梅花樁型布置，并用紅油漆和小鋼釘做好記號，并報測量監(jiān)理復(fù)測。

3.2 土方開挖

基坑開挖采用機(jī)械配合人工的開挖。配置一臺普通小型挖掘機(jī)，人工輔助開挖和清底，基坑開挖為施工中一個重要的工序，施工中應(yīng)按照施工規(guī)范及設(shè)計要求操作。臨時性挖方的邊坡值應(yīng)符合設(shè)計的規(guī)定。

3.3 袖閥管注漿加固

3.3.1 鉆孔施工

（1）鉆機(jī)就位后利用垂球結(jié)合水平尺檢查鉆機(jī)水平及鉆桿垂直度。同時在鉆孔鉆進(jìn)過程中對鉆孔垂直度進(jìn)行檢查。鉆機(jī)就位與設(shè)計位置偏差小于5cm，垂直偏差度小于1%。

（2）鉆孔時采用比重為1.2～1.3（水：膨潤土=1：0.36～0.58（重量比））的護(hù)壁泥漿。

（3）在鉆孔過程中要做好記錄，以供注漿作業(yè)參考。

（4）注漿孔開孔直徑不小于108 mm，終孔直徑不小于90 mm，孔口管采用直徑76 mm，壁厚4 mm的熱軋無縫鋼管，管長3 m，孔口應(yīng)埋設(shè)牢固，并有良好的止?jié){措施。

（5）為防止鉆孔與注漿施工相互干擾和注漿時漿液串孔，鉆孔按施工順序進(jìn)行。

（6）鉆進(jìn)過程中遇涌水或因巖層破碎造成卡鉆時應(yīng)停止鉆進(jìn)，進(jìn)行注漿掃孔后再行鉆進(jìn)。

（7）鉆孔順序先外圍后內(nèi)部，從外圍進(jìn)行圍、堵、截，內(nèi)部進(jìn)行填、壓，同一排間隔施工。

3.3.2 注漿管安設(shè)和注漿孔封口作業(yè)

袖閥管的制作：袖閥管Φ50mm塑料管，由兩部分組成，注漿段為帶射漿孔的花管，注漿段以上為實(shí)管。花管每隔33cm（即每米3組）鉆一組（6～8個孔）射漿孔，注漿孔呈梅花型布置，其外為長5一8cm的橡皮袖閥包裹。

每一鉆孔完成后，利用鉆機(jī)吸漿管將套殼料混和液（選用重量比為：水泥：膨潤土：水=200：30：830）壓入鉆孔內(nèi)，具體施工工藝為：將鉆桿下到孔底，用泥漿泵將拌好的套殼料經(jīng)鉆桿孔注入孔內(nèi)，將孔內(nèi)泥漿全部置換出來。然后分節(jié)（每節(jié)4米）將袖閥管下入已填滿套殼料的孔內(nèi)，相鄰兩節(jié)袖閥管采用套箍聯(lián)接，并用粘合劑粘接牢固。袖閥管接至地面后（應(yīng)高出地面30cm），向袖閥管內(nèi)灌滿清水，然后用封口蓋蓋緊袖閥管管口。

孔內(nèi)套殼料混合液已達(dá)到初凝后進(jìn)行注漿孔封口作業(yè)。封口料采用C15細(xì)石混凝土摻入適量速凝劑，封口位置為注漿孔周圍0.3m，深0.8m。

3.3.3 注漿施工

袖閥管安裝完畢后，經(jīng)監(jiān)理工程師同意后就可注漿，注漿形式采用后退式注漿，如果巖層破碎容易造成坍孔時，可采用前進(jìn)式注漿。

Ⅰ序注漿孔注漿施工

①、注漿芯管下放

袖閥管安設(shè)完成20～24小時后，下放注漿芯管，進(jìn)行壓密注漿。芯管采用2m一節(jié)Φ25鍍鋅鋼管制成，節(jié)間用螺紋套管連接。

②、制漿

采用立式攪拌桶拌制0.8：1～1：1的水泥漿，根據(jù)試驗(yàn)室確定水泥和水玻璃的加入量，確定水泥和水玻璃每桶摻量。漿液拌好后必須過篩放入儲漿桶，防止雜物進(jìn)入漿管堵塞袖閥管。為使水泥漿不發(fā)生離析，儲漿桶內(nèi)設(shè)慢速攪拌裝置。

③、漿液性能檢驗(yàn)

用量筒在儲漿桶內(nèi)準(zhǔn)確量取200ml水泥漿，倒入小塑料桶內(nèi)，在試驗(yàn)室確定其性能。

對比設(shè)計與實(shí)際膠凝時間，必要時調(diào)整緩凝劑加入量來調(diào)整雙液漿膠凝時間。

④、注漿

在漿液性能滿足要求后，即可進(jìn)行注漿施工。注漿時按設(shè)定注漿順序進(jìn)行，從下向上按步距（每步距0.5m）進(jìn)行，注漿壓力1.0～3.0MPa，通過注漿壓力控制每步距注漿效果。

Ⅰ序孔以注漿量作為主要控制標(biāo)準(zhǔn)，在注漿量達(dá)到設(shè)定值后可進(jìn)行下一步距注漿。

Ⅱ序注漿孔注漿施工

在與Ⅱ序孔相鄰的Ⅰ序注漿孔注漿24h后進(jìn)行Ⅱ序注漿孔注漿施工。Ⅱ序孔注采用雙液漿液。為控制注漿擴(kuò)散半徑，內(nèi)排壓密注漿先采用0.5～0.8MPa低壓慢注，然后采用2.0～2.4MPa定壓壓住，使?jié){液充分填充、加固土體空隙，增強(qiáng)抗?jié)B能力。

終止注漿標(biāo)準(zhǔn)

終灌標(biāo)準(zhǔn)：在注漿壓力（1.0～3.0MPa）下，注入量<1一2L/min，穩(wěn)壓15 min。在注漿過程中，應(yīng)觀察相鄰注漿孔的返水、排水、冒漿情況，若周圍有漿液冒出，說明注漿效果好。作為注漿記錄，包括注漿壓力、注漿量、水泥用量等。以地道和天橋結(jié)構(gòu)監(jiān)測值為控制標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)構(gòu)抬升值為3～5mm，即可停止注漿；注漿壓力逐步提高，當(dāng)達(dá)到設(shè)計終壓并繼續(xù)注漿10min以上。

封孔，在壓密注漿結(jié)束后，向袖閥管內(nèi)灌入水泥漿封孔。

3.4 原有承臺植筋

土方開挖至原有承臺，在原有承臺上鑿孔、植筋，植筋施工應(yīng)滿足以下要求：

（1）鉆孔后應(yīng)將孔內(nèi)塵土清理干凈；孔內(nèi)應(yīng)干燥、無積水。

（2）植筋用的粘結(jié)劑，應(yīng)使用專門的灌注器或注射器進(jìn)行灌注。灌注的方式不妨礙孔洞中的空氣排出，灌注量應(yīng)以植筋后有少許粘結(jié)劑溢出為宜。

（3）粘結(jié)劑完全固化前，不得觸動所指鋼筋。

3.5 鋼筋工程、模板工程、混凝土工程

3.5.1 鋼筋工程

進(jìn)場鋼筋按不同鋼種、等級、牌號、規(guī)格及生產(chǎn)廠家分批驗(yàn)收，分別堆放，不得混雜，且應(yīng)設(shè)立標(biāo)志，鋼筋堆置于鋼筋棚內(nèi)，若露天堆置應(yīng)墊高加遮蓋，并且按試驗(yàn)規(guī)程要求對鋼筋原材料抗拉、抗彎、焊接、時效等原始數(shù)據(jù)統(tǒng)計，并報送監(jiān)理，合格后進(jìn)行鋼筋加工及安裝。

鋼筋安裝施工前，要求工地技術(shù)主管對施工操作人員進(jìn)行書面技術(shù)交底，進(jìn)行現(xiàn)場放樣。安排質(zhì)檢員對鋼筋進(jìn)行抽檢，特別是對鋼筋搭接點(diǎn)、節(jié)點(diǎn)部位作重點(diǎn)檢查，發(fā)現(xiàn)問題，及時處理。鋼筋綁扎過程中，對復(fù)雜節(jié)點(diǎn)部位，按照設(shè)計圖紙逐根就位的順序，并要注明其先后順序，減少返工。鋼筋綁扎完成后，必須穩(wěn)定可靠，禁止從高空向網(wǎng)片墜落材料或在其上堆放物體。

3.5.2 模板工程

施工前，對模板支撐系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計、檢算，并報監(jiān)理審批，要充分保證支撐系統(tǒng)有足夠的強(qiáng)度，剛度和穩(wěn)定性，并且拆卸、安裝方便，可重復(fù)使用。

3.5.3 混凝土工程

混凝土采用商品混凝土。結(jié)構(gòu)施工前事先對攪拌站的混凝土質(zhì)量，供應(yīng)能力，原材料等進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，選擇質(zhì)量有保證的攪拌站。澆注前根據(jù)交通情況選擇合適運(yùn)輸線路，確保砼供應(yīng)暢通，連續(xù)澆注?；炷恋恼駬v采取定人、定崗、定責(zé)的方法，不漏振，不過振確?；炷翐v鼓密實(shí)?；炷琉B(yǎng)護(hù)采用灑水覆蓋養(yǎng)護(hù)，混凝土養(yǎng)護(hù)時間不少于14天。

3.6 施工監(jiān)測

3.6.1 監(jiān)測項(xiàng)目

在建筑物加固期間和盾構(gòu)施工過程中應(yīng)進(jìn)行地表沉降建筑物（地道和天橋）沉降，建筑物（地道和天橋）位移與傾斜，建筑物（地道和天橋）裂縫，地下水位進(jìn)行監(jiān)測，具體監(jiān)測情況如下：

隧道監(jiān)控量測表

序號監(jiān)控項(xiàng)目名稱量測儀器及工具測點(diǎn)布置量測間隔時間

1～15天16天～1個月1～3個月3個月以后

1地表下沉水準(zhǔn)儀、水平尺等每5米一個斷面1次∕天1次∕2天1～2次∕周1～3次∕月

2拱頂和隧底下沉水準(zhǔn)儀、水準(zhǔn)尺、鋼尺、

測桿等每5米一個斷面1～2次∕天1次∕2天1～2次∕周1～3次∕月

3周邊凈空位移各種類型收斂計每5米一個斷面1～2次∕天1次∕2天1～2次∕周1～3次∕月

4建筑物（地道或天橋）沉降水準(zhǔn)儀、水平尺等沿建筑物20～15mm，

且相鄰柱位沉降差<0.2%L1次∕天

5建筑物（地道或天橋）

位移與傾斜水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀等施工影響范圍內(nèi)的建筑物1次∕天

6建筑物（地道或天橋）裂縫 施工影響范圍內(nèi)的建筑物1次∕天

7地下水位 沿每棟建筑物周邊間距

20～25m設(shè)置一個1次∕天

3.6.2 監(jiān)測資料的收集和信息反饋

堅(jiān)持長期的、連續(xù)的、定人、定時、定儀器地進(jìn)行收集資料，用專用表格做好記錄，做到簽字齊全，用計算機(jī)進(jìn)行整理，繪制各種類型的表格和曲線圖，對監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行一致性和相關(guān)性分析，預(yù)測最終位移值，預(yù)測結(jié)構(gòu)物的安全性，及時反饋指導(dǎo)施工。

3.7 施工注意事項(xiàng)

（1）施工前應(yīng)對被托換樁施工圖紙進(jìn)行學(xué)習(xí)并與現(xiàn)場實(shí)際情況進(jìn)行對比，當(dāng)差異較大時，應(yīng)立即通知設(shè)計、監(jiān)理、業(yè)主等有關(guān)部門。

（2）施工前加強(qiáng)對地下管線的調(diào)查，施工中加強(qiáng)對管線的保護(hù)，影響施工的要同有關(guān)部門協(xié)調(diào)進(jìn)行處理。

（3）必須保證對原有承臺植筋的質(zhì)量，確保原有承臺與現(xiàn)有承臺形成統(tǒng)一整體。

（4）必須確保注漿加固質(zhì)量，增加土體整體型。

（5）施工中加強(qiáng)施工監(jiān)測，確保施工安全。

4、結(jié)語

實(shí)踐證明，地鐵隧道穿越立交橋進(jìn)行樁基托換，必須根據(jù)工程所處的地理環(huán)境和工程地質(zhì)情況，針對工程特點(diǎn)，在確保道路行車安全和施工安全前提下，制定切實(shí)可行的施工方案和相關(guān)措施，制定詳細(xì)的應(yīng)急預(yù)案及監(jiān)測方案，保證盾構(gòu)機(jī)安全通過。

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