淺談盾構(gòu)施工穿越立交橋箱涵施工方案

吳波浪

摘要：總結(jié)并分析了西安地鐵盾構(gòu)施工穿越立交橋箱涵，同時介紹了成功的施工方案和保護方法，并結(jié)合西安地鐵的地表沉降現(xiàn)象，驗證了該施工方案的實用性和可借鑒性。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)、方案、工藝

1、工程概況及水文地質(zhì)情況

1.1工程概況

西安市地鐵一號線（后圍寨～紡織城段）工程的五路口站～朝陽門站區(qū)間隧道（簡稱：五朝區(qū)間）起迄里程為Z（Y）DK21+536.250～Z（Y）DK22+384.200（其中ZDK22+274.282 ～ZDK22+270.274 長鏈4.008m），左、右線區(qū)間分別長：851.958m和847.95m，均采用盾構(gòu)法施工。

朝陽門立交橋為箱涵結(jié)構(gòu)，箱涵底板下至隧道頂部最小覆土厚度為7.882m，最大覆土厚度為8.282m。基礎(chǔ)為混凝土灌注樁基，樁長：13.8m，樁底2m范圍內(nèi)為C25素混凝土，其余為鋼筋混凝土。盾構(gòu)通過朝陽門立交橋下方時，需切割立交橋樁基侵入隧道的素砼部分，切割高度為0.702～1.118m。該建筑物周邊地面沉降要求（+5mm，-15mm）。

1.2 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)

盾構(gòu)在穿越朝陽門立交橋下部時主要位于4-1老黃土層中，隧道底部位于4-4粉質(zhì)粘土層中，區(qū)間隧道與立交橋箱涵底板最小凈距約為7.882m（其中粉質(zhì)粘土層厚約為2.989m，古土壤層厚約3.3m，飽和新黃土層厚約1.4 m），箱涵結(jié)構(gòu)位于新黃土（濕陷）、新黃土（飽和）、飽和軟黃土層中，底部覆土為素填土，上面為交通主干道。地下水位埋深約6.5m。

2、盾構(gòu)過朝陽門立交橋施工方案

2.1 盾構(gòu)過朝陽門立交橋風險分析

本段隧道頂距立交橋底板間覆土厚度約為7.882m，大于一倍隧道洞徑，且由于該立交橋為箱涵結(jié)構(gòu)，整體性比較好，盾構(gòu)機切削樁體為素混凝土樁，未影響樁體鋼筋，故對箱涵結(jié)構(gòu)影響不大，因此盾構(gòu)在通過該立交橋時，主要從調(diào)整盾構(gòu)相關(guān)掘進參數(shù)方面入手，如推力、掘進速度等，以及及時糾偏、及時進行同步注漿和二次注漿，來保證減小地面沉降及對周圍土體的擾動來控制朝陽門立交橋結(jié)構(gòu)物的安全。

2.2 盾構(gòu)掘進切素混凝土樁施工方法

（1）參數(shù)選取方法

在盾構(gòu)機到達素混凝土樁前3環(huán)開始，將盾構(gòu)機參數(shù)調(diào)整到切削素樁時的掘進參數(shù)，觀測盾構(gòu)機推力、扭矩及土倉壓力，作為掘進盾構(gòu)機切削素樁時土的土壓力標準。該3環(huán)管片貫入度4mm/rpm，推力不大于7000kN。

（2）當盾構(gòu)機刀盤到達素樁部位開始切削樁體時，注意刀盤推力和扭矩的變化。當?shù)侗P推力變化不大時，可適當增加刀盤的貫入度，可按5mm/rpm掘進，但必須控制刀盤推力不大于7000kN；當?shù)侗P推力突然增大，增大的推力不超過原土壓力標準的40%時，仍按4mm/rpm貫入度進行掘進；當增大推力超過原推力標準的40%時，應(yīng)降低刀盤的貫入度，按3mm/rpm，選取進行掘進，若刀盤推力仍比較大時，可繼續(xù)降低貫入度，直到推力控制在7000kN范圍內(nèi)。

（3）土倉壓力保持在0.17～0.2MPa、同步注漿量4～5m3、同步注漿壓力1.8～2.5bar，增加盾尾密封油脂用量，防止?jié)B水。掘進過程中向土倉內(nèi)注入高濃度泥漿或泡沫，改善土體的和易性，使土體中的顆粒和泥漿成為一整體，有效的攜帶出切削后的混凝土渣。

（4）及時進行二次注漿。在盾構(gòu)后約10環(huán)處再向襯砌背后進行二次注漿，以彌補同步注漿的不足，以有效控制地面沉降，較少對路面的影響。二次注漿壓力2～2.5bar。在盾構(gòu)機通過朝陽門立交橋后，在朝陽門立交橋段管片周圍進行支撐加固，防止管片滑動、上浮等對周圍土體擾動。

2.3 盾構(gòu)機刀盤改造方法

五～朝區(qū)間右線使用的小松盾構(gòu)機采用外置注漿管。因此，在此次刀盤改造中，增加了34把撕裂刀，同時，盾構(gòu)過素混凝土樁時超挖刀達到最大伸出量120mm，以保證盾構(gòu)機注漿管能順利通過，不被樁體卡住。

3、應(yīng)急預案

3.1 應(yīng)急方案

監(jiān)測項目 監(jiān)測數(shù)據(jù) 采取措施

箱涵及地面變形 隆起3mm以上，沉降10mm以上 1）進行盾構(gòu)二次注漿；

2）應(yīng)急袖閥管注漿；

箱涵及地面變形 隆起4mm以上，沉降12mm以上 報告業(yè)主、設(shè)計及總體，進一步采取保護措施。

箱涵及地面變形 隆起5mm以上，沉降15mm以上 停止施工，請專家組，分析原因，對拱橋采取救護措施。

局部傾斜 超過0.001

3.2 朝陽門立交橋應(yīng)急措施

在穿越過程中一旦出現(xiàn)不可預見因素而引起箱涵沉降、傾斜超過預警值，立即啟動應(yīng)急預案，采取如下應(yīng)急預案：

1、備一套注漿系統(tǒng)，備足相應(yīng)的注漿材料，保證可及時實施注漿。

2、對在現(xiàn)場周圍設(shè)置警示牌，使行人和車輛繞行。并積極和產(chǎn)權(quán)單位、監(jiān)理單位等有關(guān)單位商討對策，及時處理。

3、若發(fā)現(xiàn)地層結(jié)構(gòu)或立交橋結(jié)構(gòu)與設(shè)計圖不符的，及時報告有關(guān)單位，并請其進行復核。核對后，再進行加固方案設(shè)計和處理。

4、聯(lián)系交通部門封鎖事發(fā)地段交通，并派專人進行交通疏解。

5、維護好事發(fā)地點，無關(guān)人員不得靠近或擅自進入。

6、檢查事故作業(yè)面，及時進行橋體的加固工作，防止發(fā)生坍塌。

7、視橋體損壞的嚴重程度選擇合理的急救措施，如發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場人員傷亡事故應(yīng)迅速搶救，但不應(yīng)使用大型機械等高硬度工具，以免發(fā)生二次傷害。

結(jié)束語：盾構(gòu)機穿越立交橋由于采用切削板樁的施工方案，盾構(gòu)機右線已于2010年12月12日～2010年12月21日已安全順利穿越朝陽門立交橋箱涵，在建筑物變形監(jiān)測中，變形監(jiān)測控制在（+2，-10）mm范圍內(nèi)，證明了該施工方法在西安地鐵立交橋板樁切削和箱涵保護得到有效的肯定，對今后盾構(gòu)機穿越立交橋進行板樁切削和箱涵保護起到了參考指導作用。