淺談盾構施工穿越立交橋箱涵施工方案

吳波浪

摘要：總結并分析了西安地鐵盾構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，并結合西安地鐵的地表沉降現象，驗證了該施工方案的實用性和可借鑒性。

關鍵詞：地質、方案、工藝

1、工程概況及水文地質情況

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～朝陽門站區間隧道（簡稱：五朝區間）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、右線區間分別長：851.958m和847.95m，均采用盾構法施工。

朝陽門立交橋為箱涵結構，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。基礎為混凝土灌注樁基，樁長：13.8m，樁底2m范圍內為C25素混凝土，其余為鋼筋混凝土。盾構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 工程地質及水文地質

盾構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粉質粘土層中，區間隧道與立交橋箱涵底板最小凈距約為7.882m（其中粉質粘土層厚約為2.989m，古土壤層厚約3.3m，飽和新黃土層厚約1.4 m），箱涵結構位于新黃土（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、盾構過朝陽門立交橋施工方案

2.1 盾構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構，整體性比較好，盾構機切削樁體為素混凝土樁，未影響樁體鋼筋，故對箱涵結構影響不大，因此盾構在通過該立交橋時，主要從調整盾構相關掘進參數方面入手，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構物的安全。

2.2 盾構掘進切素混凝土樁施工方法

（1）參數選取方法

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

（2）當盾構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。當刀盤推力變化不大時，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；當刀盤推力突然增大，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，可繼續降低貫入度，直到推力控制在7000kN范圍內。

（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，防止滲水。掘進過程中向土倉內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。在盾構后約10環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 盾構機刀盤改造方法

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

3、應急預案

3.1 應急方案

監測項目 監測數據 采取措施

箱涵及地面變形 隆起3mm以上，沉降10mm以上 1）進行盾構二次注漿；

2）應急袖閥管注漿；

箱涵及地面變形 隆起4mm以上，沉降12mm以上 報告業主、設計及總體，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 朝陽門立交橋應急措施

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

1、備一套注漿系統，備足相應的注漿材料，保證可及時實施注漿。

2、對在現場周圍設置警示牌，使行人和車輛繞行。并積極和產權單位、監理單位等有關單位商討對策，及時處理。

3、若發現地層結構或立交橋結構與設計圖不符的，及時報告有關單位，并請其進行復核。核對后，再進行加固方案設計和處理。

4、聯系交通部門封鎖事發地段交通，并派專人進行交通疏解。

5、維護好事發地點，無關人員不得靠近或擅自進入。

6、檢查事故作業面，及時進行橋體的加固工作，防止發生坍塌。

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

結束語：盾構機穿越立交橋由于采用切削板樁的施工方案，盾構機右線已于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，在建筑物變形監測中，變形監測控制在（+2，-10）mm范圍內，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。