地鐵盾構施工影響因素分析及鄰近樁基穩定性研究

胡海明

中國水利水電第七工程局有限公司 四川成都 610041

1 地鐵建設項目中盾構施工技術的應用原理分析

目前，在地鐵工程施工中，盾構技術需要使用大量的施工機械和設備。其中，主要的施工機械是盾構機。從城市地鐵建設項目的建設內容來看，大部分為地下開挖工程。盾構法施工時，盾構機不僅是開挖工作的主要設備，盾構機的盾殼也是施工中的重要支撐。該設備與其他配套設備的應用構成了完善的盾構推進系統，使地鐵建設項目取得良好的施工效果，從根本上提高了建設項目的安全性，避免了安全事故的發生。在隧道開挖過程中，需要在開挖面布置切割設備，然后根據施工要求使用相應的機械設備將多余的土從隧道中運輸出來[1]。

2 地鐵盾構施工對鄰近樁基的影響

2.1 地鐵工程影響

通過對樁基礎硬度與施工現場土體硬度的比較，可以發現樁基礎的土體硬度較高，因此樁基礎可視為剛體。樁基礎一旦產生一定的遷移力，就會導致土層的產生。應力分散，改變了樁基礎的阻力和樁側阻力，影響了地基的縱向荷載。在地鐵施工過程中，盾構施工階段對鄰近樁基的影響規律主要包括：（1）豎向比較樁基與土體，發現樁基可視為剛體。（2）盾構施工過程中樁基礎形成的輔助力隨土體一起傳遞到樁基礎頂部，影響樁基礎及其底部的承載能力。這就要求相關人員在工作中引起注意。（3）地鐵隧道施工會引起地層的垂直位移，從而減小對樁基豎向方向的干擾力。

2.2 隧道工程影響

在地鐵盾構施工方法的應用中，土體產生的側向力與相鄰橋梁底部產生的縱向力沒有區別，這將導致樁基與開挖隧道產生相同的力位移。土體的橫向受力會影響鄰近樁基，導致樁基變形和傾斜。在地鐵盾構施工方法的應用過程中，樁基位置會發生變化。一旦周圍土體松動，樁基會出現彎曲現象。在地鐵隧道的施工階段，橫向遷移的干擾法律的土壤層附近的橋梁主要如下：（1）大直徑的基礎，樁基的硬度越高，和樁基側向變形的影響將會增加，從而減少地鐵建設的盾牌。對樁基和地基的影響。（2）地鐵盾構施工會導致地鐵附近土體橫向遷移變形，而沿隧道位移主要由樁基變形引起。（3）地鐵盾構隧道的建設將增加土層遷移的深度和程度。隨著深度的加深，橋梁基底側移逐漸減小，“0”值將迅速恢復[2]。

3 案例研究

3.1 工程概況

某隧道埋深9．7-13．9m。左側線路長度為3．333m，隧道斷面總長度為664．284（664．478）。在間隔的中間有一個通信通道。盾構法從橋墩一側穿越橋墩基礎時，極易影響橋墩結構，引起沉降和邊坡，包括鄰近的上部結構基礎。由于高架橋所在地區地質條件較差，只能采用長樁作為橋梁基礎。樁基長度42．7m，隧道長度4．19m（最小距離）。

3.2 現場監測與防控措施

（1）袖閥管注漿加固措施。盾構施工前，需要在橋墩周圍預埋10根套管閥管，灌漿加固施工隧道與高架橋樁之間的土體。現場施工所用灌漿漿體為：普通硅酸鹽水泥等級不低于42．5級。套管閥管預埋在隧道段外1．5m處（墩周），注漿加固深度在隧道管底部3．5m處。橋墩樁與隧道之間的距離很小，只有4．1m，因此必須提高高架橋與隧道之間水泥土的穩定性，以保證上部橋梁在盾構施工中能夠安全使用。

（2）袖閥管注漿設計。現場進行注漿時，其袖閥管注漿加固深度大約在隧道管片底部3．5m的位置，采用的注漿漿液為：不小于42．5級的普通硅酸鹽水泥和水玻璃雙液漿。

（3）施工要求及技術保證。盾構穿越橋墩時，應同時注意地下水損失，盾構機應防止于橋墩四周過分開鑿，盡可能減大開挖過程之中對于樁基鄰近土體的擾動。于開挖參數方面，應強化注漿和二次補漿除此之外展開，提升整體施工監控頻率，保證下部橋梁安全性采用。

①盾構掘進過程之中，當盾構機透過碼頭周圍時，必需嚴格控制盾構后方的土壓力，立即變更盾構掘進參數，避免出現土壓力震蕩比較小的現象。

②除此之外注漿兼顧比。貫通工程之中，使用水泥砂漿和水泥粉、粉煤灰、膨潤土、砂加水混合展開注漿。根據試驗中地表沉降量與實際施工情況，應合適變更漿料的配比[3]。

③注漿量，如果永久性支護結構正面遭壓入漿體時，會爆發下列病害：部分漿體入侵四周地層，漿體造成失水膨脹并且起固結，這把使施工過程之中造成具體需要。灌漿量遠少于理論灌漿量。依據現場施工經驗，通常相信每環灌漿量大約為理論灌漿量的1．4-1．6倍。所以，于前進環時，提議選取5．02-7．78m3的灌漿量。融合現場地質條件，最后注漿量為7m3。

（4）盾構施工現場監測分析。地表沉降數據分析，在雙線隧道盾構施工中，對橋墩的影響最大。因此，在分析計算地基沉降數據時，應重點分析同一段墩開挖施工過程中獲得的監測數據，得到如下圖1和圖2。

圖1 地層沉降實測累積沉降變化曲線

綜上所述，現場工程測的高架橋橋墩實測值比較大，而且橋墩測定點緊緊鄰隧道，受隧道工程沖擊比較小。使用數值模擬軟件計算：高架橋橋墩最為小沉降量為14．78mm，現場施工之中對于橋墩展開監測獲得的最為小沉降量為13．76mm。透過數值模擬計算結果與監測數據測量獲得的橋梁坡度比較大，測量坡度為0．31‰，全然于容許范圍之內。

圖2 地面測點沉降變形曲線

本文以此某城市地鐵X號線區間盾構掘進時，自尾部穿越其下方高架橋的工程為分析背景。對于其使用了袖閥管注漿造成隔離墻的加固技術，以此達控制樁基礎的形變的目的。根據現場實測數據的反饋，對于地層袖展開閥管注漿修繕之后，地表的下沉量及高架橋橋樁形變均遭嚴苛地掌控于設計規定范圍。