雙線隧道盾構施工對鄰近樁基的影響分析

沈 杰

（柳州鐵道職業技術學院，廣西 柳州 545616）

當隧道近鄰橋梁時，開挖隧道會影響橋梁結構的安全穩定進而影響橋梁的運營安全。而盾構隧道穿越鄰近橋梁時首先影響橋梁的樁基礎：隨著隧道的開挖，巖體原有的地應力平衡狀態被打破，盾構開挖面造成地層損失及應力擾動，引起圍巖變形，并作用于橋梁樁基上，使得樁基產生了不利變形和內力，降低了其安全穩定性。

1 盾構施工引起的地層變形規律及其對鄰近橋樁的影響

1.1 土體損失的影響

在地鐵盾構掘進的過程中，土體開挖使周圍土體卸載，同時由于地鐵盾構掘進機開挖面的直徑大于地鐵管道直徑，所以在地鐵管道外壁和土體間會產生2～4cm 的環形空隙，采用注漿填充這些空隙，減小土體損失量。導致地層損失的因素有很多，掘進面土體的位移變形，使隧道斷面產生收斂，引起地層損失。采用盾構開挖時，不及時注漿會使隧道管道土體擠入環形空隙，引起地層損失。土壓力使隧道襯砌產生的微量變形也同樣會導致地層損失。

1.2 盾構掘進速度的影響、隨著盾構機開挖速度的加快，同時工程進度也會得到加快。但盾構機出土速度跟不上的話，盾構機腹板的擠土壓力將增大，進而會引起地面隆起變形，盾構施工時應避免上述情況的發生。地層條件以及盾構機出土的能力決定開挖速度，開挖時應始終保持腹板正面壓力略大于靜止側壓力。

1.3 盾構施工對既有橋樁基礎的影響

摩擦型群樁是群樁作用的一種重要形式，它的受力機理是通過樁與樁身周圍的土體之間的摩擦力來承擔上部結構的荷載，大部分的上部荷載被消耗在樁側摩阻力，只有小部分可以傳遞到樁端底部。與單樁作用稍有點不同，由于樁土之間的作用，群樁的沉降量會大于單樁作用時的沉降量。而且遇到特殊情況，如樁端土比較軟的時候，這時樁端就會產生刺入式變形，從而導致樁和承臺的沉降量不一致，以致樁土與承臺之間的作用力加大。

與摩擦型群樁類似，端承型群樁也是群樁作用的一種常見的形式，它的受力機理是通過樁身把上部的荷載直接傳遞到樁端，從而這種傳遞方式相對于摩擦型而言，樁身兩側所受的摩擦力發揮作用較小，主要是靠樁端來承受上部的荷載。

2 盾構隧道引起的橋梁樁基礎變形現場監測與防控措施

2.1 盾構掘進過程

盾構掘進通過時，嚴格控制盾構正面土壓力，以理論土壓力及試驗段所獲得參數為依據、監控量測數據為指導，適時調整，同時避免土壓力波動過大。通過測量組再次確定立交橋與隧道的關系，并計算出到達立交橋前的里程(ZDK21+025.076)和環號(383)，以便提前采取相應措施。通過計算，確定375～390 環為盾構穿越杏林北環橋區。

2.2 同步注漿量、壓力、速度

由于壓入襯砌背面的漿液會發生失水收縮固結、部分漿液會劈裂到周圍地層中、又受到小曲率半徑施工和超挖的影響，使得實際注漿量超過理論空隙。根據現場施工經驗，每環的壓漿量一般是理論空隙體積的150%～200%。所以每推進一環的同步注漿量為5.01m3～6.68m3。結合所處工程地質情況和施工現場的實際情況，確定每環的注漿量為6m3。

2.3 監測方案設計

2.3.1 監測目的及監測頻率

(1)在隧道施工過程中對周邊環境和工程自身關鍵部位實施獨立、公正的監測，基本掌握周邊環境、隧道內變形的動態，為合理組織施工提供可靠信息。(2)通過監測、巡視和安全狀態預警，較全面的掌握施工安全控制，提供正確數據，對施工過程實施全面監控和有效控制管理。(3)通過監測了解該工程條件下所反映出來的一些地下工程特點和規律，收集資料并積累經驗，為廈門市城市軌道交通以后同類設計和施工提供參考依據。

2.3.2 監測信息反饋制度

監測報告根據監測的及時性和監測的時間階段，將其分為日報、警情快報、階段性報告和總結報告。各類監測報告均應以表格、圖形等“形象化、直觀化”的表達形式表示出監測對象的安全狀態變化情況，以便于相關人員及專家的分析與判斷。(1)日報是反映監測對象變形變化的最直接簡單的報告方式，形成日報后，及時反饋給相關單位。(2)監測工作持續一段時間以后，監測人員應對該階段的監測工作進行總結，形成階段性報告。

2.3.3 監測點布置

監測點的布設是開展監測工作的基礎，是反應工程自身和周邊環境安全的關鍵，監測點布設時需要認真分析工程支護結構和周邊環境特點，確保工程支護結構和周邊環境對象受力或位移變化較大的部位有監測點控制，以真實地反映工程支護結構和周邊環境對象安全狀態的變化情況。同時，還要兼顧監測工作量及費用，達到既控制了安全監測的目的，又節約了費用成本。

監測點埋設質量好壞對監測成果的準確性、可靠性有著較大影響，因此測點應埋設牢固，并采取可靠方法避免監測點受到破壞，若發現監測點損壞，應及時恢復或采取補救措施，以保證監測數據的連續性。

3 結語

隧道開挖導致地表產生沉降，主要原因是隧道在開挖過程中改變了隧道周邊土體的原始應力，使土體中剪應力增量產生增長、松弛或消除。在進行施工方案設計時，需考慮土層的物理性質、隧道埋深、施工工法、開挖速度和地下水等因素的影響，以此來優化施工方案。