盾構(gòu)隧道側(cè)穿橋梁樁基的影響與措施

鄭袁林

摘 要：橋梁的橋樁對于沉降、變形等方面具有十分嚴格的要求。而盾構(gòu)隧道側(cè)穿橋梁樁基的過程中，必然會對于橋梁的樁基造成影響，導致樁基出現(xiàn)不同程度上的位移、變形、承載力等方面的問題。所以，需要對于其采用有效的防護措施。本文分析了盾構(gòu)隧道側(cè)穿對于橋梁樁基方面產(chǎn)生的影響，并基于此研究盾構(gòu)掘進過程中對于橋梁樁基需要實施的防護措施。

關鍵詞：盾構(gòu);橋梁樁基;隧道側(cè)穿;影響

隨著我國近幾年來的交通發(fā)展，當前的隧道下穿橋梁工程數(shù)量越來越多。因為盾構(gòu)的掘進能夠有效地改變橋梁樁基周邊土體應力狀態(tài)，對于隧道周邊的土體產(chǎn)生影響，并導致橋梁樁基出現(xiàn)位移和內(nèi)力等變化，甚至對于橋梁的使用造成影響。當前關于橋梁樁基中，盾構(gòu)隧道側(cè)穿對其產(chǎn)生的影響相關方面已經(jīng)有大量的研究，但是，對于其解決措施的研究還相對較少，因此，盾構(gòu)隧道側(cè)穿橋梁樁基的解決措施同樣也是研究重點。本文主要以某隧道的盾構(gòu)法施工為例，分析盾構(gòu)掘進隧道側(cè)穿橋梁過程中，對于橋梁樁基產(chǎn)生的影響，并基于影響提出相應的處理措施。

一、工程概況

某隧道長為10990m，隧道中的DK0+225—250段是以雙洞盾構(gòu)的形式側(cè)穿橋梁樁基群，盾構(gòu)隧道的管片直徑在8.50m，寬在1.7m，厚為0.4m。隧道側(cè)穿橋梁工程段，隧道外墻距離橋梁樁基水平凈距離相對較小，其中隧道右線右側(cè)墻記憶力橋梁樁基最小水平凈距在5.10m。隧道側(cè)穿橋梁工程段的地層巖性情況主要為泥質(zhì)砂巖。

二、盾構(gòu)隧道側(cè)穿對于橋梁工程造成的影響

（一）盾構(gòu)隧道施工對于橋梁沉降產(chǎn)生的影響

在隧道開始施工之后，隧道將會呈現(xiàn)出“橫鴨蛋形”隧道拱頂與拱底土體向著隧道方向進行唯一，側(cè)墻兩側(cè)土體與隧道防線發(fā)生背離，其原因主要是由于土體水平抗力較小所導致的。而橋梁墩身與定不唯一則是向著隧道方向進行偏移，其原因是由于下部樁基水平與隧道發(fā)生背離，樁基——承臺——橋墩為剛性體出現(xiàn)偏移【1】。而因為與隧道距離越近，那么受到隧道開挖所發(fā)生的沉降也就會越大，該工程的最終澄江分別為0.52mm。

（二）對樁基水平位移產(chǎn)生的影響

當樁基距隧道之間的距離相對較近的時候，樁身最大附加水平位移主要是發(fā)生在隧道中心埋深的位置，其方向與盾構(gòu)隧道之間出現(xiàn)背離，如下圖一所示，左線開挖對于6#樁的附加水平所產(chǎn)生的位移較大。而右線開挖之后對于10#樁的附加水平位移具有較大的影響。

圖一 ? 樁附加水平位移

（三）盾構(gòu)隧道施工對于橋梁樁基內(nèi)力產(chǎn)生的影響

承臺頂不荷載需要考慮到附加力、橋墩、橋跨等，每一個承臺荷載均為主+縱附組合下的最不利荷載。對于本工程中的6#樁來說，開挖前后總軸力變化趨勢非常一致，在承臺以下12m范圍內(nèi)樁身軸力有所增加，而12m以下部分的樁身軸力在逐漸的減小。而本工程的10#樁，在承臺以下8m范圍內(nèi)，其樁身的軸力出現(xiàn)上升趨勢，而8m以下的樁身軸力卻在逐漸減小。

三、盾構(gòu)隧道側(cè)穿橋梁樁基的措施

（一）盾構(gòu)施工過程控制

首先，對于該工程的地質(zhì)情況進行分析，本工程選擇加泥式土壓平衡盾構(gòu)或者是泥水加壓盾構(gòu)方式，均能夠滿足工程相關要求。但是因為泥水加壓盾構(gòu)需要使用到泥水分離設備，不僅具有較高的造價，同時需要的面積也相對較大，因此，本工程采用加泥式土壓平衡盾構(gòu)。

減少盾構(gòu)的欠挖和超挖情況，以此來避免盾構(gòu)出現(xiàn)土體擠密或者是塌落情況，降低地基土橫向變形施加于樁基橫向力。盾構(gòu)在掘進過程中，其速度需要與地標控制的隆陷值、金出土量、同步注漿以及正面土壓平衡調(diào)整值等方面互相協(xié)調(diào)，例如，如果需要較長時間的施工停止時，需要及時將正面土體進行封閉。

（二）壁后注漿以及二次注漿

對于盾尾同步注漿量以及漿液質(zhì)量進行嚴格的控制，同時還需要及時進行二次注漿。在開展盾構(gòu)推進的過程中，為了避免圍巖發(fā)生松動與下沉的等問題，需要在達到管片環(huán)的早起穩(wěn)定時對于盾構(gòu)外徑以及襯砌外徑見得環(huán)境空隙實時同步注漿，并且還需要做到及時、足量的要求，而漿液也必須滿足泵送方面的需求【2】。漿液的沁水率<3%，漿液1d的強度 0.2MPa。同時要確保列車在經(jīng)過的過程中，振動問題不會產(chǎn)生液化作用，而漿液需要經(jīng)過試驗才能夠確定最佳漿液配比。同時，還需要對于注漿壓力進行適當?shù)目刂?，根?jù)盾構(gòu)推進速度來對于注漿量進行控制，實際注漿量則是采用盧綸建筑空隙的150%～250%之間。在壓漿質(zhì)量得到保障的前提下，才可以繼續(xù)開展施工操作【3】。

（三）加強監(jiān)護監(jiān)測

對于橋梁橋墩進行布點，實施24h不簡單的動態(tài)監(jiān)測，并與盾構(gòu)施工之間形成統(tǒng)一的指揮系統(tǒng)，如果一旦出現(xiàn)橋墩發(fā)生變形情況，需要立即通知盾構(gòu)工作人員，及時對盾構(gòu)施工參數(shù)以及注漿措施等進行有效地調(diào)整。

（四）二次深孔加強注漿

對于盾構(gòu)隧道與橋梁樁基至今最近距離的部分進行二次深孔加強注漿，以此來達到加固的效果。注漿采用水泥漿摻粉煤灰，當監(jiān)測變形速率較大的時候，更加適合實用雙液漿，而在注漿過程中需要遵循“多點、多壓、多次”的注漿原則，這樣能夠有效地降低注漿壓力所產(chǎn)生的影響【4】。而注漿管與橋梁樁基之間的距離不能小于0.5m，擴散半徑大約在2～3m，注漿壓力則為0.4～1.3MPa，注漿壓力與注漿量采用雙控的方式，在管片出盾尾5環(huán)之后即可開展。等到注漿工作結(jié)束之后，將注漿頭拆除下來，并使用雙快水泥砂漿封堵注漿孔，并帶上塑料螺堵。

（五）避免在穿越過程中換刀

盾構(gòu)穿越的圖層土質(zhì)主要為風化泥質(zhì)粉砂巖，該土質(zhì)具有比較搞得強度，在穿越前需要提前檢查盾構(gòu)機，并對于道具、刀盤等進行檢查，如果發(fā)現(xiàn)刀具存在較為嚴重的磨損情況需要提前更換，避免對于地層產(chǎn)生影響【5】。

（六）控制盾構(gòu)姿態(tài)

在穿越橋梁的過程中，需要對于盾構(gòu)姿態(tài)進行他哥的控制。通過加強監(jiān)控測量，將測量數(shù)據(jù)反饋到軸線上，并盡量保持盾構(gòu)機軸線與隧道設計軸線之間呈現(xiàn)一致的狀態(tài)。否則，可能會由于盾構(gòu)姿態(tài)不合適而導致盾尾間隙過小或者是管片錯臺裂縫。當開挖面內(nèi)的地層左、右出現(xiàn)軟硬不均的情況，同時還處于曲線段時，此時的盾構(gòu)姿態(tài)比較難以控制，此時可以選擇降低掘進速度，并對于各分區(qū)的千斤頂推理進行合理的調(diào)節(jié)，必要的時候可以在硬巖區(qū)使用超挖刀開展超挖工作。

四、結(jié)論與討論

1）在中風化泥質(zhì)粉砂巖中，橋梁樁基水平位移與隧道方向發(fā)生背離;與隧道之間的距離越近，那么橋梁樁基的水平位移、沉降速度將會越大，而所對應的附加軸力也就會相應的越大。

2）隧道開完完成后，橋梁樁基的最大水平位移、承臺中心最大沉降、變形值等均滿足相應的規(guī)范要求，而樁身的最大附加軸力也滿足樁底承載力要求。

3）應給予二次注漿以及二次深孔注漿的加固作用足夠的重視，盾構(gòu)通過橋樁時，需要將二次注漿量加大，而注漿量需要為空襲的150%～250%。

參考文獻：

[1]姚西平，宮全美，陳長江， 等.盾構(gòu)隧道側(cè)穿高鐵橋梁樁基的影響分析與措施[C].//中國土木工程學會隧道與地下工程分會%中國巖石力學與工程協(xié)會地下工程分會.第十三屆海峽兩岸隧道與地下工程學術(shù)及技術(shù)研討會論文集.2014：159-165.

[2]宋旭輝.盾構(gòu)隧道下穿既有高鐵橋梁樁基及普鐵路基數(shù)模擬分析[D].蘭州交通大學，2018.

[3]彭佳湄.地鐵盾構(gòu)隧道下穿寧杭高鐵的影響分析[J].鐵道勘測與設計，2017，（1）：65-68.