盾構(gòu)下穿建筑物切樁技術(shù)研究

何列

摘 ? ?要：盾構(gòu)下穿建筑物樁基風(fēng)險(xiǎn)較高，一般采用線路避讓及樁基托換[1]處理的措施規(guī)避其風(fēng)險(xiǎn)，本文通過某項(xiàng)目具體實(shí)例研究盾構(gòu)直接切斷建筑物樁基礎(chǔ)及采取的相關(guān)措施，成功切樁[2]并安全下穿，相關(guān)措施及方式為后續(xù)類似工程提供了借鑒。

關(guān)鍵詞：盾構(gòu)掘進(jìn);切樁;差異沉降

1 ?引言

盾構(gòu)隧道選線過程中均會(huì)對(duì)沿線建構(gòu)筑物及基礎(chǔ)進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，線路選擇時(shí)盡量避讓樁基，在確實(shí)無法避讓時(shí)，一般采用托換[3]方式對(duì)樁基進(jìn)行處理，避免盾構(gòu)掘進(jìn)施工時(shí)盾構(gòu)受阻或建筑物沉降開裂等現(xiàn)象，引發(fā)次生災(zāi)害。因前期資料不深入，既有樁基侵入盾構(gòu)隧道范圍內(nèi)，通過對(duì)建筑物及地質(zhì)情況進(jìn)行分析，制定了相關(guān)掘進(jìn)措施監(jiān)測(cè)措施，盾構(gòu)直接切樁通過該建筑物，差異沉降較小[4]，相關(guān)措施為類似工程提供了借鑒。

2 ?項(xiàng)目概況

某地鐵隧道需下穿牌坊，牌坊結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)4根鉆孔灌注樁，樁長為8m，實(shí)際施工過程中調(diào)整為8m～14m，侵入?yún)^(qū)間隧道內(nèi)，相關(guān)情況詳見圖1。

根據(jù)詳勘報(bào)告揭露，該位置盾構(gòu)埋深11.7m，頂部為3.4m的回填土、7.3m的<5Z-2>混合花崗巖殘積土層、1m的<6Z>全風(fēng)化混合花崗巖，隧道上部為約3.1m厚的<6Z>地層、隧道中部約2.5m厚的<7Z>強(qiáng)風(fēng)化混合花崗巖，底部有較少約0.5m厚的<8Z>中風(fēng)化混合花崗巖侵入隧道范圍。

3 ?盾構(gòu)下穿牌坊施工措施

由于前期調(diào)查不夠深入，導(dǎo)致在盾構(gòu)掘進(jìn)過程中發(fā)現(xiàn)盾構(gòu)刀盤扭矩波動(dòng)大，地表建筑物震動(dòng)強(qiáng)烈的現(xiàn)象，出現(xiàn)異常后立即保壓停機(jī)，并采用按照“調(diào)查清楚，受力分析，土壓平衡、穩(wěn)步推進(jìn)、減小擾動(dòng)、信息施工、監(jiān)測(cè)指導(dǎo)、及時(shí)注漿、加強(qiáng)應(yīng)急”的原則，分別從盾構(gòu)掘進(jìn)施工事前、事中和事后三個(gè)階段采取相應(yīng)的措施，盡可能降低盾構(gòu)掘進(jìn)對(duì)牌坊造成的影響。

3.1 ?樁基調(diào)查及受力分析

（1）通過與相關(guān)單位進(jìn)一步對(duì)接調(diào)查，了解到樁基的實(shí)際長度現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了更改，樁基由原設(shè)計(jì)的8m分別調(diào)整至P1（12m）、P2（14m）、P3（12m）、P4（8m）。

（2）通過現(xiàn)場(chǎng)測(cè)繪及量測(cè)，計(jì)算出建筑物結(jié)構(gòu)的總重量，并對(duì)樁基結(jié)合地層進(jìn)行驗(yàn)算，切除樁基后承載能力能夠滿足要求。

經(jīng)計(jì)算，牌坊上部為鋼混結(jié)構(gòu)，總重約200噸，牌坊2#樁長=14m、樁徑1m（樁身周長3.14m）、洞頂埋深11.4m（3.0m<1>、7.4m<5Z-2>、1m<6Z>）、參考《區(qū)間的詳細(xì)勘察報(bào)告》中各項(xiàng)地層的力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)。JGJ 94—20085.3《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》單樁豎向極限承載力5.3.3原位測(cè)試法和本項(xiàng)目巖土工程勘察報(bào)告。對(duì)單樁摩擦力進(jìn)行計(jì)算。鉆孔灌注樁基樁豎向承載力（摩擦力）設(shè)計(jì)值

R=Qsk/γs+Qpk/γp=1935.22/1.67+0/1.67=1158kN≈115t

則4根樁的承載力遠(yuǎn)大于上部結(jié)構(gòu)的重力，樁底無端承力時(shí)建筑物仍能滿足其承載力要求，可以嘗試對(duì)樁基進(jìn)行截除。

（3）對(duì)牌坊自身、周邊地面進(jìn)行拍照取證，并進(jìn)行必要的建構(gòu)筑鑒定，尤其是一些裂縫、翹邊、凹陷，對(duì)其長寬、深淺進(jìn)行標(biāo)注，以便用作施工前后對(duì)比。

3.2 ?切樁掘進(jìn)參數(shù)制定

（1）通過前期掘進(jìn)參數(shù)分析，制定下穿牌坊切樁段的相關(guān)參考參數(shù)。

（2）優(yōu)化同步注漿配合比，使砂漿盡快達(dá)到初凝狀態(tài)。

（3）由于樁基侵入隧道，隧道受力有所變化，采用加強(qiáng)配筋環(huán)拼裝于樁基下方。

3.3 ?盾構(gòu)通過時(shí)的措施

（1）在掘進(jìn)樁基過程中嚴(yán)格按照以上掘進(jìn)參數(shù)控制，盡量減少刀盤對(duì)樁基的沖擊，地表由值班領(lǐng)導(dǎo)手觸立柱感知立柱震動(dòng)，直接指導(dǎo)主司機(jī)進(jìn)行參數(shù)調(diào)整（主要調(diào)整轉(zhuǎn)速及推力）。經(jīng)嘗試以掘進(jìn)速度6～10mm/min，刀盤轉(zhuǎn)速為0.8rpm～1.0rpm的參數(shù)掘進(jìn)，可以有效控制地表及立柱震感。

（2）切樁掘進(jìn)時(shí)出渣量控制是重點(diǎn)，由于掘進(jìn)速度慢，泡沫系統(tǒng)在進(jìn)氣量極小的情況下土壓均持續(xù)升高，在掘進(jìn)時(shí)將泡沫系統(tǒng)進(jìn)氣量調(diào)整至50L/min，并分階段輪流暫停泡沫管路，出渣根據(jù)油缸行程進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，嚴(yán)禁多出渣。

（3）通過牌坊樁基期間根據(jù)試掘進(jìn)階段制定的漿液配合比，初凝時(shí)間為2.5h～3h、終凝時(shí)間為6.5h～7.5h。在通過中每環(huán)均按7～8m?的量控制，確保填充密實(shí)管片背后間隙。

（4）抵達(dá)牌坊開始掘進(jìn)之前由監(jiān)測(cè)人員架置好儀器，每半小時(shí)監(jiān)測(cè)一次牌坊沉降數(shù)據(jù)，地面值班領(lǐng)導(dǎo)通過手機(jī)與主機(jī)室取得聯(lián)系并保持聯(lián)通狀態(tài)，隨時(shí)準(zhǔn)備監(jiān)測(cè)取得變化數(shù)據(jù)和掘進(jìn)切削樁基過程中地面結(jié)構(gòu)的震動(dòng)情況并反饋至主機(jī)室，并指導(dǎo)洞內(nèi)調(diào)整土壓值，及注漿方量。

3.4 ?盾構(gòu)通過時(shí)的相關(guān)情況

下穿牌坊過程中，1#樁由于侵入隧道約30cm，通過時(shí)震動(dòng)及刀盤扭矩波動(dòng)不大，在通過2#、3#樁時(shí)地表震動(dòng)明顯，通過降低轉(zhuǎn)速，減少推力，有效控制了樁基震動(dòng)，4#樁通過時(shí)無震動(dòng)現(xiàn)象。

3.5 ?盾構(gòu)通過后的措施

①盾構(gòu)通過后，仍持續(xù)進(jìn)行監(jiān)控量測(cè)，并保持每4h監(jiān)測(cè)一次，根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析盾構(gòu)通過后牌坊樁基結(jié)構(gòu)后期沉降規(guī)律，判斷牌坊的穩(wěn)定情況。根據(jù)沉降觀測(cè)數(shù)據(jù)趨于穩(wěn)定，最終累計(jì)最大沉降點(diǎn)P1為-7.8mm，P2為-10.8mm，P3為-13.6mm，P4為-13.9mm、差異沉降量較小，牌坊無開裂，傾斜現(xiàn)象。②為填充同步注漿的殘留空隙，加固密實(shí)隧道管片周圍土體，到達(dá)減小后期牌坊沉降的目的，在盾構(gòu)通過牌坊后通過管片注漿孔對(duì)管片壁后進(jìn)行二次補(bǔ)充注漿。

4 ?結(jié)束語

通過以上控制措施，盾構(gòu)成功切樁通過牌坊，牌坊沉降處于可控范圍，差異沉降較小，小結(jié)如下：①對(duì)于樁基侵入隧道的建構(gòu)筑物，可以通過對(duì)其承載力進(jìn)行建模計(jì)算，其結(jié)果能夠指導(dǎo)施工，對(duì)方案研判意義重大。②低轉(zhuǎn)速、低推力（低貫入度）能夠?qū)η秩胨淼赖臉痘行谐?，且該種方式對(duì)于孤石[5]地層掘進(jìn)同樣具有參考意義。③盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)適當(dāng)提高土倉壓力及盾尾強(qiáng)制注漿有利于控制樁基沉降。④樁基拖出盾尾后存在快速沉降現(xiàn)象，通過加大同步注漿量，及時(shí)進(jìn)行二次補(bǔ)充注漿，可以對(duì)沉降起到抑制作用。⑤通過建筑物時(shí)還應(yīng)做好人員疏導(dǎo)及應(yīng)急管理，避免異常情況發(fā)生。

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