地鐵隧道間大直徑樁基礎(chǔ)施工技術(shù)及地鐵隧道監(jiān)控方法

賀蕾銘

（中國電建集團(tuán)鐵路建設(shè)有限公司，北京 100084）

在城市化進(jìn)程的推進(jìn)下，城市軌道交通得到了快速的發(fā)展，與此同時，土地資源緊缺土地成本也不斷增加，越來越多的工程項目開始和地鐵隧道連接在一起發(fā)展。當(dāng)前某城市新軸中心匯集了整個地區(qū)的所有地鐵線，在地鐵運(yùn)行的過程中臨近地鐵新建工程項目的基坑施工會影響地鐵的運(yùn)營安全。為了確保工程施工安全，在整個地區(qū)的地鐵隧道施工中采用了成本比較低廉的沖孔灌注樁施工工藝。文章結(jié)合地鐵工程發(fā)展實際情況，對沖孔灌注樁施工工藝在地鐵隧道工程施工中的應(yīng)用進(jìn)行研究。

1 工程概述

某地區(qū)裙樓樁基礎(chǔ)后期工程是電視塔裙樓樁基礎(chǔ)和地鐵觀光線、三號線交叉的后期工程，整個工程采用了17根鉆孔灌注樁，樁長為27m，樁基入中風(fēng)化巖石的深度為5～10m。工程處于珠江周圍，臨近地鐵觀光線和地鐵三號線工程，地質(zhì)環(huán)境較差，施工難度大，工程施工的過程中對技術(shù)質(zhì)量也提出了比較高的要求。

在整個地鐵工程中樁位處于APM盾構(gòu)區(qū)間管片的頂部絕對標(biāo)高數(shù)值在-2.3m，地鐵三號線盾構(gòu)管片區(qū)間管片的標(biāo)高大概為-7.2m，工程施工坡度為5.5%。為了提升工程的施工成效，在工程施工的過程中需要安排專門的人員進(jìn)行地鐵隧道工程施工監(jiān)測。工程的場地巖層按照形成原因可以分為填土層、沖擊淤泥層、淤泥質(zhì)土、粉細(xì)砂、粗礫砂。

2 地鐵工程的三維數(shù)值計算模型和參數(shù)分析

在地鐵隧道間大直徑樁基礎(chǔ)施工的過程中，應(yīng)用有限元分析模型軟件打造盾構(gòu)施工過程的三維數(shù)值模擬坐標(biāo)，數(shù)值的計算模型長、寬、高分別為72m、75m和30m。橫向坐標(biāo)為隧道橫斷面的發(fā)展方向，坐標(biāo)軸上的縱向坐標(biāo)為隧道軸線的方向，z為坐標(biāo)軸的豎直方向坐標(biāo)。整個工程的巖土體、樁基都用專門的軟件來打造實體模型進(jìn)行模擬分析，樁基和巖土之間采用接觸面單元進(jìn)行連接。巖土體和樁基物理力學(xué)參數(shù)情況如表1所示。

3 地鐵隧道間大直徑樁基礎(chǔ)施工技術(shù)的應(yīng)用

3.1 超前鉆地質(zhì)補(bǔ)勘技術(shù)

在每個樁孔位置采取逐個鉆孔勘探的方式，對每個樁均設(shè)置一個鉆孔，設(shè)置鉆孔的目的是精準(zhǔn)地確定樁基進(jìn)入巖土中的深度，確保樁基進(jìn)入巖土中的深度能夠達(dá)到規(guī)范要求。另外，在實施超前鉆地質(zhì)補(bǔ)勘操作的過程中還需要精準(zhǔn)了解隧道斷面范圍內(nèi)的地質(zhì)情況，確定鋼護(hù)筒埋藏深度。

表1 巖土體和樁基物理力學(xué)參數(shù)表

3.2 樁基礎(chǔ)施工技術(shù)

根據(jù)鉆孔資料和隧道埋深實際情況，隧道埋深處于K2s粉質(zhì)泥巖中，APM線隧道埋深多處于粉細(xì)砂和粗礫砂中，底部處于K2s粉質(zhì)泥巖中，樁基礎(chǔ)施工對鉆探影響比較大，在施工時可以采取以下措施：

（1）鋼護(hù)筒法。通過大功率振動錘將鋼護(hù)筒打到強(qiáng)風(fēng)化的巖面，之后按照沖孔灌注樁的施工方式完成樁基的設(shè)定。

（2）旋挖法。在施工的過程中，鋼護(hù)筒持續(xù)性地跟進(jìn)，在進(jìn)入堅硬巖石段時，額外采用沖孔完成樁基嵌巖施工。首先，安裝鋼護(hù)筒。測量護(hù)筒中心和垂直度要能夠滿足施工設(shè)計圖紙的基本要求，在達(dá)到規(guī)范的要求之后先使用90kW的振動錘振入2m，振動之后測量護(hù)筒平面的基本偏差數(shù)值和垂直度數(shù)值，確保以上數(shù)據(jù)信息能夠滿足規(guī)范的要求。在檢測合格之后振入鋼護(hù)筒到距離地面位置的30cm左右，在這個位置上焊接第二節(jié)的護(hù)筒，護(hù)筒采用14mm厚的A3鋼板制作，每節(jié)護(hù)筒的長度在3～6m。其次，成孔施工。地面到強(qiáng)風(fēng)化巖采用沖孔樁或旋挖鉆孔的方式完成施工，進(jìn)巖后樁基成孔采用沖樁正態(tài)循環(huán)的加工方式清理孔隙。樁位垂直度的偏差不能超過1%，樁位中心偏差不能超過50mm，孔底沉渣的厚度不能超過5cm。在確保樁錘對中之后開始向孔隙內(nèi)部添加泥漿，在成孔到護(hù)筒下方軟弱土層時，再向其中加入黃泥攪拌，反復(fù)沖孔處理，對孔壁進(jìn)行擠壓操作。在進(jìn)尺達(dá)到鋼護(hù)筒深度時，采用低落錘成孔操作。在全程操作的過程中，需要監(jiān)督控制隧道內(nèi)部的數(shù)據(jù)變化。再次，清理孔隙。在鉆孔到設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)高度并滿足嵌巖要求時，開始應(yīng)用反循環(huán)換漿的方式清理孔隙，并借助泥漿中的優(yōu)質(zhì)泥漿將孔隙中具有鉆渣的泥漿置換出來，同時向孔隙內(nèi)部添加泥漿。最后，安放鋼筋籠，澆灌水下混凝土，完成樁基檢測。

3.3 隧道監(jiān)控

（1）隧道監(jiān)控點的安排。采用人工測量的方式測量地鐵觀光線，測量的問題包含隧道沉降、橫行位移、縱行位移等，在具體操作時每間隔15m就需要設(shè)置一個控制斷面。

（2）監(jiān)控測量的實時性監(jiān)測方式。首先，圍護(hù)結(jié)構(gòu)頂部水平位移和垂直位移。將豎井測量點安排布置在豎井周圍的圍護(hù)樁上，選擇精密經(jīng)緯儀和全站儀來完成測試監(jiān)測。圍護(hù)結(jié)構(gòu)頂部應(yīng)用幾何水準(zhǔn)方法來完成垂直位移監(jiān)測。其次，周圍土體的側(cè)向變形。應(yīng)用測斜儀來完成對測量點的監(jiān)測，選擇綁扎的方式將測斜管布置在鋼筋籠上。考慮到泥漿浮力對測斜管測試的影響，需要對測斜管進(jìn)行必要的綁扎處理，并避免出現(xiàn)測斜管軸向旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。再次，圍護(hù)結(jié)構(gòu)土壓力的測量。采用鉆孔埋設(shè)的方式來測量土中的壓力，將土壓力盒按照不同的設(shè)計高度規(guī)范固定在鋼筋支架上，在鉆孔完成之后立即將其放入鋼筋支架的壓力盒中，并注意實現(xiàn)壓力膜和測試土壓力方向的對應(yīng)。最后，隧道拱頂下沉測量。隧道拱頂監(jiān)測的目的是了解隧道拱頂下沉數(shù)值，根據(jù)拱頂下沉數(shù)值來判定支護(hù)效果，并為后續(xù)工程施工提供重要數(shù)據(jù)參考支持。

（3）隧道監(jiān)控數(shù)據(jù)的分析。隧道監(jiān)控數(shù)據(jù)的分析結(jié)果如表2～表4所示。根據(jù)隧道監(jiān)控數(shù)據(jù)測量發(fā)現(xiàn)橫、縱坐標(biāo)代表的是隧道橫、縱位移，高程位移是監(jiān)測點的沉降數(shù)值，正、負(fù)數(shù)值代表升降，隧道結(jié)構(gòu)的正向數(shù)值代表收斂。

表2 地鐵隧道監(jiān)測結(jié)果表 單位：mm

表3 地下隧道監(jiān)測結(jié)果分析 單位：mm

表4 斷面軌道床面沉降差值 單位：mm

4 結(jié)束語

綜上所述，根據(jù)超前鉆探地質(zhì)分布情況要求，在淤泥層、砂層地區(qū)采用鋼護(hù)筒和黏稠度適當(dāng)?shù)哪酀{施工，使用這些材料能夠確保地鐵隧道施工中不損壞周圍的土體，確保管片地基的穩(wěn)定。在地鐵隧道施工的過程中為了更好地向相關(guān)人員反映隧道沉降數(shù)據(jù)信息，需要相關(guān)人員應(yīng)用先進(jìn)的技術(shù)手段來監(jiān)控隧道施工情況，在第一時間整合和管理隧道沉降數(shù)據(jù)，進(jìn)而為地鐵的安全、穩(wěn)定運(yùn)營提供重要的參考支持。