淺談盾構(gòu)施工穿越立交橋箱涵施工方案

吳波浪

摘要：總結(jié)并分析了西安地鐵盾構(gòu)施工穿越立交橋箱涵，同時(shí)介紹了成功的施工方案和保護(hù)方法，并結(jié)合西安地鐵的地表沉降現(xiàn)象，驗(yàn)證了該施工方案的實(shí)用性和可借鑒性。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)、方案、工藝

1、工程概況及水文地質(zhì)情況

1.1工程概況

西安市地鐵一號(hào)線（后圍寨～紡織城段）工程的五路口站～朝陽門站區(qū)間隧道（簡稱：五朝區(qū)間）起迄里程為Z（Y）DK21+536.250～Z（Y）DK22+384.200（其中ZDK22+274.282 ～ZDK22+270.274 長鏈4.008m），左、右線區(qū)間分別長：851.958m和847.95m，均采用盾構(gòu)法施工。

朝陽門立交橋?yàn)橄浜Y(jié)構(gòu)，箱涵底板下至隧道頂部最小覆土厚度為7.882m，最大覆土厚度為8.282m?；A(chǔ)為混凝土灌注樁基，樁長：13.8m，樁底2m范圍內(nèi)為C25素混凝土，其余為鋼筋混凝土。盾構(gòu)通過朝陽門立交橋下方時(shí)，需切割立交橋樁基侵入隧道的素砼部分，切割高度為0.702～1.118m。該建筑物周邊地面沉降要求（+5mm，-15mm）。

1.2 工程地質(zhì)及水文地質(zhì)

盾構(gòu)在穿越朝陽門立交橋下部時(shí)主要位于4-1老黃土層中，隧道底部位于4-4粉質(zhì)粘土層中，區(qū)間隧道與立交橋箱涵底板最小凈距約為7.882m（其中粉質(zhì)粘土層厚約為2.989m，古土壤層厚約3.3m，飽和新黃土層厚約1.4 m），箱涵結(jié)構(gòu)位于新黃土（濕陷）、新黃土（飽和）、飽和軟黃土層中，底部覆土為素填土，上面為交通主干道。地下水位埋深約6.5m。

2、盾構(gòu)過朝陽門立交橋施工方案

2.1 盾構(gòu)過朝陽門立交橋風(fēng)險(xiǎn)分析

本段隧道頂距立交橋底板間覆土厚度約為7.882m，大于一倍隧道洞徑，且由于該立交橋?yàn)橄浜Y(jié)構(gòu)，整體性比較好，盾構(gòu)機(jī)切削樁體為素混凝土樁，未影響樁體鋼筋，故對(duì)箱涵結(jié)構(gòu)影響不大，因此盾構(gòu)在通過該立交橋時(shí)，主要從調(diào)整盾構(gòu)相關(guān)掘進(jìn)參數(shù)方面入手，如推力、掘進(jìn)速度等，以及及時(shí)糾偏、及時(shí)進(jìn)行同步注漿和二次注漿，來保證減小地面沉降及對(duì)周圍土體的擾動(dòng)來控制朝陽門立交橋結(jié)構(gòu)物的安全。

2.2 盾構(gòu)掘進(jìn)切素混凝土樁施工方法

（1）參數(shù)選取方法

在盾構(gòu)機(jī)到達(dá)素混凝土樁前3環(huán)開始，將盾構(gòu)機(jī)參數(shù)調(diào)整到切削素樁時(shí)的掘進(jìn)參數(shù)，觀測(cè)盾構(gòu)機(jī)推力、扭矩及土倉壓力，作為掘進(jìn)盾構(gòu)機(jī)切削素樁時(shí)土的土壓力標(biāo)準(zhǔn)。該3環(huán)管片貫入度4mm/rpm，推力不大于7000kN。

（2）當(dāng)盾構(gòu)機(jī)刀盤到達(dá)素樁部位開始切削樁體時(shí)，注意刀盤推力和扭矩的變化。當(dāng)?shù)侗P推力變化不大時(shí)，可適當(dāng)增加刀盤的貫入度，可按5mm/rpm掘進(jìn)，但必須控制刀盤推力不大于7000kN；當(dāng)?shù)侗P推力突然增大，增大的推力不超過原土壓力標(biāo)準(zhǔn)的40%時(shí)，仍按4mm/rpm貫入度進(jìn)行掘進(jìn)；當(dāng)增大推力超過原推力標(biāo)準(zhǔn)的40%時(shí)，應(yīng)降低刀盤的貫入度，按3mm/rpm，選取進(jìn)行掘進(jìn)，若刀盤推力仍比較大時(shí)，可繼續(xù)降低貫入度，直到推力控制在7000kN范圍內(nèi)。

（3）土倉壓力保持在0.17～0.2MPa、同步注漿量4～5m3、同步注漿壓力1.8～2.5bar，增加盾尾密封油脂用量，防止?jié)B水。掘進(jìn)過程中向土倉內(nèi)注入高濃度泥漿或泡沫，改善土體的和易性，使土體中的顆粒和泥漿成為一整體，有效的攜帶出切削后的混凝土渣。

（4）及時(shí)進(jìn)行二次注漿。在盾構(gòu)后約10環(huán)處再向襯砌背后進(jìn)行二次注漿，以彌補(bǔ)同步注漿的不足，以有效控制地面沉降，較少對(duì)路面的影響。二次注漿壓力2～2.5bar。在盾構(gòu)機(jī)通過朝陽門立交橋后，在朝陽門立交橋段管片周圍進(jìn)行支撐加固，防止管片滑動(dòng)、上浮等對(duì)周圍土體擾動(dòng)。

2.3 盾構(gòu)機(jī)刀盤改造方法

五～朝區(qū)間右線使用的小松盾構(gòu)機(jī)采用外置注漿管。因此，在此次刀盤改造中，增加了34把撕裂刀，同時(shí)，盾構(gòu)過素混凝土樁時(shí)超挖刀達(dá)到最大伸出量120mm，以保證盾構(gòu)機(jī)注漿管能順利通過，不被樁體卡住。

3、應(yīng)急預(yù)案

3.1 應(yīng)急方案

監(jiān)測(cè)項(xiàng)目 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù) 采取措施

箱涵及地面變形 隆起3mm以上，沉降10mm以上 1）進(jìn)行盾構(gòu)二次注漿；

2）應(yīng)急袖閥管注漿；

箱涵及地面變形 隆起4mm以上，沉降12mm以上 報(bào)告業(yè)主、設(shè)計(jì)及總體，進(jìn)一步采取保護(hù)措施。

箱涵及地面變形 隆起5mm以上，沉降15mm以上 停止施工，請(qǐng)專家組，分析原因，對(duì)拱橋采取救護(hù)措施。

局部傾斜 超過0.001

3.2 朝陽門立交橋應(yīng)急措施

在穿越過程中一旦出現(xiàn)不可預(yù)見因素而引起箱涵沉降、傾斜超過預(yù)警值，立即啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，采取如下應(yīng)急預(yù)案：

1、備一套注漿系統(tǒng)，備足相應(yīng)的注漿材料，保證可及時(shí)實(shí)施注漿。

2、對(duì)在現(xiàn)場(chǎng)周圍設(shè)置警示牌，使行人和車輛繞行。并積極和產(chǎn)權(quán)單位、監(jiān)理單位等有關(guān)單位商討對(duì)策，及時(shí)處理。

3、若發(fā)現(xiàn)地層結(jié)構(gòu)或立交橋結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)圖不符的，及時(shí)報(bào)告有關(guān)單位，并請(qǐng)其進(jìn)行復(fù)核。核對(duì)后，再進(jìn)行加固方案設(shè)計(jì)和處理。

4、聯(lián)系交通部門封鎖事發(fā)地段交通，并派專人進(jìn)行交通疏解。

5、維護(hù)好事發(fā)地點(diǎn)，無關(guān)人員不得靠近或擅自進(jìn)入。

6、檢查事故作業(yè)面，及時(shí)進(jìn)行橋體的加固工作，防止發(fā)生坍塌。

7、視橋體損壞的嚴(yán)重程度選擇合理的急救措施，如發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)人員傷亡事故應(yīng)迅速搶救，但不應(yīng)使用大型機(jī)械等高硬度工具，以免發(fā)生二次傷害。

結(jié)束語：盾構(gòu)機(jī)穿越立交橋由于采用切削板樁的施工方案，盾構(gòu)機(jī)右線已于2010年12月12日～2010年12月21日已安全順利穿越朝陽門立交橋箱涵，在建筑物變形監(jiān)測(cè)中，變形監(jiān)測(cè)控制在（+2，-10）mm范圍內(nèi)，證明了該施工方法在西安地鐵立交橋板樁切削和箱涵保護(hù)得到有效的肯定，對(duì)今后盾構(gòu)機(jī)穿越立交橋進(jìn)行板樁切削和箱涵保護(hù)起到了參考指導(dǎo)作用。