地鐵盾構(gòu)下穿成灌高鐵施工技術(shù)分析

胥光澤

（中鐵十八局集團(tuán)第四工程有限公司，天津 300000）

近年來，我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，地鐵工程越來越多。根據(jù)相關(guān)部門的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2017年，我國(guó)地鐵總里程達(dá)到1232公里，同比增長(zhǎng)102%，實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)生。在地鐵工程施工建設(shè)中，難免會(huì)遇復(fù)雜地形或者復(fù)雜地質(zhì)結(jié)構(gòu)的問題，大大增加了地鐵施工難度和成本，其中下穿高鐵施工就是最為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，對(duì)施工方案、施工技術(shù)等方面有非常高的要求，但我國(guó)對(duì)此方面的研究還不夠深入。因此，本文基于工程實(shí)例，對(duì)地鐵盾構(gòu)下穿成灌高鐵施工技術(shù)做了如下分析：

一、案例分析

犀浦站為成都地鐵6號(hào)線一、二期工程工點(diǎn)設(shè)計(jì)的第9個(gè)車站，與2號(hào)線犀浦站通道換乘，車站位于紅光大道、成灌高鐵線的西南側(cè)，沿浦發(fā)街西南——東北向布置。浦發(fā)街現(xiàn)狀為斷頭路，道路紅線寬20m。車站結(jié)構(gòu)外邊緣與成灌線K20+108郫縣高架特大橋180#～183#橋墩并行，地鐵站結(jié)構(gòu)邊緣至鐵路橋墩承臺(tái)邊緣的最小距離約11.99m，地鐵站基坑開挖深度為11.7m～19.7m，順鐵路橋方向的樁邊緣至鐵路橋墩承臺(tái)邊緣的最小距離為10.79m。結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示：

圖1 犀浦站結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 咬合樁施工工藝流程圖

二、地鐵盾構(gòu)下穿成灌高鐵施工方案

（一）支護(hù)工程施工方案

該地鐵工程主體大里程端全長(zhǎng)為45m，采用φ1200@900咬合樁，而在風(fēng)亭組和B出口出則采用了φ1000@800的咬合樁，格構(gòu)柱樁采用了φ1200鉆孔灌注樁，在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行鋼筋籠綁扎，通過吊車和人工相互結(jié)合的方式進(jìn)行安裝。咬合樁施工工藝流程圖如圖2所示。

在進(jìn)行A樁施工時(shí)，可按照單樁施工工藝進(jìn)行操作，確保其垂直度可滿足實(shí)際需求；在進(jìn)行B樁施工時(shí)，既要科學(xué)合理地保證垂直精度，還要在施工過程中進(jìn)行切割擠壓，為避免B樁施工時(shí)對(duì)A樁造成損壞，可采用在混凝土中加入適量的超緩凝劑，促使A樁混凝土為初凝前就開始B施工，以消除對(duì)A樁造成損壞。

（二）降水與排水方案

根據(jù)案例工程水文地質(zhì)勘探的結(jié)果，需要在該車站基坑四周設(shè)置相應(yīng)的排水明溝，從根本上保證基坑土方開挖的安全性，需要充分考慮基坑排水，并貫穿于基坑施工的從始到終。就案例地鐵車站而言，其大里程端比較靠近成灌高鐵，其圍護(hù)結(jié)構(gòu)和成灌高鐵橋樁最小凈距為13.8m，28～33軸采用全套管咬合樁進(jìn)行止水，在基坑外部設(shè)置降水井，在基坑內(nèi)部是指疏干井，疏干井的直徑為300mm，深度為30m，在基坑呈梅花樁分別布置2排，但側(cè)井距控制在15m左右?；油饩喔哞F橋墩凈距約13.48m設(shè)置3口回灌井，回灌井間距約32.66m，確?；幼髠?cè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)水位不應(yīng)小于周邊地下常水位以下1m。案例工程對(duì)井深的結(jié)構(gòu)誤差表如附表1所示。

（三）端頭加固方案

案例車站始發(fā)端端頭加固范圍為縱向10m,盾構(gòu)隧道輪廓線外3m，通過袖閥管注漿加固，具體工藝如圖3所示。

注漿孔間距1m×1m，采用梅花型布置，注漿孔擴(kuò)散半徑控制在0.5m～0.6m，且開孔直徑不能低于108mm，孔口管采用直徑75mm，厚底為4mm的熱軋無縫鋼管進(jìn)行施工，應(yīng)用實(shí)例表明，通過此種方法加固后地層具有很強(qiáng)的均勻性和整體性，30天后其抗壓強(qiáng)度在1MPa以上。

（四）土方工程施工方案

案例工程主體結(jié)構(gòu)為地下二層框架剪力墻結(jié)構(gòu)，通過明挖順筑法進(jìn)行施工，在28～33軸臨近橋樁基坑的圍護(hù)，采用“咬合樁止水+坑內(nèi)管井降水”進(jìn)行施工，并在靠近橋樁的一側(cè)設(shè)置回灌井，從根本上控制橋樁的沉降系數(shù)。

三、地鐵盾構(gòu)下穿成灌高鐵施工技術(shù)

（一）盾構(gòu)接收端地層加固技術(shù)

案例車站接收端頭土體加固的平面范圍為：接收端維護(hù)結(jié)構(gòu)往大里程方向10m×3m，豎向加固范圍為：盾構(gòu)隧道拱頂上方3m，底部1.5m。在進(jìn)行豎向加固時(shí)，主要采用袖閥管進(jìn)行加固，每個(gè)注漿控之間的距離為1m×3m，呈梅花樁布置，且注漿擴(kuò)散半徑為1m，且開孔的直徑不能低于108mm，孔口管則采用直徑為76mm，厚度為4mm的熱軋無縫鋼管，注漿水泥漿液的配比為水灰比0.8，注漿壓力為0.2MPa，加固后地層具有很強(qiáng)的均勻性和整體性，滲透系數(shù)控制在1.0×10-6cm/s以下。案例工程橋墩承臺(tái)兩側(cè)則采用DN108@500、t=6mm的無縫鋼管隔離樁進(jìn)行施工，樁長(zhǎng)為22.7m，具體樁位布置圖如圖4所示。

圖3 端頭加固工藝流程圖

圖4 橋墩隔離樁位平面布置圖

（二）盾構(gòu)側(cè)穿成灌高鐵施工技術(shù)

根據(jù)該車站施工建設(shè)的實(shí)際情況，側(cè)穿地質(zhì)條件比較復(fù)雜，而埋深比較大，以側(cè)穿前50m范圍內(nèi)的地質(zhì)情況為模擬段，通過盾構(gòu)模擬地質(zhì)情況、參數(shù)設(shè)置、地表隆起參數(shù)的分析，來選擇最佳的施工參數(shù)。施工模擬段監(jiān)測(cè)頻率為：當(dāng)掘進(jìn)面距離監(jiān)測(cè)斷面前后小于20m時(shí)，一天要測(cè)量3～5次，20m～50m范圍內(nèi)監(jiān)測(cè)頻率為一天1～2次。在具體掘進(jìn)施工時(shí)要格外重視以下幾點(diǎn)：

第一，嚴(yán)格控制盾構(gòu)施工的出土量，避免發(fā)生超挖或者欠挖的現(xiàn)象?？赏ㄟ^盾構(gòu)機(jī)油缸行程對(duì)渣土的體積進(jìn)行全面統(tǒng)計(jì)，并對(duì)對(duì)出渣的重量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，做好詳細(xì)記錄，制作真實(shí)完善的超挖欠挖分析報(bào)告。

第二，嚴(yán)格控制同步注漿量和漿液的質(zhì)量，并根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行二次注漿?？稍诠芷显鲈O(shè)相應(yīng)的注漿孔和預(yù)埋注漿管，根據(jù)實(shí)際情況，對(duì)地層進(jìn)行注漿加固，在同步注漿或者二次注漿時(shí)要及時(shí)填充盾尾間隙，降低對(duì)土體造成擾動(dòng)，在二次注漿時(shí)可選擇水泥水玻璃雙液注漿。

第三，在盾構(gòu)機(jī)正式進(jìn)行掘進(jìn)前，要先對(duì)盾構(gòu)機(jī)的各個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行全方位檢驗(yàn)，以確保盾構(gòu)機(jī)在穿越過程中時(shí)刻保持最佳的運(yùn)行狀態(tài)。

第四，在側(cè)穿段內(nèi)采用增設(shè)注漿孔型管片，滿足二次補(bǔ)漿及跟蹤注漿的施工條件。盾構(gòu)施工過程中，進(jìn)行系統(tǒng)、全面的監(jiān)控測(cè)量，實(shí)行信息化施工。穿越段掘進(jìn)參數(shù)參考表如附表2所示。

（三）注漿施工技術(shù)

1.同步注漿施工技術(shù)

在進(jìn)行同步注漿過程中，為最大限度上降低地面沉降，在盾構(gòu)掘進(jìn)過程中必須以最快的速度脫出盾構(gòu)襯砌背面環(huán)形建筑空隙中充填足夠的漿液材料。再根據(jù)周圍的地質(zhì)條件，來確定漿液配比、注漿壓力、注漿時(shí)間等參數(shù)，確保同步注漿的效果可達(dá)到關(guān)鍵效果。并對(duì)同步注漿存在的不足后者遺漏情況，則要進(jìn)行二次注漿處理，也是降低地表發(fā)生沉降最直接有效的方法，促使盾構(gòu)機(jī)可以順利穿越建筑物，而不會(huì)對(duì)地面沉降造成更大的影響。

同步注漿的注漿方式為：在盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)中形成的管片和土體之間的空隙可采用注漿的方法進(jìn)行回填。具體做法為：把漿液存儲(chǔ)在盾構(gòu)機(jī)的儲(chǔ)漿灌中，并保持注漿和掘進(jìn)的同步性。盾構(gòu)機(jī)在前進(jìn)時(shí)同步注漿和襯砌壁后補(bǔ)壓漿是充填外界土體與管片外圓環(huán)間的建筑間隙和減少后期土體變形的有效手段，同時(shí)還能大幅度提升隧道的穩(wěn)定性。這一點(diǎn)也確保地鐵隧道工程施工建設(shè)中，盾構(gòu)可實(shí)現(xiàn)順利開展的主要工序。在具體施工中，為防止盾構(gòu)機(jī)的注漿孔發(fā)生堵塞，同步注漿漿液可選擇惰性漿液。

2.二次注漿施工技術(shù)

二次注漿主要應(yīng)用管片和巖壁間空隙填充中，避免初襯管片發(fā)生滲漏。因此，二次注漿的主要作用是減少盾構(gòu)機(jī)過后土體的后期沉降量，特別是在盾構(gòu)穿越地下管線中二次注漿技術(shù)就顯得尤為重要。可采用雙液漿作為注漿的主要材料，對(duì)同步注漿進(jìn)一步補(bǔ)充和加強(qiáng)，二次補(bǔ)壓漿注漿壓力為0.8～1.0MPa。獲得最佳充填效果，這時(shí)需要將漿液的凝膠時(shí)間調(diào)整至1～4min，必要時(shí)二次注漿可采用水泥—水玻璃雙液漿。

四、結(jié)束語

綜上所述，本文結(jié)合工程實(shí)例，深入分析了地鐵盾構(gòu)下穿成灌高鐵施工技術(shù)。分析結(jié)果表明，地鐵盾構(gòu)是目前我國(guó)地鐵工程施工的主要方法，但在地鐵工程施工建設(shè)中難免會(huì)遇到復(fù)雜地質(zhì)條件或者需要穿越建筑物的情況，此時(shí)，就需要根據(jù)結(jié)合實(shí)際情況，選擇與之相適的施工技術(shù)，才能滿足實(shí)際需求。總之，地鐵盾構(gòu)下穿成灌高鐵施工技術(shù)對(duì)目前我國(guó)地鐵工程事業(yè)持續(xù)穩(wěn)定的發(fā)展有非常重要的意義，值得大范圍推廣應(yīng)用。

附表1 井深的結(jié)構(gòu)誤差表

附表2 穿越段掘進(jìn)參數(shù)參考表