地鐵隧道間大直徑樁基礎施工技術及地鐵隧道監(jiān)控方法

賀蕾銘

（中國電建集團鐵路建設有限公司，北京 100084）

在城市化進程的推進下，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用進行研究。

1 工程概述

某地區(qū)裙樓樁基礎后期工程是電視塔裙樓樁基礎和地鐵觀光線、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，地質環(huán)境較差，施工難度大，工程施工的過程中對技術質量也提出了比較高的要求。

在整個地鐵工程中樁位處于APM盾構區(qū)間管片的頂部絕對標高數(shù)值在-2.3m，地鐵三號線盾構管片區(qū)間管片的標高大概為-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、淤泥質土、粉細砂、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施工的過程中，應用有限元分析模型軟件打造盾構施工過程的三維數(shù)值模擬坐標，數(shù)值的計算模型長、寬、高分別為72m、75m和30m。橫向坐標為隧道橫斷面的發(fā)展方向，坐標軸上的縱向坐標為隧道軸線的方向，z為坐標軸的豎直方向坐標。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行模擬分析，樁基和巖土之間采用接觸面單元進行連接。巖土體和樁基物理力學參數(shù)情況如表1所示。

3 地鐵隧道間大直徑樁基礎施工技術的應用

3.1 超前鉆地質補勘技術

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

表1 巖土體和樁基物理力學參數(shù)表

3.2 樁基礎施工技術

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

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

（2）旋挖法。在施工的過程中，鋼護筒持續(xù)性地跟進，在進入堅硬巖石段時，額外采用沖孔完成樁基嵌巖施工。首先，安裝鋼護筒。測量護筒中心和垂直度要能夠滿足施工設計圖紙的基本要求，在達到規(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)的護筒，護筒采用14mm厚的A3鋼板制作，每節(jié)護筒的長度在3～6m。其次，成孔施工。地面到強風化巖采用沖孔樁或旋挖鉆孔的方式完成施工，進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部添加泥漿，在成孔到護筒下方軟弱土層時，再向其中加入黃泥攪拌，反復沖孔處理，對孔壁進行擠壓操作。在進尺達到鋼護筒深度時，采用低落錘成孔操作。在全程操作的過程中，需要監(jiān)督控制隧道內部的數(shù)據(jù)變化。再次，清理孔隙。在鉆孔到設計標準高度并滿足嵌巖要求時，開始應用反循環(huán)換漿的方式清理孔隙，并借助泥漿中的優(yōu)質泥漿將孔隙中具有鉆渣的泥漿置換出來，同時向孔隙內部添加泥漿。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，圍護結構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樁上，選擇精密經緯儀和全站儀來完成測試監(jiān)測。圍護結構頂部應用幾何水準方法來完成垂直位移監(jiān)測。其次，周圍土體的側向變形。應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?？紤]到泥漿浮力對測斜管測試的影響，需要對測斜管進行必要的綁扎處理，并避免出現(xiàn)測斜管軸向旋轉的現(xiàn)象。再次，圍護結構土壓力的測量。采用鉆孔埋設的方式來測量土中的壓力，將土壓力盒按照不同的設計高度規(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。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、負數(shù)值代表升降，隧道結構的正向數(shù)值代表收斂。

表2 地鐵隧道監(jiān)測結果表 單位：mm

表3 地下隧道監(jiān)測結果分析 單位：mm

表4 斷面軌道床面沉降差值 單位：mm

4 結束語

綜上所述，根據(jù)超前鉆探地質分布情況要求，在淤泥層、砂層地區(qū)采用鋼護筒和黏稠度適當?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人員反映隧道沉降數(shù)據(jù)信息，需要相關人員應用先進的技術手段來監(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)，進而為地鐵的安全、穩(wěn)定運營提供重要的參考支持。