盾构法隧道侧穿既有高速立交桥桩基施工技术
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摘 要：在盾构穿越地上建（构）筑过程中，极易发生地面沉陷和既有建（构）筑的变形破坏等情况，基于此，文章结合具体工程，通过制定周密详细的技术措施，严格控制施工过程的各项技术参数，具体分析各主要风险及其应对措施，总结出了一套行之有效的盾构法隧道侧穿既有高速立交桥桩基施工技术。
关键词：盾构法 立交桥 桩基施工
1.工程概况
1.1工程概述
深盐区间下穿明珠大道与盐田路十字路口，左转下穿地面停车场和侧穿盐排高速立交桥桩基进入深外高中站。本区间为双洞双线盾构隧道，埋深12～24m。
盐排高速高架顺梧桐山大道南北走向，为双向6车道，桩基础，桩径1500mm，桩底持力层为微风化花岗岩地层，低于隧道底。区间右线侧穿距高架桥桩基最小距离为0.99m；区间左线侧穿距高架桥桩基最小距离为1.02m。
1.2工程地质水文
本区间原始地貌类型为低丘陵地貌，地形整体起伏较大，地面高程自深外高中站向盐田路站方向逐渐减小。盾构侧穿盐排高速段地层主要为①1素填土层、①3填碎石层、①4填块石层、④14卵石层、⑦1-1可塑状粉质粘土层、全风化花岗岩层、强风化花岗岩层、中风化花岗岩层。隧道洞身范围内主要为全风化、强风化花岗岩。
沿线地下水主要存在3种类型：（1）上层滞水，主要在第四系人工填土层中；（2）孔隙潜水，主要在卵石层和漂石层中。（3）基岩裂隙水，主要在基岩强～中等风化带中。
2.主要技术措施
2.1盾构下穿前准备
（1）盐排高速公路立交桥桩基加固
根据设计图纸，高速桥桩与隧道净距<3m/段，采取2排袖阀管注浆预加固，袖阀管纵向间距为1m，加固深度为地面至强风化花岗岩底，注浆采用1：1单液浆，注浆压力1.0～1.5MPa，从地面向桥梁桩基侧土方斜向打设袖阀管。
（2）根据地质断面图，盐排高速段地层以强风化花岗岩为主，盾构进入盐排高速前进行检查更换刀具，采取常压开仓，选择破岩能力强和耐磨性好的刀具，中心滚刀采用17寸重型刀，边缘滚刀采用18寸重型刀。
2.2施工过程控制
（1）掘进参数。根据详勘和补勘资料， 盾构下穿盐排高速高架桥段地质隧道范围为全风化、强風化和中风化花岗岩，采取土压平衡模式掘进。盾构侧穿盐排高速桥；桩的掘进参数如下：仓内压力1.3～1.8bar（根据地面沉降情况优化调整）；推力1600T以内；刀盘转速1.0～1.2rad/ min；掘进速度10～15mm/min；出土量58～65m3；注浆量≥6m3；注浆压力2.0～2.5bar。
在掘进过程中，根据监测数据和盾构姿态及时调整优化掘进参数，确保侧穿盐排高速桥桩掘进施工时减少对桥桩的扰动，确保施工安全可控。
（2）出渣量控制及统计。进行出渣量统计，及时反馈信息。每环出渣量为4.5斗，约63方，每斗推进油缸行程为350mm，通常第一斗油缸行程在250～300mm，第二斗油缸行程一般>350mm，行程单斗和总量双控。
（3）渣样分析。每环进行渣样分析，分别为掘进0 ～75 c m和75～150cm，对渣土进行取样，原样≥1瓶，判定地层。同时进行洗渣样，进行渣样分析（含泥量、含沙量），判定各地层大致含量，以便及时调整掘进参数。
（4）地面监测。地面监测执行每6h，分别为6h、12h、18h、24h测一次沉降数据，并在1h内反馈至项目部盾构监测群中，以便及时根据监测数据调整掘进参数及相应措施。
（5）地面巡查。全天24h巡查，巡查内容包括盾构机附近地面及桥基。
3.主要风险应对措施
3.1防喷涌措施
由于隧顶为富水卵石层和开挖面为强风化花岗岩层，存在基岩裂隙水，盾构掘进过程中容易产生喷涌，喷涌主要发生在螺旋机出土口或盾尾和管片缝隙。
（1）严格控制掘进参数、方向和铰接油缸的行程差，保证盾构机铰接的密封性。
（2）保证密封刷工作状态良好。对密封刷进行经常性检查、保养、添加油脂。
（3）掘进过程中，通过土仓中加入膨润土或者发泡剂等和易性材料改良渣土，形成土塞效应，以防止喷涌。
（4）每2环进行一次二次注浆，在盾尾后面填充形成阻水环，避免过水通道水流向刀盘。管片脱出盾尾3～5环后立即进行二次注浆。注浆水灰比采用1：1，水泥浆与水玻璃配比1：0.5，注浆压力控制在0.3～0.4MPa。
（5）针对掌子面喷涌现象出现时的应对措施：及时关闭螺旋输送机后门，通过适当推进刀盘，以使土仓内外压力平衡，通过转动刀盘，搅拌均匀土仓内土体；而后慢慢打开螺旋输送机后门，角度不宜过大，控制在30°左右，注意始终保持土仓内外压力平衡。
3.2防管片上浮措施
（1）为预留管片上浮量，盾构机掘进轴线较设计轴线下调3cm。
（2）严格控制同步注浆和二次注浆的工序管理。同步注浆时必须4条管路同步开启，在下部管路达到设定注浆压力2.0～2.5bar后停止，上部管路达到注浆压力后稍晚于下部管路停止。同步注浆时禁止下部管路单独注浆和下部管路注浆压力过大，避免造成管片上浮。每环同步注浆采用双指标控制：①达到设定注浆压力；②达到设定注浆量。
每2环管片进行一次二次注浆：①防止地面沉降；②确保管片背后空隙填充饱满并加快填充浆液的固结速度，防止管片上浮。管片脱出盾尾3～5环后立即进行二次注浆。注浆水灰比采用1：1，水泥浆与水玻璃配比1：0.5，注浆压力控制在0.3～0.4MPa，注浆部位为管片上部180°。
3.3防地面沉陷措施
（1）根据设定的盾构参数掘进，通过地面监控量测和盾构施工参数相结合，及时分析和调整盾构掘进模式和参数。 （2）盾构下穿盐排高速时，匀速、缓慢通过，速度控制在10～15mm/min，根据选择的掘进速度，合理的控制出土量，不能出现超挖或者欠挖的情况。
（3）盾构推进时，须及时跟进同步注浆，注浆量应根据监测数据动态调整，一般宜控制在盾尾空隙的≥180%，约6方。考虑基岩裂隙发育情况，每环注浆采用双指标控制：①注浆量达到理论注浆量；②注浆压力达到2.0～2.5bar。
（4）掘进过程中，严格控制刀盘转速，减小对刀盘前土体扰动。严格控制土仓压力，防止刀盘前方水土流失。
（5）建立严格的隧道沉降量测控制网，及时定期进行监测，以掌握隧道施工时过程中和隧道后期沉降的规律，出现沉降值连续增长时，补充进行二次注浆。
（6）及时进行二次注浆填充管片背后空隙，并形成隔水环。每2环管片进行一次二次注浆，管片脱出盾尾3～5环后立即进行二次注浆。注浆水灰比采用1：1，水泥浆与水玻璃配比1：0.5，注浆压力控制在0.3～0.4MPa，注浆部位为管片上部180°。
（7）加强盾构姿态控制，严禁纠偏过急，单环纠偏量要≤0.5cm，防止盾尾刷挤压损坏。合理油脂使用和做好管片选型，控制盾尾間隙各点位要≥5cm，防止盾尾漏水漏浆。
3.4防盐排高速桥桩挤压或剪切破坏措施
（1）已收集盐排高速本段桥桩资料，现场进行复核桥桩位置与资料位置基本一致。
（2）对于高速桥桩与隧道净距<3m段，采取2排袖阀管注浆预加固，加固深度为隧底至地面，采用1：1单液浆，注浆压力为1.0～1.5MPa。
（3）在盾构通过盐排高速桥桩前，设置盾构掘进试验段，根据设定盾构参数，严密关注刀盘扭矩、出土量、盾构翻转量、盾构姿态控制情况、注浆压力、地面沉陷及隆起。根据各参数及时进行盾构参数调整，减小掘进对地层扰动，控制地面沉陷和隆起。
（4）盾构通过时，匀速、缓慢通过，速度控制在，10～15mm/min，合理的控制出土量。
（5）通过前调整盾构姿态，盾构右偏3，盾尾左偏1，规范允许范围内偏移远离桩基。掘进过程中做到小纠偏、勤纠偏。
（6）严格控制掘进参数，加密监测频率，做好监测数据统计与分析。
4.结束语
综上所述，盾构法隧道侧穿既有建（构）物具有较大风险，本工程采取了安全可靠的措施，确保既有高速立交桥正常通行，同时，盾构施工也顺利通过。文章通过对本工程具体的理论研究和实际施工，总结了侧穿既有立交桥桩基的施工技术，对类似工程施工具有一定的借鉴意义。
参考文献：
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[3]傅雅莉.盾构隧道下穿市政桥梁的施工影响数值分析[J].城市轨道交通研究，2014（07）： 76-81.
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