上林路站~张家村站盾构侧穿桥桩施工分析

上林路站~张家村站盾构侧穿桥桩施工分析

王帅

中铁十一局集团城市轨道工程有限公司湖北武汉430070

摘要：随着城市轨道交通的快速发展，盾构法隧道应用越来越多，且多用于周边环境复杂的城区，盾构侧穿桥梁桩基的影响研究成为一个越来越重要和复杂的课题。鉴于此，本文主要分析上林路站~张家村站盾构侧穿桥桩施工。

关键词：上林路站~张家村站；盾构侧穿；桥桩施工

1、上林路站~张家村站盾构区间工程概况

上林路站～张家村站区间主要沿世纪大道地下布置，左线隧道里程为ZDK3+226.675~ZDK4+778.043，左线隧道全长1549.072m（短链2.296m）；右线隧道里程为YDK3+274.775~YDK4+778.043，右线隧道全长1503.268m。左线平曲线最小半径1200m，右线平曲线最小半径800m。左线隧道最大纵坡23.232‰，右线隧道最大纵坡23‰。

区间在YDK3+800.000处设置联络通道，在YDK4+355.000处设置联络通道兼废水泵房。该区间为地下区间，拱顶埋深10.7m~16.6m之间。区间采用盾构法施工，联络通道采用矿山法施工，地面二重管旋喷桩加固辅助施工。

2、上林路站~张家村站盾构侧穿桥桩总体思路及计划安排

（1）制定科学合理的盾构掘进参数，把控制地面沉降主要手段的同步注浆和二次注浆作为盾构施工管理的重点。确保注浆及时、注浆量充足。并根据地面沉降情况适时采取补压浆及二次注浆。

（2）在制定施工参数时，综合考虑推进影响范围内工程地质条件、覆土厚度的变化及车辆运行（如不封道）所造成的动荷载效应，在施工时以沉降监测数据为依据，实施信息化施工。

（3）在盾构距离桥桩基50米时开始对该桥进行精密水准测量，获取初始值，在盾构距离立交桥桥墩基础30米时开始连续测量，在盾构穿越该桥期间增加监测频率，一天三次。

3、上林路站~张家村站盾构侧穿桥桩施工方案

3.1、盾构机掘进主要掘进参数设定

（1）制定合理的掘进参数

根据前150环掘进过程统计、理论计算及综合地面沉降情况分析该地层掘进时基本参数控制如下：

掘进土压控制1.0~1.1bar停机时土压1.1~1.2bar；掘进推力控制2000~2500T；掘进时扭矩控制2500~4000KN.M；掘进速度25~35mm/min。

（2）做好膨润土渣土改良

a膨润土采用优质钠基膨润土；b膨润土与水按体积比照1：8~1：10进行配置；c膨润土中加入改良剂CMC（0.1‰）+纯碱（1‰）；d膨润土必须充分搅拌膨化（24小时以上）；膨润土膨化后泥浆比重、粘度、稠度指标如下：

泥浆比重：1.08~1.15；粘度25~30s；稠度30~40

（3）盾构在285-370环推进过程中分三个阶段

285-305环参数调整阶段：此阶段根据设定的参数进行推进，对设定的掘进参数进行验证，如发现问题及时进行调整参数在盾构机到达305环时参数稳定。

306-355环稳定推进阶段：此阶段为盾构机侧穿绕城高速以及西成客专桥桩阶段，该过程严格按照前一阶段积累的参数进行连续匀速稳定推进。

355-370环恢复正常推进阶段：此阶段根据地面沉降情况逐步调整盾构参数至之前阶段此后正常掘进。

3.2、辅助控制

根据前面试掘进过程中，使用膨润土+CMC+纯碱作为渣土改良浆液能够很好的进行渣土改良，在控制超方以及沉降方面效果明显，同时能够保护盾构刀具以及设备性能发挥较佳。

膨润土采用钠基膨润土，膨化时间24小时以上膨化效果较好，膨润土与水按照1：8~1：10进行配置。

3.3、测量监测

3.3.1沉降监测

（1）地表沉降监测点埋设应穿透道路表面结构层，将其埋设在较坚实的地层中（深度不小于120cm打穿路面结构层），同时应设置保护管套机盖板。

（2）据现场实际情况，在高速路桥桩承台基础上布设沉降监测点。盾构掘进影响较大的承台。测点布设采用冲击钻钻孔，锚入长度为12cm-15cm，直径在14mm~16mm的构建筑物专用沉降监测栓，用水泥砂浆填满空隙。

3.3.2差异沉降监测

（1）裂缝观测测定墩柱上的裂缝分布位置，裂缝的走向、长度、宽度及其变化程度。观测的裂缝数量视需要而定，主要的或变化大的裂缝应进行观测。

（2）每条裂缝至布设两组观测标志，一组在裂缝最宽处，另一组在裂缝末端。每组标志由裂缝两侧各一个标志组成。

图1地表沉降监测点布设图

（3）裂缝观测标志，应具有可供量测的明晰端面或中心。观测期较长时，可采用镶嵌或埋入墙面的金属标志、金属杆标志；观测期较短或要求不高时可采用油漆平行线标志或用建筑胶粘贴的金属片标志。

3.4、桥墩柱倾斜观测

桥墩柱倾斜观测，应测定墩柱顶部相对于底部或各层间上层相对于下层的水平位移和高差，分别计算整体或分层的倾斜度、倾斜方向、以及倾斜速度。

根据地岩层土条件、埋深和结构特点、支护类型、开挖方式以及环境状况等因素综合考虑变形观测点的布设。利用少而精的测点取得全面的监测结果。

（1）倾斜观测点位的布设

1）观测点应沿对应测站点的墩台竖直线，对整体倾斜按顶部、底部上下对应布设。2）当从墩台外部观测时，测站点或工作基点的点位应选在与中心连线呈接近正交或呈等分角的方向线上从建筑物外观观测照准目标1.5～2.0倍目标高度的固定位置处。

（2）主体倾斜观测点位的标志设置

1）建筑物顶部和墙体上的观测点标志，可采用埋入式照准标志（莱卡反射片）型式。2）位于地面的测站点和定向点，可根据不同的观测要求，采用带有强制对中设备的观测墩或混凝土标示。3）主体倾斜观测的精度，可根据给定的倾斜量容许值。平面控制测量的精度等级，确定的最终位移量观测中误差估算单位权中误差μ、求出观测点坐标中误差后，根据以下公式的规定选择：

式中：-----位移分量S的观测中误差（mm）；----位移分量差的观测中误差（mm）；Ax------网中最弱观测点坐标的权倒数；----网中待求观测点坐标差的权倒数。

地表道路沉降监测控制值±10mm；铁路桥承台绝对沉降值6mm，差异沉降值4mm，盾构在此段掘进过程中测量进行时时监控。测量超过控制值时立刻启动应急预案。

参考文献：

[1]祝勇.盾构近距离侧穿桥桩数值模拟与施工控制技术研究[J].铁道建筑技术，2018（04）：33-36+52.

[2]张峻铭.盾构侧穿桥桩及公路工程风险数值模拟分析与研究[D].大连理工大学，2017.