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摘要：在盾构机下穿城市桥梁施工过程中，加强对既有桥梁的保护和控制沉降变形是一项关键技术，采用桥梁基础周边土体预加固措施和控制盾构施工参数、保证注浆和二次注浆质量是保证既有桥梁运营安全的重要措施。
关键词：盾构；穿越；桥梁；预加固
1工程概况
北京市地铁１４号线隧道九龙山站～大望路区间，沿西向大望路北方向施工，盾构区间隧道总长１．３ｋｍ。盾构隧道覆土厚１８ｍ。区间盾构隧道穿越京通快速路大望路段呈南北走向，与大望桥走向大致垂直。本工程盾构穿越地层主要为粉细砂、粉质黏土、中粗砂层、粉土和黏土。水文条件为承压水。
2大望桥桥梁概况及与盾构区间隧道相对位置关系
龙山站～大望路区间隧道穿越京通快速路大望路段呈南北走向，与大望桥走向大致垂直。西线隧道边缘距大望桥１２号墩轴线垂直距离约１４ｍ，距大望桥１３号墩轴线垂直距离约５．７ｍ。东线隧道边缘距大望桥１３号墩轴线垂直距离约３．８ｍ，距大望桥１４号墩轴线垂直距离约８．５ｍ；桥梁的结构图见图１和图２。大望桥与盾构区间隧道位置关系见表１。
3穿越桥梁工程的重难点
地铁１４号线穿越大望桥及大望路段，市政管线等建（构）筑物较多，见图３和表２。且西大望路为城市主要交通干道，车流量大。
4穿越桥梁的保护措施及施工工艺
4.1保护措施
大望桥加固区采用深孔注浆方式加固地层，加固的深度约３１．４ｍ，距离大望路车站１５ｍ范围内采用全断面注浆加固，１５～３１．４ｍ范围内对３．５ｍ厚度的砂层进行注浆，注浆纵向宽度１０ｍ。要求加固后土体渗透系数应不大于１．０×１０－７ｍ／ｓ、无侧限抗压强度控制在０．１～０．３ＭＰａ。深孔注浆施工是通过大望路站１号风道进行水平注浆加固。加固范围为隧道上下左右各３ｍ，沿线路纵向３１．４ｍ，顶部避开Ｍ１号线范围。水平注浆采用自进式中空锚杆前进注浆施工工艺。浆液配合比为超细水泥∶水∶水玻璃＝１∶２∶１，水玻璃浓度应控制在３５Ｂｅ’以上，超细水泥为５～２０μｍ。浆液中掺入３％外加剂ＸＰＭ，使浆液凝结时间可调范围增大，可灌性好，同时加大浆液黏度，提高结石强度。注浆压力控制在０．１～０．３ＭＰａ，浆液扩散半径为０．５ｍ。
4.2盾构施工工艺
结合本工程地质特点，九龙山站～大望路区间盾构施工采用６１５０土压平衡盾构机，刀盘为辐条式，其开口率为６３％。盾构隧道管片采用配筋加强型衬砌管片。
在穿越桥梁加固区时，严格控制参数，加强地面施工监控，及时分析监测数据，尤其是当沉降速率发生异常变化时，需及时分析事故原因并采取措施控制沉降，通常采取二次补浆或调整盾构机掘进参数控制地面沉降量。盾构施工参数控制如下。
姿态控制：做好盾构施工姿态监测，严格控制盾构掘进轴线，姿态偏差控制在２０ｍｍ以内，避免盾构机频繁或大幅度调整姿态。在盾构进入桥梁加固区前５环将盾构姿态调整到最佳状态，在盾构机进入加固区后严格按照设计轴线推进。推进速度控制：速度严格控制在４０～５０ｍｍ／ｍｉｎ之间。
土仓压力的控制：通过严格控制掘进过程中土压力，避免波动过大引起开挖面的不稳定，根据地质情况将掘进上土压力控制在１００～１４０ｋＰａ。出土量控制：根据计算，每环掘进出渣量为４３ｍ３（虚方），每掘进２４ｃｍ（为半斗土量）测量一次出土量，严禁超挖。
土体改良：泡沫混合溶液的组成为泡沫剂４％～６％。泡沫的注入量为４００～６００ｍＬ／ｍ３。
同步注浆：采用早强性砂浆，初凝时间控制在６ｈ以内，注浆压力取０．２５～０．３ＭＰａ。每环注浆量控制在３～３．５ｍ３左右，填充系数为１．５～１．８。二次注浆：二次注浆采用双液浆，注浆间隔５～８环，注浆压力控制在０．５ｂａｒ以内。水泥浆水灰比为０．８，水泥采用Ｐ．Ｏ４２．５，水玻璃浓度３０Ｂｅ，配置时水玻璃体积与水泥浆比为１∶１。浆液要求：浆液初凝时间４０ｓ左右；３ｄ抗压强度７．８ＭＰａ，７ｄ抗压强度１１．２ＭＰａ，２８ｄ抗压强度１３．３ＭＰａ。
5监测结果分析
为保证在盾构机穿越大望桥过程中桥梁的安全，加大穿越过程中的变形监测频率。重点监测范围是穿越施工影响最大的大望桥１２号～１４号墩，对１２号～１４号桥墩进行沉降及倾斜监测以及对大望桥１２号～１４号墩北侧承台进行沉降监测。测点布设情况见图４。
监测过程分析如下：盾构施工过程为先进行右线的施工，方向为自南向北穿过大望桥后至１４号线大望路站，然后掉头从大望路站始发，由北向南穿过大望桥。右线穿越时间为２０１３年９月１５日至２０１３年９月２０日，左线穿越时间为２０１３年１０月２５日至２０１３年１０月３０日。ＣＪ１２、ＣＪ２０测点为右线穿越过程中影响较大的测点，ＣＪ１０、ＣＪ２２为左线穿越过程中影响较大的测点，ＣＪ１１、ＣＪ２１为左右线隧道穿越中间桥桩测点。其变化历时曲线见５～图１０。
由以上典型测点的历时曲线分析可知，在盾构右线穿越大望桥施工期间，大望桥１４号墩的桥桩测点ＣＪ１２和ＣＪ２０发生了明显变形，大望桥１４号墩桥桩发生了先沉降后隆起的变化，变形最大的时间段为盾构机通过的几日内。同样在大望桥１２号墩的桥桩测点ＣＪ１０和ＣＪ２２也具有同样的变形趋势。而同时受左右线穿越影响较大的１３号墩测点ＣＪ１１和ＣＪ２１，历时曲线中有两个变化较大的时间段，均为盾构机右线穿越时间段和盾构机左线穿越时间段。从测点变形情况分析，在盾构机到达和通过过程中，由于施工造成的扰动影响，一般会发生影响范围内的道路、建构筑物的沉降变形，特别是盾尾通过期间，但随着盾构机通过后的二次注浆以及后期的隧道管片背后的多次补充注浆，是可以将地层扰动造成的周边坏境影响降到可控范围内。施工过程中，由于盾构机的施工单位与监测单位及时沟通，信息化施工，保证了监测信息的及时传递。在盾构机穿越桥梁加固区过程中，施工单位严格按照施工方案进行施工，加大监测频率，并及时分析和反馈监测数据情况，根据监测数据，调整二次注浆量和掘进参数，保证了施工的质量和减小了对地层土体的扰动。保证了穿越桥梁施工过程的安全。由最终的监测结果显示，至盾构隧道穿越桥梁完成后一年内，穿越工程影响最大的１２号、１３号、１４号桥墩累计变形最大值为１２号北桥墩测点，上升２．６５ｍｍ。纵桥向差异沉降最大值为１２号／１３号北侧桥墩，差异沉降３．４５ｍｍ。承台累计变形最大值为１２号承台测点，上升２．４９ｍｍ。变形值均在控制标准内。
6结语
盾构机下穿桥梁等建筑物时，易造成隧道周边土体的扰动，破坏原地层的平衡状态，引起桥桩、承台等基础的不均匀沉降。为减小盾构施工对周边建筑物的影响，在盾构机穿越建筑物前预先对地层进行加固。并在施工过程中加强过程控制，加大施工监测频率，及时分析事故原因和反馈盾构施工情况。根据监测结果，及时优化盾构掘进参数，及时调整二次注浆量。通过以上措施，可以保证盾构隧道在穿越施工过程中的桥梁安全。
参考文献：
[1]周文波．盾构法隧道施工技术及应用［Ｍ］．北京：中国建筑工业出版社，２００４．
[2]张凤祥，傅德明．盾构隧道施工手册［Ｍ］．北京：人民交通出版社，２００５．
论文作者:赵明好
论文发表刊物:《防护工程》2017年第28期
论文发表时间:2018/2/7
标签：盾构论文; 隧道论文; 桥梁论文; 注浆论文; 浆液论文; 桥桩论文; 过程中论文; 《防护工程》2017年第28期论文;