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摘要：城市轨道交通建设中区间盾构法隧道施工因对地面影响小，施工速度快等诸多优点得到广泛应用。但对于复杂的环境，盾构施工难免会对既有建（构）筑物产生影响，尤其是在小净距离施工时如何保证二者的安全成为重点所在。福州地铁5号线金环路站与金山站区间需侧穿浦上河中桥，由于盾构掘进时对周边土体的扰动改变了桩周边应力状态从而对桩基产生影响。因此，近距离侧穿建构筑基础对基础变形影响较大，对盾构施工技术要求较高，处理不好将带来严重的经济损失和社会影响，如何安全侧穿桩基成为整个区间盾构施工难点与重点。
关键词：盾构；近距离；侧穿 ‘’桥桩
1 概况
旧桥位于福州市仓山区金洲南路与凤岗路交叉口附近浦上河处，区间于左DK21+843.77~左DK21+869.184、右DK21+858.793~右DK21+884.308下穿复建浦上河中桥，旧桥上部结构为1-20m空心板，基础为φ1200钻孔灌注桩（20根），其中8根桩基侵入金山站~金环路站区间盾构隧道，盾构下井前需对该桥进行拆除并复建，新建桥梁上部结构采用一孔22m预应力简支空心板，下部结构为实体式台、双排φ1200桩基础（36根），桩长50m，桩底标高-48.70m。桩基础距离左线1.07~1.18m，距离右线1.10~1.15m。右线盾构隧道埋深12.1m，左线盾构隧道埋深12.5m。盾构侧穿浦上桥前已将侵入隧道旧桥梁8根桩基全部拔除。
浦上中桥桩基所处地层至上往下依次为填石，淤泥夹砂，（含泥）粉砂，淤泥质土，（含泥）中砂，淤泥夹砂，（含泥）中砂，（含泥）卵石。盾构隧道所处地层为淤泥质土，（含泥）粉砂，（含泥）中砂。盾构隧道前后50m所处地层为淤泥质土，淤泥粉砂交互层、淤泥 夹砂，（含泥）中砂。
盾构侧穿浦上河桥平面布置示意图 盾构侧穿浦上河桥立面布置示意图
2 穿越前技术准备措施
（1）盾构推进前对线路的地质、水文进行详细调查，结合我项目部在类似地层中掘进的施工经验确定初始的推进参数，加强监测、根据监测数据不断的优化推进参数。
（2）在穿越前，对盾构、门吊等设备的检查保养，确保穿越段机况良好，减少穿越期检修的频率，并应做好盾构在掘进过程中出现各种故障的应急处理措施。
（3）做好原材料的储备，做好渣土运输车辆的维修保养和准备，以及渣土坑的清理，确保盾构能够连续、平稳的穿越建筑物避免在建筑物下停机。
（4）施工前做好建（构）筑物沉降布点与初始值测量、联系测量等。
（5）穿越前设置试验段（不少于30环），认真分析掘进数据，作为穿越段掘进参数调整的依据。确保在穿越桥桩基过程中盾构各施工参数为最优参数。
（6）在穿越前，准备好应对风险的应急物资。
3 盾构侧穿桩基控制措施
3.1控制掘进参数
（1）土仓压力
通常应与作用在开挖面上的土压在对抗中保持平衡，压力与开挖面上含水土体的垂直作用的重力和土的内摩擦角大小有关。土压力的设定如下：
图3-3-1 开挖面压力示意图
一般采用地下静止土压力作为土压力的设定值，其计算公式为：
P=Koγh
式中：P——侧向静止土压力（单位：）
Ko——侧向静止土的土压系数
γ——土的容重（单位：kN/m3）
h——地面到盾构中心的深度（单位：m）
浦上河中桥对应隧道埋深为12.1m，理论水土压力约为0.12MPa。考虑到地下水位涨跌，盾构土仓上部压力应按照0.14MPa控制。在实际穿越过程中，应根据盾体通过阶段的地表监测数据对土压力进行动态调整，控制盾构螺旋机的转速和推力，确保推进过程中出土速率与推进速度匹配，将土压变化控制在±0.02MPa，防止土压波动过大引起的沉降，减少对原状土的扰动破坏。
盾构侧穿桥桩基期间，盾构停机的过程中应严密监控土仓压力的变化。当土仓压力下滑超过0.2MPa时应立即向前推进一小段距离或向土仓内注入高稠度的膨润土，膨润土稠度不小于100s，直至土压恢复设定值。
（2）掘进姿态控制
在侧穿桩基础期间，盾构机姿态调整应控制在±5mm /环以内，避免急纠和猛纠，减小因姿态调整而产生的超挖，达到控制沉降的目的。
（3）掘进速度控制
在侧穿期间，推进速度宜控制在4cm/min左右，既可以避免速度过慢导致刀盘在建筑物下方长时间扰动，又能够保证同步注浆充分均匀的注入。同步注浆流量应与推进速度匹配。
穿越期间推进速度控制的核心在于平稳，以尽量减少对周边土体的扰动为最终目的。在推进过程中严禁出现为提高推进速度而随意降低土仓压力的行为。
（4）出土量控制
本工程采用的盾构刀盘直径为6.48m，每环理论出土量＝π/4×D2×L＝π/4×6.482×1.2＝39.55m3/环。根据类似工程施工经验，渣土松散系数按照1.17控制，实际出渣量控制在46.27m3。施工过程中，土木技术值班人员每100mm进尺实测土箱内渣土方量，确保出土量与掘进进尺匹配。
（5）同步注浆
盾构侧穿期间，同步注浆量暂定为4.5～5.5m3/环。同步注浆压力控制在0.2~0.3MPa，由盾尾2，4，8，10点的4个管路同时注入。当掘进速度为40mm/min时，浆液注入速率为186L/min。另外浆液初凝时间控制在6小时以内。
（5）盾壳注入膨润土
在侧穿桩基础过程中，为保证建筑物安全，通过盾构机中盾径向孔注入高浓度膨润土，稠度控制在80～100s之间，对盾体上方土体进行有效支护，减小盾体上方的地表沉降。
从盾构机中盾的径向孔同步注入高浓度膨润土，及时填充盾构施工过程中由于刀盘造成的盾体与土层之间的空隙，同时起到隔离前部土仓掘进压力和盾尾同步注浆压力的作用，更好的管控施工过程中的各种压力，高浓度膨润土的注入压力略高于理论水土压力0.2bar，注入率为110%～150%之间，根据盾构机正上方地面的沉降量及时调整。高浓度膨润土的注入点在前盾11点到1点钟位置。
（6）监测措施
在临近左线隧道的8根桩上钻孔安插钢筋，并回填砂浆加固，布置监测点，监测桩的沉降及位移。近接桩基水平位移控制标准的制订，根据《建筑桩基技术规范》（JGJ 94—2008）桩基地面处水平位移允许值为 10 mm，对于水平位移敏感的建筑物取为6 mm 的规定，结合本工程特点，取单桩水平位移允许值为 6 mm。
为有效控制桩基水平位移，取单桩水平位移允许值的 80%作为桩基水平位移控制的警戒值（2.4mm）、40% 作为桩基水平位移控制的预警值（4.8mm）。
达到预警值后控制措施：减小盾构机推力，选择合理的土压设定。
（7）试验段
盾构机在侧穿之前应对相同地层做试验段，试验段不小于30环，总结掘进参数，确保地表沉降控制在规范允许的范围内。
（8）拟定掘进参数
盾构穿越桩基础时掘进参数
区间土压bar掘进速度mm/min总推力t刀盘转速rpm同步注浆m3出渣量m3备注
金金区间1.440-501200-14001.0-1.24.5-5.544-46
3.2穿越后监控措施
（1）盾构侧穿浦上河桥新建桩基础后，仍继续对地表和桩位沉降、位移的监测；直到沉降、变形基本稳定为止。
（2）根据监测数据的反馈信息及时做出应对措施，必要时通过二次注浆对土体进行稳固，二次注浆量控制以监测数据为参照。
4 结束语
小净距盾构隧道近距离侧穿桥桩基施工时桥桩产生了水平和竖向位移并产生了一定弯矩而且桥桩距离盾构越近盾构对桥桩的影响越大，本项目对在不采取对桩基加固措施情况下，盾构近距离侧窗桥梁桩基掘进技术进行了总结归纳，对侧穿前技术准备、侧穿掘进过程技术参数及监测以及侧穿后监控措施要点进行了介绍以供同类项目参考。
参考文献：
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论文作者:明登飞
论文发表刊物:《建筑细部》2019年第11期
论文发表时间:2019/11/6
标签：盾构论文; 桩基论文; 压力论文; 位移论文; 桥桩论文; 隧道论文; 淤泥论文; 《建筑细部》2019年第11期论文;