楊元軍
(中鐵十七局集團(tuán)上海軌道交通工程有限公司,上海 200135)
在許多城市修建地鐵的過程中,盾構(gòu)隧道技術(shù)應(yīng)用已越來越廣,而且都不可避免地需要在一些建筑物的基礎(chǔ)下或者橋梁的深樁之間穿行,因此使得兩條隧道的凈距離也變得越來越小。如何解決兩條隧道近距離施工的相互影響就成為盾構(gòu)施工亟待解決的一個(gè)難題。
武漢軌道交通4號(hào)線一期工程土建第四標(biāo)段含兩個(gè)車站(鐵機(jī)村站、羅家港站)、兩個(gè)盾構(gòu)區(qū)間(岳家嘴站~鐵機(jī)村站、鐵機(jī)村站~羅家港站),其中鐵機(jī)村站~岳家嘴站區(qū)間為地下區(qū)間,位于歡樂大道正下方,采用盾構(gòu)法施工。兩條隧道呈平行狀,左DK21+994.290~左DK22+255.390,長(zhǎng)361.1m最小間距2.5m;左DK22+255.390~左DK22+422.229,長(zhǎng)166.839m間距從2.5m漸變至4.2m。根據(jù)工籌,盾構(gòu)于鐵機(jī)村站西端頭井右線始發(fā),待岳鐵區(qū)間右線貫通后,于明挖段軌排井內(nèi)進(jìn)行盾構(gòu)機(jī)調(diào)頭,施工岳鐵區(qū)間左線。
在盾構(gòu)左線DK21+994.290~左DK22+245.71m范圍內(nèi)覆土厚度不足6m,局部最淺覆土僅3.7m,盾構(gòu)機(jī)施工時(shí)由于土壓較小,姿態(tài)較難控制。左線盾構(gòu)穿越Φ700次高壓燃?xì)夤芫€近300m,盾構(gòu)與燃?xì)夤芫€最小凈距僅1.35m。盾構(gòu)左線施工時(shí),由于隧道間距太小,且長(zhǎng)達(dá)430m的隧道最小間距只有2.5m。掘進(jìn)過程中勢(shì)必對(duì)兩條隧道間的土體產(chǎn)生較大擾動(dòng),進(jìn)而影響右線隧道。在不可預(yù)料的情況下,可能造成右線隧道偏移、管片變形及破裂。從而造成的地面隆沉及Φ700次高壓燃?xì)夤芫€變形,安全風(fēng)險(xiǎn)極高。為增強(qiáng)隧道間土體的抗壓、抗剪能力、控制管片的變形、隧道的偏移等,須對(duì)隧道間土體進(jìn)行加固。
對(duì)左DK22+004.290~左DK22+422.229段采用直徑1 000mm素混凝土隔離樁進(jìn)行加固,對(duì)改遷難度極大且費(fèi)用很高的直徑700mm的次高壓燃?xì)庥绊懙牡囟?,擬采用高壓旋噴樁注漿加固。區(qū)間隧道間隔離樁加固區(qū)域里程:左DK22+004.290~左DK22+422.229,樁數(shù)386根,其中灌注樁共348根,雙管旋噴樁共38根。
樁體為Ф1000鉆孔灌注樁泥漿護(hù)壁成孔,樁間凈距0.1m,隔離樁樁頂取到現(xiàn)狀路面下1.3m,樁體底標(biāo)高位于區(qū)間隧道底標(biāo)高下2.0m。樁頂設(shè)置1 000mm×800mm冠梁,冠梁通過12Ф20,單根長(zhǎng)1 400mm插筋與隔離樁連接。隧道間土體鉆孔灌注樁加固剖面如圖1所示。
樁體在燃?xì)庥绊懙囟?,施工采用? 000雙管旋噴注漿加固,旋噴樁根據(jù)設(shè)計(jì)圖的位置布置,加固區(qū)域頂面標(biāo)高控制在燃?xì)夤艿?.0m以下,底標(biāo)高為隧道底板外輪廓下2.0m,旋噴樁雙管壓力在25~30MPa以上,提升速度為8cm/min,旋噴速度10r/min,水灰比不大于0.7。樁身垂直度偏差不超過1%,施工后應(yīng)選取3根樁進(jìn)行抽芯檢測(cè),強(qiáng)度要求達(dá)到1.2MPa。隧道間土體旋噴樁加固剖面如圖2所示。
在盾構(gòu)淺覆土施工范圍,控制土壓,依據(jù)地面監(jiān)測(cè)變形情況進(jìn)行適當(dāng)降低,掘進(jìn)平均速度保持在2.5cm/min以內(nèi),且掘進(jìn)速度保持平穩(wěn),變化不宜過大。
在保證同步注漿系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的前提下,適量加大同步注漿的含砂率,二次注漿及時(shí)跟進(jìn),盾尾9環(huán)后開始二次注漿。
根據(jù)右線掘進(jìn)時(shí)土體的改良情況,調(diào)整泡沫注入配合比為3%,發(fā)泡倍率6~8,刀盤轉(zhuǎn)速控制為1.3r/min為宜。在盾構(gòu)進(jìn)入淺覆土段時(shí),降低刀盤轉(zhuǎn)速為0.7r/min,以減小推進(jìn)過程中對(duì)土體的擾動(dòng),減少對(duì)右線隧道的影響。
2.2.1 管片內(nèi)力監(jiān)測(cè)
為保證左線盾構(gòu)掘進(jìn)過程中不會(huì)影響到右線隧道的安全,在右線隧道內(nèi)布設(shè)了各種監(jiān)測(cè)儀器,對(duì)小凈距右線隧道的管片內(nèi)力、管片內(nèi)凈空變形情況等進(jìn)行了24h不間斷的監(jiān)測(cè)。
管片內(nèi)力通過在管片內(nèi)側(cè)貼應(yīng)變片測(cè)試相應(yīng)位置應(yīng)力間接得到。根據(jù)試驗(yàn)段鉆孔樁及高壓旋噴樁段隧道間土體加固。分別選取2個(gè)典型斷面進(jìn)行盾構(gòu)隧道施工過程管片內(nèi)力測(cè)試。右線測(cè)試管片為同一里程的左線盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)掌子面開始至向前4環(huán)。被測(cè)環(huán)的里程見表1。為使測(cè)試數(shù)據(jù)具有典型性和代表性,在每一被測(cè)環(huán)的內(nèi)側(cè)均勻布設(shè)4個(gè)應(yīng)變片,測(cè)點(diǎn)具體位置見圖3,測(cè)試分析結(jié)果詳見圖4及圖5。
表1 被測(cè)環(huán)的里程及特性一覽表
圖4及圖5分別給出了被測(cè)環(huán)各測(cè)點(diǎn)隨盾構(gòu)推到不同位置的應(yīng)力變化,規(guī)定拉應(yīng)力為正,壓應(yīng)力為負(fù)。其中鉆孔樁測(cè)試段最大應(yīng)力為5.53MPa,高壓旋噴樁測(cè)試段最大應(yīng)力為6.89MPa,遠(yuǎn)小于管片強(qiáng)度50MPa。
2.2.2 隧道水平收斂監(jiān)測(cè)
隧道水平收斂監(jiān)測(cè)使用JSS00A數(shù)顯收斂?jī)x。取如下2個(gè)斷面(鉆孔樁段一個(gè)斷面,旋噴樁段一個(gè)斷面)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行分析。測(cè)試及分析結(jié)果如圖6所示。
從圖中數(shù)據(jù)可以看出鉆孔灌注樁測(cè)試段管片水平收斂最大為0.63mm,高壓旋噴樁測(cè)試段水平收斂最大為4.13mm,遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)要求的+10~-10mm,結(jié)構(gòu)處于安全可控狀態(tài)。
在隧道近距離施工的300環(huán)內(nèi),通過采取上述措施,保證了設(shè)計(jì)要求的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo),對(duì)岳鐵區(qū)間右線隧道起到了很好的加固作用,保障了左線隧道及其正上方安全風(fēng)險(xiǎn)極大的Ф700次高壓燃?xì)夤艿陌踩?/p>
a.在盾構(gòu)隧道小凈距施工的情況下,對(duì)隧道間土體采取加固措施是必要的。通過對(duì)鉆孔樁測(cè)試段及旋噴樁測(cè)試段的管片內(nèi)力、管片水平收斂等進(jìn)行監(jiān)測(cè)證明,采取隧道間土體加固措施后隧道的各項(xiàng)指標(biāo)均能滿足設(shè)計(jì)和實(shí)際的需要。
b.隧道間采用鉆孔樁加固土體比高壓旋噴樁作用明顯。但是高壓旋噴樁克服了鉆孔樁在管線下不能施工的不足。鉆孔樁與旋噴樁在小凈距隧道中一起使用可以取長(zhǎng)補(bǔ)短。
c.從武漢地鐵4號(hào)線一期四標(biāo)段的成功經(jīng)驗(yàn)來看,小凈距盾構(gòu)隧道施工是可行的,能夠?yàn)轭愃扑淼赖脑O(shè)計(jì)和施工提供可靠的依據(jù)。
[1] 王啟耀.近距離雙線盾構(gòu)隧道施工相互影響的監(jiān)測(cè)與分析[J].地下空間,2003(3):229-233.
[2] 朱建春,李 樂,杜文庫(kù).北京地鐵盾構(gòu)同步注漿及其材料研究[J].建筑機(jī)械化,2004(11):26-29.
[3] 王建宇.隧道工程監(jiān)測(cè)和信息化設(shè)計(jì)原理[M].北京:中國(guó)鐵道工業(yè)出版社,1990.
[4] 張鳳祥,傅德明,楊國(guó)祥.盾構(gòu)隧道施工手冊(cè)[M].北京:人民交通出版社,2005.
[5] 周文波.盾構(gòu)法隧道施工技術(shù)及應(yīng)用[M].北京:中國(guó)建筑工業(yè)出版社,2004.