蘆玉杰

(北京軌道交通建設(shè)管理有限公司，北京 100068)

0 引言

近年來，以北京為例的特大城市軌道交通建設(shè)發(fā)展迅速，總里程已經(jīng)達(dá)到1 000 km，并且相關(guān)建設(shè)仍在持續(xù)進(jìn)行，通過不斷優(yōu)化軌道交通建設(shè)的布局、理念，軌道交通建設(shè)已經(jīng)形成集交通、文化、娛樂等功能的城市微中心，有效促進(jìn)了城市的新發(fā)展。但同時(shí)新建軌道交通建設(shè)面臨的難度和風(fēng)險(xiǎn)也逐漸增加。北京地鐵建設(shè)各類橋梁近接施工案例增加，側(cè)穿、下穿等工況已經(jīng)成為當(dāng)前地鐵施工的常態(tài)。因此，如何確保地鐵施工安全以及橋梁的正常運(yùn)行成為施工的重難點(diǎn)，也是當(dāng)前研究的重要課題。

郭一斌等以盾構(gòu)近距離穿越大型立交橋超長(zhǎng)樁基為案例，系統(tǒng)研究施工隊(duì)樁基及橋梁上部結(jié)構(gòu)的影響。穿越施工過程會(huì)導(dǎo)致樁身變形和內(nèi)力變化，且會(huì)隨著穿越位置關(guān)系的不同產(chǎn)生差異性的變化[1]。賀善寧針對(duì)南京地鐵連續(xù)下穿6座高架橋樁問題為對(duì)象，通過數(shù)值模擬計(jì)算分析了注漿加固措施、縱梁橫撐加固及鉆孔灌注樁隔離加固措施等對(duì)橋梁的影響[2]。丁智系統(tǒng)分析了地鐵隧道與橋樁相互近接施工的影響及控制技術(shù)，總結(jié)分析了隧道施工對(duì)樁基的控制保護(hù)技術(shù)以及橋樁施工對(duì)既有隧道結(jié)構(gòu)的控制保護(hù)技術(shù)[3]。汪衛(wèi)軍等以北京地鐵12號(hào)線切削西壩河橋樁為例，分析盾構(gòu)刀盤系統(tǒng)、推進(jìn)系統(tǒng)以及排渣系統(tǒng)切樁難點(diǎn)，并提出再制造對(duì)盾構(gòu)各系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，優(yōu)化再制造盾構(gòu)各部分的切樁適應(yīng)性[4]。漆偉強(qiáng)等采用數(shù)值模擬方法，以北京地鐵16號(hào)線垂直下穿肖家河匝道橋?yàn)槔?，分析了盾?gòu)掘進(jìn)參數(shù)對(duì)橋樁縱橫向及沉降變形的影響[5-6]。

本文以北京地鐵下穿13號(hào)線高架橋樁基為例，通過總結(jié)側(cè)穿施工經(jīng)驗(yàn)為同類施工提供借鑒依據(jù)。

1 工程概況

1.1 既有13號(hào)線高橋梁概況及位置關(guān)系

既有地鐵13號(hào)線高架區(qū)間，橋梁兩側(cè)與路基相接，中間設(shè)變形縫，高架形式為15 m+14.25 m+17.5 m+18.5 m四跨簡(jiǎn)支箱梁，梁高約1.4 m；橋墩為片墩，高約6 m；承臺(tái)尺寸為5 m×5.5 m，高2 m；橋樁直徑1 m，樁長(zhǎng)約23 m。

單體橋碎石道床采用單層碎石道床，道碴層厚25 cm，道床邊坡1∶1.75，道床肩寬40 cm。土質(zhì)路基上的道床采用雙層碎石道床，道床厚45 cm，其中道碴層厚25 cm，底碴層厚20 cm，道床邊坡1∶1.75，道床肩寬40 cm，軌道建筑高度(內(nèi)軌頂至路肩坡腳)為99.5 cm。

新建隧道采用兩臺(tái)土壓平衡盾構(gòu)法施工，盾構(gòu)刀盤直徑6.68 m，隧道管片外徑6.4 m，內(nèi)徑5.8 m，厚300 mm，環(huán)寬1.2 m，新建區(qū)間盾構(gòu)隧道穿越既有線高架橋區(qū)間，新建隧道結(jié)構(gòu)與既有線橋樁平面最小凈距為 1.51 m(見圖1)。

1.2 工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件

新建隧道主要賦存三層地下水，上層滯水(一)標(biāo)高36.94 m～38.88 m，層間潛水(三)標(biāo)高19.19 m～19.39 m，層間潛水(四)10.88 m～11.69 m。盾構(gòu)區(qū)間洞身圍巖主要為粉質(zhì)黏土、黏土、粉土、粉細(xì)砂、中粗砂層，局部卵石-礫石，影響本區(qū)間地下水主要為層間潛水(三)，水位位于區(qū)間頂板附近，具有微承壓性。下穿既有線地鐵范圍從上往下主要為粉細(xì)砂層、卵石層、黏土、粉土。

2 施工技術(shù)控制

2.1 地層加固

針對(duì)盾構(gòu)區(qū)間穿越既有線高架橋橋樁情況，采用地面注漿措施對(duì)橋樁進(jìn)行隔離保護(hù)。地面注漿范圍：橋樁下方3 m，盾構(gòu)頂上方5 m，橋樁兩側(cè)各3 m；深孔注漿采用后退式(WSS)注漿施工。

注漿工藝參數(shù)：

1)漿液擴(kuò)散半徑：深孔注漿為R=500 mm。

2)注漿壓力：深孔注漿的初壓注漿壓力0.8 MPa～1 MPa，在終壓狀態(tài)下當(dāng)每分鐘進(jìn)漿量小于3 L或注漿壓力在終壓狀態(tài)逐步升高可停止注漿。

3)注漿漿液：注漿材料為水灰比(質(zhì)量比)1∶1水泥漿。

2.2 既有線橋梁支頂防護(hù)

在新建地鐵盾構(gòu)施工過程中，為確保橋梁結(jié)構(gòu)安全，確保既有13號(hào)線的運(yùn)營(yíng)安全，對(duì)既有區(qū)間高架上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行支頂防護(hù)，使上部結(jié)構(gòu)主梁差異沉降、絕對(duì)沉降不超過控制指標(biāo)，橋墩結(jié)構(gòu)變形控制指標(biāo)，墩頂豎向變形3 mm，水平變形1 mm，橋墩間差異沉降2.5 mm，路基與橋臺(tái)間差異沉降1.0 mm，橋墩傾斜1‰。

利用既有13號(hào)線高架橋1號(hào)～3號(hào)軸中墩墩頂空間，在墩頂與梁底約20 cm間隙內(nèi)布設(shè)120 t超薄型千斤頂，對(duì)上部結(jié)構(gòu)主梁進(jìn)行頂升保護(hù)。工程實(shí)施應(yīng)利用夜間列車停運(yùn)時(shí)間，對(duì)上部結(jié)構(gòu)進(jìn)行頂升。

支頂防護(hù)的實(shí)施，應(yīng)根據(jù)地鐵施工監(jiān)測(cè)結(jié)果，確定啟動(dòng)支頂?shù)臉蚨瘴恢谩?/p>

1)千斤頂?shù)膰嵨贿x擇。

千斤頂有各種不同噸位，如75 t，100 t，200 t，300 t等。千斤頂所給的噸位是最大限度的頂力，所以考慮到對(duì)儀器的減少磨損，應(yīng)預(yù)留出安全值。在給定的千斤頂噸位上乘以80%后還應(yīng)大于設(shè)計(jì)所給的荷載。根據(jù)設(shè)計(jì)所給的荷載判定出我們應(yīng)使用的千斤頂噸位為150 t 24個(gè)(備用4個(gè))，每個(gè)墩柱設(shè)置8個(gè)千斤頂(見圖2)。

2)頂升系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

頂升系統(tǒng)設(shè)置1個(gè)總泵站，3個(gè)分泵站，每個(gè)分泵站設(shè)置2個(gè)子站，每個(gè)子站控制4臺(tái)千斤頂，見圖3。

3)頂升步驟。

頂升分3個(gè)步序施工，第一序頂升，第二序加墊，第三序落梁。具體步驟見圖4。

2.3 盾構(gòu)掘進(jìn)

為了保證盾構(gòu)穿越既有線安全，滿足結(jié)構(gòu)沉降變形要求，在穿越既有線前設(shè)置試驗(yàn)段，在試驗(yàn)段(50環(huán))掘進(jìn)中參照類似地層確定盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)。盾構(gòu)推力15 000 kN～18 000 kN，盾構(gòu)刀盤轉(zhuǎn)速1.0 r/min～1.2 r/min，扭矩2 500 kN·m～2 700 kN·m，推進(jìn)速度40 mm/min～60 mm/min，土倉(cāng)頂部壓力1.5 Bar～1.8 Bar。同步注漿壓力2 Bar～3 Bar，每環(huán)(1.2 m)注漿量Q=4.86 m3～6.48 m3。

盾構(gòu)機(jī)穿越后,通過管片中部的注漿孔進(jìn)行二次補(bǔ)注漿，補(bǔ)充一次注漿未填充部分和體積減少部分，從而減少盾構(gòu)機(jī)通過后,土體的后期沉降，減輕隧道的防水壓力，提高止水效果。

3 監(jiān)控量測(cè)

盾構(gòu)穿越既有線橋樁前后及盾構(gòu)穿越過程中的橋梁及既有線軌道安全監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)內(nèi)容：路基、軌道結(jié)構(gòu)沉降，軌道靜態(tài)幾何形位監(jiān)測(cè)，橋墩沉降、位移、傾斜監(jiān)測(cè)，地面沉降監(jiān)測(cè)，橋梁墩臺(tái)沉降及差異沉降監(jiān)測(cè)，橋梁墩柱水平位移及傾斜監(jiān)測(cè)。既有線路基、軌道結(jié)構(gòu)沉降采用自動(dòng)化監(jiān)測(cè)，自動(dòng)化監(jiān)測(cè)頻率采用20 min/次～60 min/次，既有線影響區(qū)域內(nèi)布置5組自動(dòng)化監(jiān)測(cè)點(diǎn)，具體見圖5。

右線盾構(gòu)穿越既有線橋樁后，既有線軌道最大累計(jì)沉降-0.91 mm，左線盾構(gòu)穿越既有線橋樁后，既有線軌道最大累計(jì)沉降-1.09 mm。

盾構(gòu)掘進(jìn)穿越高架橋橋樁后，樁頂沉降曲線如圖6所示，樁頂?shù)某两底兓S著盾構(gòu)機(jī)穿越期間迅速增加，最大沉降達(dá)4.5 mm，隨著盾構(gòu)掘進(jìn)繼續(xù)向前推進(jìn)以及同步注漿、二次補(bǔ)漿的措施，其樁頂沉降逐漸趨于平緩。

4 結(jié)語(yǔ)

本次盾構(gòu)穿越既有線高架橋區(qū)間，通過采用綜合加固措施確保施工過程中的順利進(jìn)行，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工監(jiān)測(cè)結(jié)果可以看出，采用隔離加固、預(yù)壓支頂及有效控制盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)能夠保障高架橋的整體變形要求，既有線軌道最大累計(jì)沉降-1.09 mm，滿足設(shè)計(jì)要求，本工程經(jīng)驗(yàn)可以在類似的工程中應(yīng)用推廣。