盾构下穿广深铁路及春风高架桥切桩施工技术研究

张群群

（中建隧道建设有限公司，重庆 巴南 401320）

1 工程概况

1.1 广深铁路

广深铁路位于深圳地铁9号线鹿人盾构区间内，广深铁路线列车运行繁忙，且对线路要求严格。盾构在YCK23+530下穿广深铁路，距人民南站西端约40 m，共计8股道。广深铁路路基顶标高是6.28 m，盾构隧道顶标高是-17.25 m，隧道顶距铁路路基顶为23.54 m。其中站台桩基A1、B1分别侵入隧道470 mm、913 mm，站台结构基础采用钻孔灌注桩，桩径1 500 mm，桩进入中风化岩层不小于1 m，单桩设计承载力5 000 kN。

1.2 春风高架桥

托换场地位于春风路与南湖路交叉路口处，地面与春风高架桥的净空尺寸约为5.65 m。本次托换采用主动托换，托换桩采用Φ1.6 m钻孔桩，托换桩桩底位于盾构隧道底部1.0m，进入＜8-4＞微风化变质砂岩1.0 m。桩基托换临时基坑深度8.17 m，基坑安全等级为二级。围护结构采用Φ600@750钻孔灌注桩，桩长16.17 m，桩间采用Φ600@750旋喷桩形成止水帷幕，设置冠梁及两道混凝土水平支撑。

2 施工案例分析

2.1 切桩分析

2.1.1 站台加固

根据深圳站基本站台扩建工程的竣工图资料显示，深圳站站台四根雨棚柱基础A1、B1、A3、B3 在地铁隧道影响范围之内，其中A1、B1 两根桩基础侵入到地铁盾构行进路径，A3、B3 两根桩临近盾构边线，一旦盾构机刀盘切割到桩基础钢筋或是地层扰动，就有可能造成桩基扰动，造成雨棚不均匀沉降，致使站台开裂，影响深圳站的正常客运组织和站台的使用。为了避免出现盾构扰动导致雨棚上部结构的破坏，需要对这4条桩进行预加固处理。采用人工挖孔桩加固的方式，对于还没有侵入地铁盾构限界的桩基础在旁边设置1根直径130 cm的挖孔桩，1.2 mm钢护筒护壁；对侵入地铁盾构限界的桩基础在旁边设置2根直径130 cm挖孔桩，1.2 m钢护筒护壁，在挖孔桩顶设置承台，与既有桩基础承台通过植筋连接成为一体，能有效地防护雨棚承台，起到较好的加固效果。

同时对桩基范围内盾构通过的土层进行全断面注浆，改良钢管桩与土层的摩擦系数，提高钢管桩的承载能力，并为盾构开仓凿除桩基侵入部分做止水加固，确保施工安全。在盾构下穿前，在站台处打设斜向注浆管加固桩基范围地层以及盾构掘进范围地层。

2.1.2 盾构下穿切桩措施

（1） 下穿前开仓换刀、维修各系统管路。

下穿前进行换刀作业，对周边滚刀磨损超过5 mm，正面滚刀磨损超过15 mm及异常磨损刀具进行全部更换。同步进行盾构机维保，确保刀盘6路泡沫管及盾尾4路同步注浆管畅通，其他设备能够正常运转。

（2） 掘进参数控制。

根据盾构下穿鹿人区间海关宿舍、船步街住宅楼及春风高架桥掘进经验，认真组织制定了下穿广深铁路盾构掘进参数。

（3） 土仓压力控制。

理论土仓压力计算采用水土合算的形式，根据地勘资料，按照对应位置土体填充广深铁路结构范围进行计算。

（4） 出土量控制。

理论出土量＝p/4×D2×L＝p/4×6.282×1.5＝46.4 m3/环，根据施工经验，按照1.5的松散系数考虑，盾构掘进时的实际出土体积约为70 m3/环。穿越过程中出土超量将引发难以控制的沉降变形。现场技术人员应实际量测空载土厢的残余渣土方量及满载土厢的剩余空隙方量，确保每一环的出土量能够得到精确统计。在推进过程中，每进尺300 mm应测量一次土箱内的实际出土量，检查是否与进尺匹配。特别注意是否有混凝土块及钢筋出来，收集留样。

（5） 渣土改良。

根据穿越段以＜14-2＞强风化糜棱岩为主的地质特点，渣土改良以泡沫为主加水为辅在穿越过程中应根据实际情况灵活调整，当刀盘扭矩、总推力明显增大，渣土坍落度明显减小时应增加泡沫注入率，并适当在土仓中部加水；当螺旋机口出现明水、渣土在皮带上打滑时则应当降低泡沫注入率，并关闭所有土仓加水管路。由于穿越期间将采用实土压推进模式，因此需重点监控渣土温度。在推进过程中利用红外线测温器每环进行一次土温量测，当渣土温度超过30 ℃时就应当及时调整改良参数，严防刀盘在穿越期间结泥饼。

（6） 掘进速度。

在下穿切桩期间，掘进原则：慢速匀速进行切桩。推进速度宜控制在10 mm/min以内，避免桩内钢筋卡死刀盘，保护刀具刀盘。

（7） 同步注浆。

在下穿期间，同步注浆量增加至7 m3/环，注浆速率应与推进行程匹配，每环应在推进油缸行程达到1 650 mm左右时完成注浆，确保同步注浆浆液能够均匀填充建筑空隙。同步注浆压力控制在0.35～0.4 MPa。穿越段应加大盾尾油脂注入量，视情况采用手动模式注入，确保盾尾密封效果，防止漏浆。

（ 8） 推进姿态。

盾构机进行姿态修正时会造成超挖和额外扰动，可能引起土体失稳和出土超量。为了避免急纠、猛纠，每环纠偏值不得大于±5 mm，以防止盾体被桩头卡死，在下穿期间必须严格控制单位进尺的纠偏量，

2.2 盾构下穿人向区间春风高架桥切桩分析

2.2.1 桩基托换及周边加固

左线区间在ZDK24+162.458处下穿春风路高架桥7号桥28轴处桥墩，该桥墩承台下有两根相距2.1 m Φ1.4 m的混凝土桩，桩长约30.7 m。该处隧道顶埋深12.2 m，托换桩采用Φ1.6 m钻孔桩，托换桩桩底位于盾构隧道底部1.0 m。托换后凿除原桩与承台的连接，使原桩失去承载力。

托换回填后进行托换桩周边进行袖阀管注浆。袖阀管和注浆芯管下到洞底或洞底以下0.2～0.3 m，从洞底往上压注水泥浆。

2.2.2 盾构机切桩措施

由于桥桩与广深铁路站台桩侵入隧道的长度不一样，盾构掘进参数也有具体调整。盾构机离第一条桩30 m（ 第193环） 时控制掘进速度在30 mm/min以内，加强盾构机姿态控制，对隧道控制点和管片姿态进行复测；通过对盾构机姿态的调整，把水平趋势控制在-1～1 mm/m之间，垂直趋势控制在1～3 mm/m之间，导向系统参考坐标为前点（ H、V）：（0 mm、-35 mm），后点（ H、V）：（0 mm、-43 mm），尽量减小铰接油缸上下左右行程差；导向系统显示里程为24 167.855（ 第214环，千斤顶行程366 mm） 时停止掘进，开仓检查/更换刀具；完成刀具检查/更换后关闭仓门开始掘进，掘进过程中严格控制各项掘进参数：刀盘转数0.8 r/min，掘进速度≤5 mm/min，总推力≤1 200 t，上部土仓压力1.0 bar，在掘进过程中为防止喷涌需要严格控制注入泡沫和水的添加量，以保证切削面的湿润；严格控制注浆量和注浆压力，注浆量每环不少于6方，注浆压力不大于3 bar，必要时在盾尾第3环附近补充注入双液浆；准备好开仓和刀具更换工具，做好进仓割除钢筋准备；导向系统显示里程为24 171.452时刀盘出第二条桩100 mm，停止掘进，开仓检查/更换刀具。

3 结语

由于桥桩与广深铁路站台桩侵入隧道的长度不一样，本文对广深铁路及春风高架桥的案例分析，通过盾构下穿切桩措施以及桩基托换及周边加固措施提高工程质量。