双线隧道盾构施工对邻近桩基的影响分析

2019-11-29沈杰

建材发展导向 2019年1期

沈杰

（柳州铁道职业技术学院，广西柳州 545616）

当隧道近邻桥梁时，开挖隧道会影响桥梁结构的安全稳定进而影响桥梁的运营安全。而盾构隧道穿越邻近桥梁时首先影响桥梁的桩基础：随着隧道的开挖，岩体原有的地应力平衡状态被打破，盾构开挖面造成地层损失及应力扰动，引起围岩变形，并作用于桥梁桩基上，使得桩基产生了不利变形和内力，降低了其安全稳定性。

1 盾构施工引起的地层变形规律及其对邻近桥桩的影响

1.1 土体损失的影响

在地铁盾构掘进的过程中，土体开挖使周围土体卸载，同时由于地铁盾构掘进机开挖面的直径大于地铁管道直径，所以在地铁管道外壁和土体间会产生2～4cm 的环形空隙，采用注浆填充这些空隙，减小土体损失量。导致地层损失的因素有很多，掘进面土体的位移变形，使隧道断面产生收敛，引起地层损失。采用盾构开挖时，不及时注浆会使隧道管道土体挤入环形空隙，引起地层损失。土压力使隧道衬砌产生的微量变形也同样会导致地层损失。

1.2 盾构掘进速度的影响、随着盾构机开挖速度的加快，同时工程进度也会得到加快。但盾构机出土速度跟不上的话，盾构机腹板的挤土压力将增大，进而会引起地面隆起变形，盾构施工时应避免上述情况的发生。地层条件以及盾构机出土的能力决定开挖速度，开挖时应始终保持腹板正面压力略大于静止侧压力。

1.3 盾构施工对既有桥桩基础的影响

摩擦型群桩是群桩作用的一种重要形式，它的受力机理是通过桩与桩身周围的土体之间的摩擦力来承担上部结构的荷载，大部分的上部荷载被消耗在桩侧摩阻力，只有小部分可以传递到桩端底部。与单桩作用稍有点不同，由于桩土之间的作用，群桩的沉降量会大于单桩作用时的沉降量。而且遇到特殊情况，如桩端土比较软的时候，这时桩端就会产生刺入式变形，从而导致桩和承台的沉降量不一致，以致桩土与承台之间的作用力加大。

与摩擦型群桩类似，端承型群桩也是群桩作用的一种常见的形式，它的受力机理是通过桩身把上部的荷载直接传递到桩端，从而这种传递方式相对于摩擦型而言，桩身两侧所受的摩擦力发挥作用较小，主要是靠桩端来承受上部的荷载。

2 盾构隧道引起的桥梁桩基础变形现场监测与防控措施

2.1 盾构掘进过程

盾构掘进通过时，严格控制盾构正面土压力，以理论土压力及试验段所获得参数为依据、监控量测数据为指导，适时调整，同时避免土压力波动过大。通过测量组再次确定立交桥与隧道的关系，并计算出到达立交桥前的里程(ZDK21+025.076)和环号(383)，以便提前采取相应措施。通过计算，确定375～390 环为盾构穿越杏林北环桥区。

2.2 同步注浆量、压力、速度

由于压入衬砌背面的浆液会发生失水收缩固结、部分浆液会劈裂到周围地层中、又受到小曲率半径施工和超挖的影响，使得实际注浆量超过理论空隙。根据现场施工经验，每环的压浆量一般是理论空隙体积的150%～200%。所以每推进一环的同步注浆量为5.01m3～6.68m3。结合所处工程地质情况和施工现场的实际情况，确定每环的注浆量为6m3。

2.3 监测方案设计

2.3.1 监测目的及监测频率

(1)在隧道施工过程中对周边环境和工程自身关键部位实施独立、公正的监测，基本掌握周边环境、隧道内变形的动态，为合理组织施工提供可靠信息。(2)通过监测、巡视和安全状态预警，较全面的掌握施工安全控制，提供正确数据，对施工过程实施全面监控和有效控制管理。(3)通过监测了解该工程条件下所反映出来的一些地下工程特点和规律，收集资料并积累经验，为厦门市城市轨道交通以后同类设计和施工提供参考依据。

2.3.2 监测信息反馈制度

监测报告根据监测的及时性和监测的时间阶段，将其分为日报、警情快报、阶段性报告和总结报告。各类监测报告均应以表格、图形等“形象化、直观化”的表达形式表示出监测对象的安全状态变化情况，以便于相关人员及专家的分析与判断。(1)日报是反映监测对象变形变化的最直接简单的报告方式，形成日报后，及时反馈给相关单位。(2)监测工作持续一段时间以后，监测人员应对该阶段的监测工作进行总结，形成阶段性报告。

2.3.3 监测点布置

监测点的布设是开展监测工作的基础，是反应工程自身和周边环境安全的关键，监测点布设时需要认真分析工程支护结构和周边环境特点，确保工程支护结构和周边环境对象受力或位移变化较大的部位有监测点控制，以真实地反映工程支护结构和周边环境对象安全状态的变化情况。同时，还要兼顾监测工作量及费用，达到既控制了安全监测的目的，又节约了费用成本。

监测点埋设质量好坏对监测成果的准确性、可靠性有着较大影响，因此测点应埋设牢固，并采取可靠方法避免监测点受到破坏，若发现监测点损坏，应及时恢复或采取补救措施，以保证监测数据的连续性。