土压盾构机截除立交桥群桩施工关键技术

摘要：随着盾构法隧道施工在城市交通工程中的日益发展，隧道将不可避免地截除城市中一些重要建(构)筑物桩基，稍有不慎，后果不堪设想，因此采取有效的桩基托换，选择合理盾构施工参数，增加必要的技术措施成为盾构掘进直接截除桩基施工的关键。

关键词：土压盾构；截桩；技术

Abstract: With the method of shield tunnel construction in the urban traffic engineering development, tunnel will inevitably amputate city, some important structures and buildings things pile foundation, have a bit inadvertent, consequence is unimaginable, so take effective pile foundation underpinning, reasonable choice of shield construction parameters, increase the necessary technical measures of shield tunneling direct amputate become the key of pile foundation construction.

Key Words: soil pressure shield; cut pile; technology

中图分类号：TU473 文献标识码：A 文章编号：

1工程概况

长沙地铁2号线迎宾路站～芙蓉广场站区间左右线盾构均要直接截除芙蓉立交桥群桩基础，左右线共要截除天桥桥桩24根，主桥桩位于隧道上部不足5米，拟施工盾构隧道上方1.2米有一高5米电缆隧道，该立交桥为三层结构，局部开裂，在02年加固改造，天桥下方有天然气管、污水管等，桥的结构空间及周边环境极其复杂。

2 盾构直接截除桥桩施工风险分析

2.1风险辨识

2.1.1工程类比

该桥是90年修建，主桥桩直径为1000mm，长15m的人工挖孔桩，桥面为现浇整体梁，天桥桥桩直径为700mm的钻孔桩，桩长20米，底部为素混凝土桩，02年进行加固改建，目前局部出现裂缝。在其他城市地铁盾构隧道位于风化化岩旁穿桥桩时，桥桩下沉超过1cm［1］，因此，盾构直接截除该桥群桩基础，桥体一定会变形。

2.1.2沉降敏感环境

该桥空间结构复杂，拟建盾构隧道上方1.2m处有5m高的电缆隧道，电缆隧道顶3.8m为立交桥通道，地道下又有空洞、立交桥污水泵站、中压天然气和大直径给水管，这些管线属于敏感沉降，只要地层下沉就会使这些管线变形破坏而发生事故。

2.1.3盾构掘进风险

采用盾构机直接截除桥桩，盾构姿态不易控制，螺旋机易堵，导致施工不能连续，或者刀具磨损无法截除桥桩，而且，电缆隧道位于盾构掘进扰动区，操作出现意外，就容易使电缆隧道破坏，最终导致立交桥下穿地道地面塌陷。另外，盾构掘进中不能使切除后桥桩及时进行受力，地层沉降和桥桩差异沉降会造成桥体破坏，因此，盾构掘进是最大的风险。

2.2风险评价

2.2.1桥桩的临近等级划分

⑴分级界限

大量工程实例表明，当桩位于松动范围长度超过桩长的三分之一桩长或桩离盾构隧道距离小于2倍隧道直径时，盾构施工对桥桩影响较大。根据日本的《临近基础设计施工要点》和王占生在《盾构近距离穿越桥桩的研究》确定了4个桥桩临近界限。

①全部桩长在盾构隧道开挖影响破裂面范围之内；

②2/3桩长在盾构隧道开挖影响破裂面范围之内；

③1/3桩长在盾构隧道开挖影响破裂面范围之内；

④全部桩长在盾构隧道开挖影响破裂面范围之外。

⑵分级指标

桥桩临近等级的确定是评价风险等级的前提，单纯的以桩长或桥桩与盾构隧道的平面距离作为划分桥桩临近盾构隧道的等级不符合实际［2］。必须根据桥梁破裂面与盾构截除群桩基础位置关系来加以修正。

2.2.2风险定级

⑴风险等级划分

以桥梁临近等级把盾构掘进对桥梁影响基本风险等级划分为"风险很大、风险大、风险一般、风险小"4个等级。

⑵本工程风险等级修正

按风险等级化分，盾构截除群桩属于风险很大，但由于芙蓉立交桥陈旧、空间结构复杂、周边环境敏感，左右线盾构截除芙蓉立交桥群桩风险等级修正为特大风险。

2.3风险估计

2.3.1施工前沉降预测

⑴工程类比

根据本区间前期已施工情况，在强风化基岩下，盾构掘进后地面最大沉降量为23mm，在其他城市砂层旁穿桥桩引起桥桩最大下沉的有40mm，这种地层盾构掘进，如果不加固，掘进参数控制不到位，桥桩差异沉降一定会超过0.02%H(H指桥高)允许范围；

⑵经验公式计算

根据日本学者竹山.乔总结弹性有限元成果，并根据实测资料加以修正得出如下计算公式［3］：

δ1=2.3×104/Eu2(21-H/D)

δ2=δ1[1.7-B/(2D)]

δ1--单线隧道最大沉降量；

δ2--双线隧道最大沉降量；

H--隧道最大的覆土；

D--隧道直径；

B--两隧道净间距；

Eu2--土的弹性模量的权平均值。

已知盾构穿越群桩隧道覆土为20m，盾构开挖直径6.29m，两隧道间距为8m，由表1（地层参数表）求得土的弹性模量的权平均值Eu2。先掘进隧道地面理论沉降值为2.87mm，后通掘进隧道地面理论沉降为3.157mm。

表1 地层参数表

土层弹性模量E/MPa层厚/m

杂填土--5

粉质粘土149

中风化泥质粉沙岩1036

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