地铁盾构施工影响因素分析及邻近桩基稳定性研究

胡海明

中国水利水电第七工程局有限公司 四川成都 610041

1 地铁建设项目中盾构施工技术的应用原理分析

目前，在地铁工程施工中，盾构技术需要使用大量的施工机械和设备。其中，主要的施工机械是盾构机。从城市地铁建设项目的建设内容来看，大部分为地下开挖工程。盾构法施工时，盾构机不仅是开挖工作的主要设备，盾构机的盾壳也是施工中的重要支撑。该设备与其他配套设备的应用构成了完善的盾构推进系统，使地铁建设项目取得良好的施工效果，从根本上提高了建设项目的安全性，避免了安全事故的发生。在隧道开挖过程中，需要在开挖面布置切割设备，然后根据施工要求使用相应的机械设备将多余的土从隧道中运输出来[1]。

2 地铁盾构施工对邻近桩基的影响

2.1 地铁工程影响

通过对桩基础硬度与施工现场土体硬度的比较，可以发现桩基础的土体硬度较高，因此桩基础可视为刚体。桩基础一旦产生一定的迁移力，就会导致土层的产生。应力分散，改变了桩基础的阻力和桩侧阻力，影响了地基的纵向荷载。在地铁施工过程中，盾构施工阶段对邻近桩基的影响规律主要包括：（1）竖向比较桩基与土体，发现桩基可视为刚体。（2）盾构施工过程中桩基础形成的辅助力随土体一起传递到桩基础顶部，影响桩基础及其底部的承载能力。这就要求相关人员在工作中引起注意。（3）地铁隧道施工会引起地层的垂直位移，从而减小对桩基竖向方向的干扰力。

2.2 隧道工程影响

在地铁盾构施工方法的应用中，土体产生的侧向力与相邻桥梁底部产生的纵向力没有区别，这将导致桩基与开挖隧道产生相同的力位移。土体的横向受力会影响邻近桩基，导致桩基变形和倾斜。在地铁盾构施工方法的应用过程中，桩基位置会发生变化。一旦周围土体松动，桩基会出现弯曲现象。在地铁隧道的施工阶段，横向迁移的干扰法律的土壤层附近的桥梁主要如下：（1）大直径的基础，桩基的硬度越高，和桩基侧向变形的影响将会增加，从而减少地铁建设的盾牌。对桩基和地基的影响。（2）地铁盾构施工会导致地铁附近土体横向迁移变形，而沿隧道位移主要由桩基变形引起。（3）地铁盾构隧道的建设将增加土层迁移的深度和程度。随着深度的加深，桥梁基底侧移逐渐减小，“0”值将迅速恢复[2]。

3 案例研究

3.1 工程概况

某隧道埋深9．7-13．9m。左侧线路长度为3．333m，隧道断面总长度为664．284（664．478）。在间隔的中间有一个通信通道。盾构法从桥墩一侧穿越桥墩基础时，极易影响桥墩结构，引起沉降和边坡，包括邻近的上部结构基础。由于高架桥所在地区地质条件较差，只能采用长桩作为桥梁基础。桩基长度42．7m，隧道长度4．19m（最小距离）。

3.2 现场监测与防控措施

（1）袖阀管注浆加固措施。盾构施工前，需要在桥墩周围预埋10根套管阀管，灌浆加固施工隧道与高架桥桩之间的土体。现场施工所用灌浆浆体为：普通硅酸盐水泥等级不低于42．5级。套管阀管预埋在隧道段外1．5m处（墩周），注浆加固深度在隧道管底部3．5m处。桥墩桩与隧道之间的距离很小，只有4．1m，因此必须提高高架桥与隧道之间水泥土的稳定性，以保证上部桥梁在盾构施工中能够安全使用。

（2）袖阀管注浆设计。现场进行注浆时，其袖阀管注浆加固深度大约在隧道管片底部3．5m的位置，采用的注浆浆液为：不小于42．5级的普通硅酸盐水泥和水玻璃双液浆。

（3）施工要求及技术保证。盾构穿越桥墩时，应同时注意地下水损失，盾构机应防止于桥墩四周过分开凿，尽可能减大开挖过程之中对于桩基邻近土体的扰动。于开挖参数方面，应强化注浆和二次补浆除此之外展开，提升整体施工监控频率，保证下部桥梁安全性采用。

①盾构掘进过程之中，当盾构机透过码头周围时，必需严格控制盾构后方的土压力，立即变更盾构掘进参数，避免出现土压力震荡比较小的现象。

②除此之外注浆兼顾比。贯通工程之中，使用水泥砂浆和水泥粉、粉煤灰、膨润土、砂加水混合展开注浆。根据试验中地表沉降量与实际施工情况，应合适变更浆料的配比[3]。

③注浆量，如果永久性支护结构正面遭压入浆体时，会爆发下列病害：部分浆体入侵四周地层，浆体造成失水膨胀并且起固结，这把使施工过程之中造成具体需要。灌浆量远少于理论灌浆量。依据现场施工经验，通常相信每环灌浆量大约为理论灌浆量的1．4-1．6倍。所以，于前进环时，提议选取5．02-7．78m3的灌浆量。融合现场地质条件，最后注浆量为7m3。

（4）盾构施工现场监测分析。地表沉降数据分析，在双线隧道盾构施工中，对桥墩的影响最大。因此，在分析计算地基沉降数据时，应重点分析同一段墩开挖施工过程中获得的监测数据，得到如下图1和图2。

图1 地层沉降实测累积沉降变化曲线

综上所述，现场工程测的高架桥桥墩实测值比较大，而且桥墩测定点紧紧邻隧道，受隧道工程冲击比较小。使用数值模拟软件计算：高架桥桥墩最为小沉降量为14．78mm，现场施工之中对于桥墩展开监测获得的最为小沉降量为13．76mm。透过数值模拟计算结果与监测数据测量获得的桥梁坡度比较大，测量坡度为0．31‰，全然于容许范围之内。

图2 地面测点沉降变形曲线

本文以此某城市地铁X号线区间盾构掘进时，自尾部穿越其下方高架桥的工程为分析背景。对于其使用了袖阀管注浆造成隔离墙的加固技术，以此达控制桩基础的形变的目的。根据现场实测数据的反馈，对于地层袖展开阀管注浆修缮之后，地表的下沉量及高架桥桥桩形变均遭严苛地掌控于设计规定范围。