地铁盾构隧道穿越桩基施工技术研究

郑健雄

摘要：我国地下空间不仅在数量上还是在规模上都取了巨大成就。随着地铁建设的快速发展，人们更加重视地铁施工的安全性，反观我国地铁盾构施工，隧道穿越建筑物的桩基复杂情况越来越多的出现，当隧道与建筑物的距离小于施工规范规定的安全距离时，就应该考虑地铁盾构施工对建筑物的影响，本文将结合工程实践就现代地铁盾构隧道穿越桩基施工技术做出分析。希望对地铁盾构隧道穿越桩基处理提供应用研究参考

关键词：地铁;盾构;隧道;桩基;

1引言

随着我国基础设施建设的蓬勃发展，城市地铁得到了飞速的发展速度，为了满足建设速度，近年来盾构掘进技术开始大规模在地铁施工中得到应用。地铁施工周围环境复杂，难免会经过密集建筑群，我国城市建筑物基础多数为群桩基础，地铁隧道在穿越建筑时会对建筑物的桩基础产生一定的影响，从而影响建筑物和地铁施工的安全性，因此研究地铁盾构隧道穿越桩基处理技术对我国地铁建设意义重大。

2总体施工原则及思路

2.1处理原则

1） 在地铁盾构隧道开挖期间，必须保障临时支撑的地基持力层和地基承载力符合安全要求，地铁与建筑物的距离越近，安全系数应该越高，在施工期间要做到“三杜绝”，杜绝隧道塌方、杜绝建筑物明显沉降，杜绝地面支撑体系倾斜位移。

2） 在地铁盾构隧道开挖期间，地上周围建筑物的变形及沉降控制在结构允许范围之内。

3） 在地铁盾构隧道开挖完成后，建筑物桩基仍能提供足够的承载力保证上部结构的安全。

4） 在地铁盾构隧道开挖完成后，隧道结构能够承受隧道围岩压力、桩基荷载、地铁运营荷载等。

5） 結构按7度抗震设防烈度和6级人防抗力等级进行验算，结构抗震等级为三级，在结构设计时采取相应的构造处理措施，以提高结构的整体抗震能力。

针对性措施：

①做好地质补充勘查工作。

②选择合适的盾构机类型，合理配置相应的配套设施根据本工程的工程地质和水文地质情况，结合类似工程经验，针对工程选择能适应土层、软硬不均地层、硬岩地层等地段掘进的复合式盾构机施工。

③做好掘进施工过程控制，防止盾构机抬头，保证施工安全和工程质量。

④加强注浆管理、确保注浆质量为保证管片安装质量和管片背后空隙的回填质量，采用可控凝结时间的水泥砂浆进行管片背后的空隙进行回填。

2.2 处理思路

区间隧道穿越建筑物基础的处理思路大多数为基础托换和截桩相结合的方案。采用理论计算与工程类比相结合的方式在施工之前提前设计，施工过程中应根据施工现场监控量测的信息反馈修正设计，指导施工。

桩基托换方案一般为地面临时支顶+洞内托换，但要针对现场施工环境来决定。

地面临时支顶由喷混凝土、锚杆、钢筋网、钢格栅拱架等支护型式组合形成，二次衬砌采用模筑钢筋混凝土;初支与二衬之间铺设自粘性防水层。盾构空推后拼装管片（ 三次衬砌） 承受地铁运营荷载及作为结构的安全储备。综合考虑断面大小、施工方法、结构受力和变形等因素。要确保隧道盾构开挖时结构安全，杜绝隧道塌方、控制沉降，对隧道采取超前预注浆加固，开挖时初期支护加强相结合;并加强监测，加大监测频率，提高控制指标。

洞内托换技术是在地下采用矿山法开挖方式开挖出桩基托换空间， 将侵入隧道或地下空间设施的既有桩基与新建地下衬砌结构相连接，然后待衬砌结构强度达到 100% 强度后，再将既有桩基沿衬砌结构面切断。利用新建的地下结构承受既有桩基传输向下的力，受力结构采用托换拱的形式。托换群桩基础施工工法施工流程主要有施工准备、矿山法施工及桩基保护 -- 既有桩基钻孔、植筋 -- 绑扎托换拱结构钢筋 --- 混凝土浇筑 -- 截桩施工。

3地铁盾构隧道穿越桩基施工关键技术

3.1 桩基托换

目前工程实际中主要采用新做的桩和大梁来担负被托换桩的承载力，使盾构隧道在大梁下部穿过，从而减小盾构开挖时对既有建筑物的影响。考虑到场地的条件以及桩基础的特点，凿除被托换桩通常只能在被托换桩边采用人工挖孔截桩，所以托换桩均采用人工挖孔桩。主要施工步骤如下：

①施工准备 包括科学合理布置施工场地，必要时建筑物首层或地下室需作为施工场地，围挡拆迁，交通疏散，调查地下管线的布置，制定合理的施工方案等。②开挖基坑。③托换桩施工 采用人工挖孔桩。④施作水平大梁 当托换桩与大梁养护到一定强度时在桩顶用千斤顶顶紧大梁，然后用钢管垫块加塞楔块顶紧并与钢板烧焊后置换千斤顶。⑤灌注梁桩结合部的混凝土。⑥凿除隧道上下 1m

范围内的原有桩基，采用人工挖孔截桩法。⑦回填基坑，恢复原场地。

3.2人工挖孔截桩

1） 适用条件 当废弃障碍桩地上的空间较小，不适合拔桩或爆破时，可考虑人工挖孔截桩。而当桩基础不是废弃桩，但经过精确地计算分析，截除一段桩基本不会影响地基承载力和结构稳定性等要求时，也可考虑人工挖孔截桩。另外桩基托换中被托换桩的截除通常采用人工挖孔截桩法。

2） 施工步骤 ①准备工作 经过测量与分析确定合理的竖井位置以及各种施工设备准备就绪。②土体加固 为确保施工安全应在挖孔位置周围布置1 圈搅拌隔离桩。③竖井施工 竖井采用人工挖孔桩孔方式，竖井周壁应采用钢筋混凝土护壁进行支护。④横通道施工 当竖井开挖到设计标高时进行横通道开挖。横通道高度应与桩基被截断高度相适应。横通道一般采用模筑混凝土的支护方式。⑤桩基截除 为了减小上部结构的扰动，用风镐从上往下凿除混凝土以确保施工安全，然后用气割从下往上切割钢筋。⑥回填施工 横通道及其与竖井交界处回填素混凝土，其余部分回填黏性土并分层夯实。

3） 优缺点 不需大型机具设备，成孔机具简单，挖孔作业时无振动无噪声，施工操作工艺简单。但劳动强度较大，施工速度较慢，安全性较差

4施工注意事项

①注意环境保护，尽量减少对居民生活以及交通的影响。

②植筋钻孔若碰到钢筋应立即移位再钻，以免伤害原钢筋。

③托换梁施工前，新旧混凝土表面必须凿毛，深度宜为 10 ～ 20cm，然后将凿毛面用水冲洗干净，并充分湿润。

④托换技术是一种技术难度较大、费用较高、工期较长和责任心较强的特殊施工方法。

5结语

随着城市的发展，盾构隧道穿越建筑物地下的复杂情况会越来越多，实际施工中究竟选用何种方法对桩进行处理，取决于施工场地的周围环境、弃桩桩径桩长、桩身结构、弃桩类型、弃桩穿越土层的特征及施工单位的设备性能和经验等因素，应根据具体情况选择施工方案使施工经济、高效。

[参考文献]

[1]张健. 地铁盾构隧道穿越桩基的凿除技术[J]. 中国市政工程，2006（ 4） ： 87-88.

[2]丁红军，王琪，蒋盼平. 地铁盾构隧道桩基托换施工技术研究[J]. 隧道建设，2008（ 2） ： 209-212.

[3]孙立宝，王云春. 套管钻进拔桩法及其工程应用[J]. 探矿工程（ 岩土钻掘程） ，2009（ 9） ： 59-63.

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