土壓平衡盾構(gòu)近距離穿越橋梁樁基施工技術(shù).doc

土壓平衡盾構(gòu)近距離穿越橋梁樁基施工技術(shù)【摘要】盾構(gòu)施工經(jīng)常遇到高架道路或跨河橋梁的深樁基礎(chǔ)。在穿越過程中應(yīng)盡可能減少對樁周圍土體的擾動,以減少對樁身結(jié)構(gòu)的影響以及避免造成橋梁沉降。針對上海市軌道交通7號線滬南路-白楊路區(qū)間近距離穿越王家浜橋橋樁的特例,介紹了穿越過程中通過各種監(jiān)測手段來調(diào)整盾構(gòu)機(jī)各項施工參數(shù),確保了樁基的完好與安全。【關(guān)鍵詞】地下隧道土壓平衡式盾構(gòu)鉆孔灌注樁保護(hù)土壓力計同步注漿量1 工程概況 王家浜橋位于上海市浦東新區(qū)北蔡鎮(zhèn),為滬南公路跨越王家浜的一座橋梁,橋梁由東、西兩幅獨(dú)立橋梁構(gòu)成。正在建設(shè)中的軌道交通七號線沿滬南公路,在原橋位下部穿越東、西兩幅橋梁,老橋的樁基礎(chǔ)妨礙盾構(gòu)的推進(jìn),所以推進(jìn)之前需要拆除兩側(cè)的老橋(上部結(jié)構(gòu)、下部結(jié)構(gòu)、拔除800 mm,長30 m的鉆孔灌注樁)。新建橋梁為單跨30 m的簡支梁橋,新橋樁基為800 mm的鉆孔灌注樁,北側(cè)樁長49 m,南側(cè)樁長45 m。鉆孔灌注樁與隧道凈距最小距離1.6 m。2 工程特點(diǎn)和要求 (1)受工程進(jìn)度影響,盾構(gòu)機(jī)穿越鉆孔樁時,鉆孔樁成樁僅一個多月時間。為避免盾構(gòu)機(jī)穿越造成地面下沉而引起橋臺混凝土結(jié)構(gòu)破壞,橋臺暫緩施工,待盾構(gòu)穿越后再制作。鉆孔樁頂部暴露,變成活動端,減少了盾構(gòu)穿越鉆孔樁結(jié)構(gòu)的影響,也為對鉆孔樁的監(jiān)測提供了條件。 (2)受區(qū)間隧道影響,留給鉆孔樁的平面位置非常有限,樁位布置較困難,所以鉆孔樁設(shè)計長細(xì)比比較大。設(shè)計擔(dān)心6.34 m的盾構(gòu)機(jī)從距離只有1.6 m的800 mm鉆孔樁旁經(jīng)過會對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞,要求施工單位必須有手段保證鉆孔樁不受破壞。3 施工監(jiān)測措施3.1 監(jiān)測目的 盾構(gòu)機(jī)在到達(dá)橋樁前,土壓力設(shè)置過大,出土量少,會對前方土體進(jìn)行擠壓,土壓力升高,鉆孔樁原本四周平衡的受力狀態(tài)發(fā)生了改變。在推進(jìn)方向一側(cè)增加了荷載,如果把長49 m的鉆孔樁當(dāng)成地基梁,單側(cè)局部荷載過大,樁體會產(chǎn)生裂縫,嚴(yán)重時,會發(fā)生斷樁現(xiàn)象。反之,土壓力設(shè)置過小,會產(chǎn)生局部超挖,盾構(gòu)機(jī)前面土體坍方,鉆孔樁四周受力平衡也會被打破,反側(cè)土體也會給樁身提供附加荷載,造成樁體破壞。壓漿量過大、過小也會發(fā)生相應(yīng)情況。根據(jù)以上分析,在樁身不同深度設(shè)置土壓力監(jiān)測計,通過調(diào)整盾構(gòu)機(jī)各項參數(shù),來減小樁周圍土壓力的變化,以減少對樁周圍土體的擾動,達(dá)到保護(hù)鉆孔灌注樁的目的。3.2 監(jiān)測點(diǎn)的設(shè)置3.2.1 土壓力監(jiān)測 在隧道二側(cè)靠近鉆孔樁的土體中,共布置6個土壓力監(jiān)測孔。每孔在深度-4.5 m、-9.5 m、-12.6 m三個不同位置布置3只土壓力計。監(jiān)測孔采用鉆機(jī)成孔,鉆孔110 mm,深度17 m。土壓力計固定在由四根22 mm鋼筋焊接的鋼筋骨架內(nèi)(圖2、圖3)。 監(jiān)測頻率為每天早中晚各一次,壓力變化較大時,每小時一次,直至穩(wěn)定。3.2.2 鉆孔樁樁頂沉降、移位觀測,地面沉降監(jiān)測 每個鉆孔灌注樁中心布置一個中心點(diǎn)。測量盾構(gòu)推進(jìn)時,盾構(gòu)兩側(cè)鉆孔樁中心點(diǎn)相對位置變化并進(jìn)行沉降觀測。盾構(gòu)推進(jìn)軸線上每5 m布置一個地面沉降觀測點(diǎn),橋臺軸線上布置一組斷面沉降監(jiān)測點(diǎn)。通過對這些數(shù)據(jù)的分析來調(diào)整盾構(gòu)機(jī)參數(shù)。4 盾構(gòu)機(jī)控制4.1 控制掘進(jìn)速度 在盾構(gòu)機(jī)機(jī)頭距離鉆孔樁15 m時降低推進(jìn)速度,控制盾構(gòu)機(jī)的推進(jìn)速度基本保持在2 cm/min。此速度保證了出土量、正面土壓力、螺旋機(jī)壓力穩(wěn)定,保證了注漿均勻、及時。4.2 嚴(yán)格控制正面土壓力,注漿量和注漿壓力。 盾構(gòu)機(jī)頭部距離鉆孔樁15 m時,盾構(gòu)機(jī)正面土壓力設(shè)定為0.21 MPa,隨著接近鉆孔樁,土壓力值有所上升,變化最大的讀數(shù)從0.159 MPa到0.178 MPa,變化量0.019 MPa,土壓力值整體上升,地面隆起2 mm,鉆孔樁之間距離增大2 mm。根據(jù)此情況,降低正面土壓力到0.20 MPa,效果明顯,監(jiān)測到的土壓力有所回落,地面不再隆起。然后通過調(diào)整盾構(gòu)機(jī)正面土壓力值,使土壓力監(jiān)測值變化量不大于0.02 MPa。盾構(gòu)機(jī)盾尾穿越鉆孔樁后,注漿開始對樁周圍土體產(chǎn)生影響,此時同步注漿量為2.4 m3,泥漿稠度9 cm,注漿壓力0.3 MPa。監(jiān)測到的土體壓力最大的增大0.013 MPa,地面沉降穩(wěn)定,鉆孔樁之間距離沒有變化。根據(jù)此情況,相應(yīng)減少注漿量到2.3 m3,監(jiān)測到的土壓力值不再上升。 盾構(gòu)機(jī)穿越北側(cè)鉆孔樁時,根據(jù)南側(cè)穿越各項參數(shù),正面土壓力為0.20 MPa,壓漿量為2.3 m3。實(shí)際結(jié)果土壓力值變化較小,變化量均小于0.02 MPa。 以下為盾構(gòu)機(jī)穿越前后土壓力計實(shí)測讀數(shù)(表1)。4.3 其他注意事項 (1)確保盾構(gòu)掘進(jìn)過程中盾尾不漏漿,防止由于漏漿導(dǎo)致的注漿不足,使沉降變大。如發(fā)生漏漿情況及時在管片背后墊海綿,并將頭部漿液清理干凈。實(shí)際穿越時,通過盾尾油脂采用進(jìn)口油脂、控制泥漿稠度小于9 mm、盾構(gòu)機(jī)姿態(tài)與管片吻合良好等手段,防止了漏漿現(xiàn)象的發(fā)生。 (2)各工種協(xié)同工作,避免各行其事。首先,沉降監(jiān)測人員依照隧道推進(jìn)進(jìn)度執(zhí)行測量計劃,以約定的時間、頻率對各沉降觀測點(diǎn)進(jìn)行測量,并準(zhǔn)確記錄,及時上報。繼而,由技術(shù)部門及時將觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合比較,調(diào)整盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù),并將結(jié)果(包括監(jiān)測資料)及指令及時通知鉗工、施工員、泥漿工和測量工。 (3)加強(qiáng)穿越期間的質(zhì)量、安全管理工作。在平時嚴(yán)格執(zhí)行質(zhì)量管理保證體系文件的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步加強(qiáng)穿越期間的質(zhì)量管理工作。施工員嚴(yán)格控制管片拼裝平整度,管片高差不超過4 mm,管片拼裝后由質(zhì)量員認(rèn)真檢查。拼裝過程中,通過轉(zhuǎn)換推進(jìn)模式,控制正面土壓力降低不超過0.2MPa。盾構(gòu)穿越前嚴(yán)格控制軸線偏差,如發(fā)生偏差后,糾偏時限制每次糾偏量,減少糾偏造成的土體損失。穿越期間,測量人員加強(qiáng)對隧道軸線方向、管片坡度、沉降量等的監(jiān)測,及時上報。同時,加強(qiáng)安全管理,安全員和施工員做好吊索具平時檢查工作,鉗工帶頭負(fù)責(zé)設(shè)備的維修和保養(yǎng),特別是桁車、電瓶車剎車檢查以及盾構(gòu)機(jī)械設(shè)備檢查,盡可能減少故障停機(jī),確保盾構(gòu)連續(xù)平穩(wěn)掘進(jìn)。5 結(jié)果 鉆孔樁無沉降,樁頂相對位移+3 mm,推進(jìn)過程中地面最大累計沉降量+6.3 mm。盾構(gòu)推進(jìn)穿越王家浜橋后,對新橋靠近隧道的四根樁進(jìn)行了小應(yīng)變測試,測試結(jié)果全為類樁,樁身結(jié)構(gòu)完整,無缺陷。6 結(jié)語 根據(jù)本工程特點(diǎn),具備條件對鉆孔樁周圍土體進(jìn)行監(jiān)測來控制盾構(gòu)機(jī)各項參數(shù),通過不斷調(diào)整參數(shù),成功的保護(hù)了既有樁基,為今后設(shè)計單位遇到該問題時提供了一些設(shè)計參