摘　要：文章分析了上海長江西路越江隧道超大泥水氣壓平衡盾構(gòu)穿越高架橋樁基礎(chǔ)對高架正常運(yùn)行的影響，提出盾構(gòu)近距離穿越高架樁基群時(shí)的施工技術(shù)及控制措施，在南線隧道盾構(gòu)順利穿越樁基的同時(shí)，逸仙路高架及軌交3號線高架均安全、正常運(yùn)行，穿越過程中所采取的MJS隔離樁、盾構(gòu)推進(jìn)參數(shù)的優(yōu)化、動(dòng)態(tài)監(jiān)測等技術(shù)措施，可供北線隧道的施工及今后類似工程借鑒、參考。

關(guān)鍵詞　超大泥水盾構(gòu)  穿越高架橋樁  保護(hù)控制技術(shù)

1  工程概況

　　上海長江西路越江隧道新建工程T1標(biāo)圓隧道段由南線和北線2條隧道組成，采用德國海瑞克公司制造的f15.43 m超大型泥水氣壓平衡式盾構(gòu)掘進(jìn)機(jī)施工。南線隧道全長1538.942m，共770環(huán)（環(huán)寬2m）；北線隧道全長1545.683m，共775環(huán)。盾構(gòu)隧道主線最大縱坡為4%，最小平面曲線半徑910.805m。

　　南、北線盾構(gòu)均需穿越逸仙路高架及軌交3號線高架的立柱及承臺。穿越時(shí)，南線盾構(gòu)機(jī)距離逸仙路高架樁基最近處為1.055m，距離軌交3號線高架樁基最近距離為2.285m；北線盾構(gòu)穿越時(shí)距離軌交3號線高架樁基最近距離為1.045m，與逸仙路高架樁基最近距離為1.660m。

　　圖1為南北線盾構(gòu)穿越高架平面示意圖，盾構(gòu)在第738環(huán)開始穿越逸仙路高架橋樁，樁基類型為450mm×450mm混凝土方樁；第750環(huán)開始穿越3號線高架橋樁，樁基類型為f600PHC管樁。圖2、圖3為南北線盾構(gòu)與高架樁基位置剖面示意圖。

圖1  南北線盾構(gòu)穿越高架平面示意圖

圖2  盾構(gòu)穿越逸仙路高架施工區(qū)域剖面圖

圖3  盾構(gòu)穿越軌交3號線高架施工區(qū)域剖面圖

2  工程地質(zhì)

　　根據(jù)地質(zhì)勘探報(bào)告，盾構(gòu)穿越高架樁基期間主要位于④灰色淤泥質(zhì)黏土、⑤₁灰色黏土、⑤₃灰色粉質(zhì)黏土和⑥暗綠～草黃色粉質(zhì)黏土地層中，土層的物理力學(xué)性能見表1。

3  盾構(gòu)施工對高架樁基穩(wěn)定性的影響

　　盾構(gòu)近距離穿越逸仙路高架和軌交3號線高架的樁基群，極易引起高架的不均勻沉降和高架立柱的沉降，盾構(gòu)在穿樁前、穿樁中以及穿樁后的不同階段里，對樁基產(chǎn)生的影響有所不同。

　　1）盾構(gòu)切口到達(dá)樁基前，由于盾構(gòu)推進(jìn)引起的地層不均勻沉降會對樁基區(qū)域產(chǎn)生影響，不僅引起樁沉降，還會在樁的上部產(chǎn)生負(fù)摩阻力。由于地層位移作用引起樁體局部位置發(fā)生水平位移和豎向位移，進(jìn)而產(chǎn)生相應(yīng)的內(nèi)力，從而影響樁基承載力。尤其是逸仙路高架樁基為混凝土方樁，埋深較淺（樁底標(biāo)高約-29m左右），因樁底土的位移，會引起樁端承載力的部分或全部喪失。

　　2）在盾構(gòu)開挖面到達(dá)樁、盾尾通過樁的施工階段里，因地層的應(yīng)力釋放、土體的擾動(dòng)而產(chǎn)生的豎向和水平變形，也會對樁體產(chǎn)生擾動(dòng)和附加荷載。

　　3）盾尾脫出樁時(shí)，由于盾尾間隙的存在、漿液的作用、管片的變形、管片漏水等，引起地層應(yīng)力釋放或負(fù)載、土體有效應(yīng)力的增加，從而產(chǎn)生地層豎向和水平的彈塑性變形及壓密沉降，引起樁的水平位移和豎向位移以及相應(yīng)的內(nèi)力。此外，盾構(gòu)穿越樁基后由于前期各階段的土體擾動(dòng)所引發(fā)的固結(jié)和蠕變殘余變形沉降，將在樁身上繼續(xù)產(chǎn)生負(fù)摩阻力，使樁的沉降和外力進(jìn)一步增大。

4  保護(hù)高架的主要控制技術(shù)

　　結(jié)合盾構(gòu)穿越樁基各階段的施工特點(diǎn)，確定具體的控制技術(shù)措施，有助于確保盾構(gòu)穿越高架時(shí)高架運(yùn)行安全。

4.1  盾構(gòu)穿樁前的控制技術(shù)

　　1）經(jīng)過方案比選，本工程選取MJS工藝施作隔離樁，對高架進(jìn)行保護(hù)。對穿越區(qū)地基施作MJS隔離樁，沿軌交、高架承臺布置成“L”形（見圖1），樁體為半圓擺噴，擺噴方向?yàn)楸诚虺信_方向（見圖4），盡可能減小噴射時(shí)對原軌交、高架樁體摩擦力的破壞。

圖4  MJS 隔離樁施工平面示意圖  

　　2）在盾構(gòu)推進(jìn)至離樁基50m左右進(jìn)行推進(jìn)參數(shù)優(yōu)化

　?、?根據(jù)該區(qū)段的土層分布、地下水的水頭標(biāo)高和隧道軸線埋深，采用靜止土壓力計(jì)算公式計(jì)算出理論泥水壓力值為0.25～0.27MPa，并根據(jù)深層沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)逐環(huán)進(jìn)行調(diào)整。最終穿越期間實(shí)際推進(jìn)泥水壓力設(shè)定的范圍為0.32～0.34MPa，此時(shí)，盾構(gòu)推進(jìn)對前方地表僅產(chǎn)生±3mm以內(nèi)的擾動(dòng)。

　?、?盾構(gòu)推進(jìn)速度對前方地層擾動(dòng)有重要影響，推得過快，則刀盤開口斷面對地層的擠壓作用相對明顯，地層應(yīng)力來不及釋放；推得過慢，則刀盤的正反轉(zhuǎn)動(dòng)對地層擾動(dòng)作用相對明顯，容易造成建筑空隙。為減少對周邊土體的擾動(dòng)影響，根據(jù)以往施工經(jīng)驗(yàn)和前階段沉降數(shù)據(jù)，控制推進(jìn)速度在1.5～3mm/min左右。在實(shí)際施工中，根據(jù)沉降的情況穿樁前后推進(jìn)速度基本都保持在3mm/min。

4.2 盾構(gòu)在穿樁過程中的控制技術(shù)

　　1）盾構(gòu)在穿越橋樁時(shí)，因平面或高程的糾偏，會增加對土體的擾動(dòng)，故應(yīng)盡可能保證盾構(gòu)勻速通過，減少盾構(gòu)糾偏量和糾偏次數(shù)。

　　2）同步注漿的漿液為新型單液漿，要求漿液坍落度控制在14±2cm。根據(jù)前期施工經(jīng)驗(yàn)，同步注漿量一般為建筑空隙的110%～130%（22.6～26.7m³）。盾構(gòu)實(shí)際穿越逸仙路高架橋樁基礎(chǔ)之前，同步注漿量為125%左右，從731環(huán)時(shí)監(jiān)測信息分析發(fā)現(xiàn)，盾尾脫出731環(huán)時(shí)發(fā)生較為明顯的地面隆起，達(dá)到15mm左右。因此在盾構(gòu)切口進(jìn)入高架樁基范圍后，根據(jù)地層變形監(jiān)測信息，及時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整同步注漿量，經(jīng)過實(shí)測數(shù)據(jù)的總結(jié)分析，為確保了地表沉降控制在10mm之內(nèi)，實(shí)際穿越橋樁基礎(chǔ)同步注漿量約為25m³，為理論建筑空隙的120%左右，從而對高架樁基起到了更好的保護(hù)效果。圖5為盾構(gòu)穿越樁基過程中的實(shí)際同步注漿量示意圖。

圖5  盾構(gòu)穿越樁基過程中的實(shí)際同步注漿量

　　3）若發(fā)現(xiàn)盾構(gòu)背部上方的地層沉降較大，可通過盾殼上預(yù)設(shè)的19個(gè)均布注漿孔進(jìn)行注漿，補(bǔ)充掘進(jìn)引起的地層損失。視注漿壓力和地層變形監(jiān)測數(shù)據(jù)而相應(yīng)調(diào)整壓入位置、壓入量、壓力值，確保盾構(gòu)在穿越過程中，將地表沉降控制在最小的范圍內(nèi)。

　　4）為提升漿液充填的均勻性，每塊管片內(nèi)弧面增開2個(gè)注漿孔；且穿越段的管片均增設(shè)剪力銷，用以提升管片間的抗剪能力，有利于提升隧道襯砌圓環(huán)的成環(huán)穩(wěn)定性和管片外建筑空隙的均勻性。

4.3 盾構(gòu)穿越樁基后的控制措施

　　由于受土體固結(jié)沉降、漿液的收縮變形，以及從盾尾脫出的管片在外部荷載作用下發(fā)生變形等因素的影響，盾構(gòu)穿越樁基后地層會發(fā)生后期沉降，從而會對橋樁造成影響。因此，對樁基的后續(xù)沉降必須進(jìn)行跟蹤監(jiān)測，必要時(shí)可通過補(bǔ)壓漿的方法對盾構(gòu)穿越后的土體進(jìn)行加固。由于同步注漿后地層均產(chǎn)生一定程度的上浮，且隨著地層固結(jié)和漿液收縮等后期變化，地面隆起逐漸回復(fù)，本工程在實(shí)際施工中并未進(jìn)行補(bǔ)壓漿。

　　盾構(gòu)通過樁基群半年后，地面隆沉控制在±5mm內(nèi)（見圖6），逸仙路高架立柱及3號線高架立柱沉降也均控制在±5mm內(nèi)（見圖7、圖8）。

　　圖6  盾構(gòu)穿越橋樁基礎(chǔ)后期地面沉降曲線

　　圖7 盾構(gòu)穿越逸仙路高架立柱測點(diǎn)后期沉降曲線

圖8 盾構(gòu)穿越軌交3號線高架立柱測點(diǎn)后期沉降曲線

4.4 監(jiān)測警戒線的設(shè)定

　　為了較好地控制盾構(gòu)在整個(gè)穿越高架橋樁基礎(chǔ)過程中的地面沉降、立柱沉降和水平位移，制定了監(jiān)測的警戒線及超警戒值時(shí)的控制方案（見表2）。在施工監(jiān)測過程中，當(dāng)所監(jiān)控的位移超出警戒值時(shí)，可通過及時(shí)調(diào)整施工參數(shù)和提高監(jiān)測頻率及實(shí)施超警戒值的控制方案。在實(shí)際施工過程中，由于保護(hù)性控制措施的合理實(shí)施，高架支承柱的位移始終處于安全范圍內(nèi)，并未采取預(yù)定的深孔分層注漿以及頂升等應(yīng)急控制措施。

　　表2  監(jiān)測警戒線及超警戒值控制方案

5  結(jié)語

　　長江西路越江隧道南線盾構(gòu)于2012年4月順利穿越逸仙路高架和軌交3號線高架的樁基群，穿越期間地面沉降控制在-10～+20mm；穿越后地面沉降控制在-5～+10mm、立柱沉降和水平位移控制在±5mm，均在安全范圍內(nèi)，施工期間未對高架的正常運(yùn)行造成影響。

　　施工參數(shù)的優(yōu)化以及各項(xiàng)控制技術(shù)的有效運(yùn)用，對高架的保護(hù)取得了良好的控制效果，可以為北線隧道的施工以及今后類似工況的順利施工提供參考。