隧道近距离下穿桥桩群沉降控制施工技术

陈建山

（中交第一公路工程局厦门工程有限公司,福建厦门 361021）

1 工程概况

广东省莞惠城际轨道交通项目GZH-5标松山湖隧道位于松山湖大道（双向8车道，设计时速80 km/h）正下方，隧道于DK31+820外侧穿石大立交桥。石大立交桥上部结构采用等高度预应力混凝土连续箱梁、箱梁高1.25 m，箱梁为单箱三室，底板宽13.0 m。全桥采用柱径1.5 m圆柱墩，桥台采用重型桥台，桥台和桥墩下设承台和桩基，桩基桩径均为1.2 m，桩基均按嵌岩桩设计。隧道左右线正洞在桥2～3号桩与3～4号桩之间穿过，桥桩基与隧道洞身的最小净距离为3.39 m。隧道与桥桩的关系见图1。

2 工程地质与水文

2.1 地层岩性

该场地普遍分布的全风化混合片麻岩，岩芯呈土状，承载力较低，抗剪强度较低，压缩性中等，透水性差，浸水易软化、溃散。

2.2 地下水

沿线地下水主要为第四系地层中的孔隙水，在基岩中赋存有裂隙水。第四系孔隙水主要赋存于第四系残积地层中，埋深1.00～7.00 m，其补给方式主要由大气降水补给，排泄以大气蒸发为主。基岩裂隙水主要赋存于基岩的裂隙中，水量不大，一般略具承压性，埋深变化较大。

3 沉降原因分析

（1）隧道埋深约20 m，隧道所处的围岩自上而下分别为素填土、粉质粘土、全风化片麻岩、强风化片麻岩。该段地质较差，围岩遇水即易软化，自稳性较差。

（2）隧道洞内采用CD开挖工法，开挖断面积大（80 m2），施工开挖步骤多，施工工序较复杂，扰动大。

（3）隧道开挖施工过程中随着围岩失水导致应力释放，必将在隧道开挖轮廓外形成较大的塑性变形区，从而引起沉降。

4 关键施工技术措施

4.1 洞内预注浆

隧道洞内掌子面采取全断面封闭预注浆方式加固，注浆范围为开挖轮廓外4 m以内，注浆沿隧道掘进方向17 m一循环段。一个注浆段完成后留3 m不开挖作为下一循环的止水岩盘。

4.1.1 注浆加固目的

（1）在隧道开挖轮廓至开挖轮廓外4 m范围以及注浆循环末端的止水岩盘，主要针对此部分进行加强注浆，旨在形成一个封闭的止水帷幕壳体，对隧道开挖轮廓外地层起到止水加固的目的。

（2）在隧道开挖轮廓内掌子面范围（不包括止水岩盘段），旨在稳固该范围内掌子面开挖的稳定。

图2为全断面注浆示意图。

4.1.2 注浆施工技术要点

（1）注浆孔布置

注浆孔布置由工作面向开挖方向呈辐射状，钻孔均匀布置成圆形圈，单孔注浆扩散半径1.5 m。注浆钻孔开孔直径不小于110 mm，终孔直径不小于91 mm；孔口管采用φ108 mm，壁厚5 mm热轧无缝钢管，管长3 m，孔口管应埋设牢固，并有良好止浆措施。

（2）注浆方式

采取分段前进式注浆，即自孔口开始，钻进一段，注浆一段，直至孔底最后一段注完为止，每次钻孔注浆分段长度根据围岩情况定为3～5 m。其施工方法示意见图3。

（3）注浆材料

采用水泥-水玻璃双浆液，浆液配比情况为：C∶S=1∶（0.6～1.0）（体积比），水灰比 0.8∶1～1∶1（质量比），水玻璃模数2.6～2.8，水玻璃浓度30%～40%。

（4）注浆压力及注浆结束标准

注浆压力为1.5～2 MPa。单孔注浆压力逐渐升高至注浆终压并继续注浆10 m in以上，且进浆速度为初始进浆速度的1/4，检查孔涌水量小于0.2 L/m in，可结束该孔注浆；全段注浆结束标准，所有注浆孔均符合单孔结束条件，注浆后隧道涌水量小于1 m3/(d·m)，可结束本段注浆。

4.2 地表袖阀管注浆

为了进一步减少桥桩的沉降，对2号、3号、4号墩的桥桩采取袖阀管注浆加固。采用袖阀管注浆工艺，浆液类型为水泥浆；浆液扩散半径：R=0.8 m；注浆孔间距：1.0 m，梅花型布置；注浆压力：0.5～0.8 MPa，3次，每次持续时间 10～20 m in；注浆顺序：先基础两边，后中间，隔孔交替注浆；42.5级普通硅酸盐水泥，水灰比1∶0.75～1∶1；注浆深度：基础以下2 m，尽量打设斜孔到基础投影下方。袖阀管注浆加固措施见图4、图5。

5 监测数据反馈

隧道穿越石大立交桥监测数据成果详见表1。监测结果表明，现场采用洞内预注浆和地表袖阀管注浆加固的措施组织施工，隧道及石大立交桥是安全可靠的，满足设计要求。

表1 监测数据结果表（单位：mm）

6 结语

通过监测数据可以看出，现场采用对隧道洞内掌子面进行预注浆和对地表采取袖阀管深孔注浆加固立交桥桩基的技术措施是可行的，不仅有效地控制了洞内拱顶沉降和水平收敛，也将桩基沉降控制在了10 mm以内，保证了隧道施工和石大立交桥运营安全。隧道如此近距离的侧穿建筑物在国内的应用还是比较少见的，其关键施工技术控制措施可供同类工程参考。

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